Source: The Conversation – France in French (2) – By Jean-Christophe Maréchal, Directeur de recherche – Hydrogéologue, BRGM
Au fond de la lagune de Thau, en Occitanie, la source de la Vise est régulièrement sujette à un phénomène dit d’inversac, où la source d’eau douce se met soudainement à absorber l’eau saumâtre. Ce mécanisme, jusque-là peu connu, expose les ressources en eau douce des côtes à un risque de salinisation. Grâce à un dispositif expérimental unique, des chercheurs français ont pu l’observer en direct. De quoi expliquer au passage pourquoi certaines villes des alentours souffrent, lors de ces épisodes, d’inondations en l’absence de pluies.
Un phénomène exceptionnel, appelé « inversac », menace les ressources d’eau souterraine autour de l’étang de Thau (une vaste lagune d’eau saumâtre) en Occitanie. En fonction des conditions météorologiques, la source sous-marine de la Vise (surnommée localement « le Volcan » ou « le Gouffre ») peut s’interrompre – et cesse alors momentanément d’apporter de l’eau douce dans la lagune.
Elle devient dès lors un point d’infiltration majeur d’eau salée de la lagune vers l’aquifère, provoquant une salinisation chronique des eaux souterraines si précieuses, et des épisodes d’inondation sans pluie dans la station thermale de Balaruc.
Avec des collègues, nous avons pu suivre le phénomène en direct grâce à des instruments spécifiques, une première mondiale, qui a notamment fait l’objet d’une publication scientifique en 2025. De quoi mieux comprendre les causes de ce phénomène jusque-là mystérieux, qui peut durer des mois : six mois pour les épisodes survenus en 2010 et en 2014, et même dix-huit mois pour celui survenu entre 2020 et 2022.
En zone côtière, les exutoires des eaux souterraines peuvent être sous-marins
Les eaux de pluie qui s’infiltrent à la surface de la terre rejoignent les nappes aquifères. Elles circulent ensuite dans le sous-sol jusqu’à des exutoires en surface : sources, zones humides et lits des rivières constituent autant de points bas du paysage vers lesquels convergent les eaux souterraines.
Xerti, CC BY-SA
En zone côtière, les exutoires des eaux souterraines peuvent être sous-marins, situés dans la mer ou dans des lagunes côtières. Jouant un rôle important pour les écosystèmes marins côtiers, ils sont diffus ou ponctuels selon le type d’aquifère. Dans ce dernier cas, le plus souvent en contexte karstique, il s’agit de sources sous-marines. Elles sont particulièrement nombreuses en Méditerranée grâce à la forte présence de roches calcaires propices aux phénomènes karstiques.
En France, la source sous-marine de Port-Miou, au large de la calanque, est sans doute la mieux connue et est observée par les scientifiques depuis de nombreuses années.
Plus à l’Ouest, dans l’Hérault, il existe plusieurs autres sources sous-marines qui émergent dans la lagune de Thau. Parmi elles, la source sous-marine de la Vise, située au large de Balaruc, draine un aquifère côtier primordial pour les habitants de cette région au climat chaud et sec de type méditerranéen.
Fourni par l’auteur
En effet, les eaux souterraines y sont prélevées pour l’alimentation en eau potable des villages voisins, pour l’irrigation aussi, mais surtout elles alimentent les thermes de Balaruc-les-Bains, première station thermale de France en nombre de curistes. Malheureusement, cette ressource d’eau douce précieuse est menacée par un phénomène exceptionnel : l’inversac.
L’inversac, ou quand les flux d’eau s’inversent et une source absorbe l’eau saumâtre
Bien connue des pêcheurs et des ostréiculteurs, la source de la Vise est située dans la lagune de Thau, à une profondeur de 30 mètres au large de Balaruc. Cette profondeur est exceptionnelle pour l’étang de Thau, dont la profondeur moyenne excède rarement 4 m à 5 m : les flux d’eau souterraine ont creusé et érodé la roche pour créer un grand cône sous-marin situé autour de l’émergence. Cette profondeur attire les amateurs de plongée sous-marine qui peuvent ainsi pratiquer leur sport au cœur d’un site remarquable.
La source est localisée au sommet d’un conduit karstique subvertical qui relie la lagune de Thau à une nappe aquifère captive (c’est-à-dire sous pression) située en profondeur dans les calcaires du Jurassique. Le débit de la source est généralement de l’ordre de 100-150 litres par seconde (l/s), et augmente avec le niveau d’eau dans la nappe après des pluies intenses. C’est une eau douce et chaude (20 °C), car réchauffée par les flux d’eau d’origine profonde qui alimentent également la station thermale de Balaruc.
