Fonctionnement hydrogéologique d'un bassin versant de montagne à fortes pentes : rôle structurant de la zone altérée dans la recharge et la dynamique des flux souterrains

Les aquifères de socle fracturé en montagne jouent un rôle clé dans le stockage et la régulation des écoulements souterrains. Pourtant leur