Or, depuis la fin des années 1950, on observe des épisodes temporaires d’inversion des flux d’eau au niveau de la source. Le résultat ? Une interruption brutale de l’arrivée d’eau douce d’origine souterraine, suivie d’une absorption des eaux de la lagune par la source. En hydrologie karstique, ce phénomène est connu sous le nom d’inversac, nom qui désigne une cavité karstique alternativement absorbante ou émissive, selon les conditions hydrologiques.
La plupart du temps, les inversacs sont des pertes-émergences situées le long d’une rivière : selon les niveaux d’eau, la rivière s’infiltre dans la cavité karstique (fonctionnement en perte) ou alors cette dernière déverse de l’eau dans la rivière (fonctionnement en émergence).
Dans le cas de la Vise, l’inversac se produit en lien avec l’étang de Thau. Selon les conditions hydroclimatiques, la source va tantôt déverser l’eau douce, tantôt absorber l’eau salée de l’étang.
Fourni par l’auteur
Un dispositif de mesure unique au monde
Pour mieux comprendre ce phénomène, les hydrogéologues du BRGM, en collaboration avec la société ANTEA, ont conçu un dispositif inédit spécialement consacré à la mesure des débits de la source sous-marine. Il s’agit d’un tube d’une longueur d’environ cinq mètres et d’un diamètre d’un mètre, posé sur l’émergence, composé de trois compartiments.
Fourni par l’auteur
Le tube inférieur récolte l’eau douce sortant des principaux griffons (points d’émergence) présents au fond de la lagune. Au-dessus, un débitmètre électromagnétique permet de mesurer le débit vertical au sein du tube intermédiaire. Il est surmonté d’un tube de tranquillisation destiné à réguler les flux d’eau et à réduire les turbulences pour assurer une bonne qualité de la mesure du débit. Des capteurs de température, de salinité et de pression sont installés dans le dispositif pour compléter les mesures.
Un inversac observé en direct en novembre 2020
Installé en juin 2019 par des scaphandriers professionnels, il a permis d’observer en direct un inversac qui s’est produit le matin du 27 novembre 2020. En effet, à 9 h 40 exactement, le débit de la source s’est brutalement inversé : d’un débit ascendant d’environ 120 l/s, il est passé à un débit descendant de 350 l/s.
Simultanément, les capteurs ont mis en évidence la présence d’une eau complètement différente : une eau salée et froide (comme la lagune) s’est substituée, au sein du tube de mesures, à l’eau douce et chaude qui provenait précédemment de la nappe aquifère. À cet instant, la source a commencé à absorber l’eau de la lagune, qui a envahi progressivement la nappe aquifère.
Cet inversac a duré seize mois, durant lesquels environ 7 millions de mètres cubes d’eau salée se sont infiltrés, provoquant l’intrusion de 200 000 tonnes de sel dans l’aquifère. En 2014, la salinisation progressive de la nappe provoquée par la succession des inversacs a nécessité la fermeture du captage d’eau souterraine de Cauvy, qui alimentait en eau potable Balaruc-les-Bains.
La répétition successive des inversacs menace également la ressource en eau thermale, dont l’usage est important pour l’activité économique du secteur. Plusieurs maraîchers exploitants ont également arrêté leur activité à cause de la salinisation de leur puits, tandis que de nombreux forages domestiques ont été touchés. Le sel est aussi remonté dans les sols, menaçant les espaces verts en affaiblissant un grand nombre d’arbres de la commune.
En complément des mesures à la source de la Vise, un réseau d’observation a été installé pour surveiller les niveaux d’eau de la lagune et de la nappe aquifère.
L’analyse détaillée de toutes ces données a permis de montrer que l’inversac s’est enclenché à un moment bien particulier, où une tempête marine accompagnée d’un coup de vent marin avait induit une hausse du niveau de l’étang. Et cela, au moment même où, au contraire, le niveau de la nappe aquifère était au plus bas, par manque de précipitation et de recharge. Résultat : la pression exercée par la masse d’eau salée de l’étang est devenue plus élevée que la pression de la nappe : les écoulements d’eau se sont alors brusquement inversés. C’est ce mécanisme que nous avons décrit dans notre article publié dans la revue Nature Communications Earth and Environment.
« Bouchon de sel » et inondations sans pluie
Restait à expliquer une bizarrerie locale : alors que les inversacs se déroulent en période de sécheresse, lorsque le niveau de la nappe aquifère est au plus bas, ils sont systématiquement accompagnés d’inondations dans la ville de Balaruc-les-Bains. Ceci est d’autant plus étonnant qu’aucun épisode de pluie ne précède ces inondations qui frappent les sous-sols, les caves et les parkings souterrains de la commune, causant de nombreux dégâts.
Cette curiosité hydrologique est à rapprocher des mesures observées dans les piézomètres des environs : chaque inversac est suivi d’une augmentation rapide des niveaux d’eau de la nappe d’environ 2,3 m. Cette hausse est expliquée par le contraste de densité entre les eaux : l’eau salée de la lagune est environ 3 % plus lourde que l’eau douce.
Ainsi, au moment de l’inversac, le conduit karstique vertical se remplit en quelques minutes d’eau salée sur sa hauteur totale, estimée à environ 70 m. Il en résulte une augmentation brutale de 2,3 m de la pression exercée par la lagune sur la nappe aquifère. Cette onde de pression se propage ensuite rapidement dans la nappe aquifère captive jusqu’à plusieurs kilomètres en quelques heures, provoquant une hausse des niveaux d’eau, et donc des inondations, même en l’absence de pluie.
Cette hausse inattendue des niveaux d’eau explique l’apparente contradiction entre la soudaineté du déclenchement d’un inversac et sa très longue durée. Si un coup de vent sur l’étang provoquant une hausse de son niveau de quelques centimètres peut déclencher un inversac, il ne suffit pas d’une accalmie météorologique pour que le système revienne à son état normal initial. Pour retrouver des flux ascendants dans le conduit karstique, la pression de la nappe aquifère doit vaincre cette surpression de 2,3 m provoquée par l’intrusion de sel, qui agit alors comme une sorte de « bouchon » sur la source sous-marine.
De ce fait, seule une très forte pluie sur le causse d’Aumelas, sur les hauteurs du bassin de Thau, peut recharger suffisamment la nappe aquifère pour provoquer une augmentation de niveau supérieure à 2,3 m, capable de vaincre le bouchon de sel. C’est ce qui s’est déroulé le 14 mars 2022 lorsqu’un épisode pluvieux de plusieurs jours, supérieur à 100 millimètres, a mis fin à cet inversac.
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Comment le changement climatique perturbe la recharge des eaux souterraines
Depuis les années 1950, les inversacs se répètent et s’accélèrent. En cause, les pompages d’eau souterraine, mais surtout la succession des sécheresses, qui provoquent une baisse du niveau de la nappe. Jusqu’à présent, le système revient toujours à son état normal après quelques mois, mais qu’en sera-t-il dans le futur lorsque la recharge naturelle déclinera et que le niveau de la mer montera ?
Il n’est pas exclu que le système bascule définitivement en inversac, provoquant ainsi une salinisation complète et définitive de l’aquifère du Jurassique. C’est pour cette raison qu’un projet d’expérimentation est en cours avec le Syndicat mixte du bassin de Thau pour explorer les moyens possibles de réduire les effets d’un inversac et de préserver la nappe aquifère.
Cette étude a pu être menée dans le cadre du projet de recherche DEM’Eaux Thau (2017-2022).
D’un montant de 5,3 millions d’euros, le financement du projet DEM’Eaux Thau a été assuré à 42% par le ministère de l’Enseignement supérieur et de la Recherche et la Région Occitanie (dans le cadre du Contrat de Plan Etat-Région 2015-2020), à 11% par le fonds européen FEDER, à 17% par l’Agence de l’eau Rhône-Méditerranée-Corse, à 4% par Montpellier Méditerranée Métropole, à 2% par Balaruc-les-Bains et à 1% par le Syndicat Mixte du Bassin de Thau. Le reste du financement du projet (23%) a été apporté grâce à la participation financière de la plupart des partenaires
Bernard Ladouche et Claudine Lamotte ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d’une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n’ont déclaré aucune autre affiliation que leur poste universitaire.
– ref. L’inversac de Thau, ou quand une source sous-marine absorbe l’eau salée et menace les eaux souterraines – https://theconversation.com/linversac-de-thau-ou-quand-une-source-sous-marine-absorbe-leau-salee-et-menace-les-eaux-souterraines-281672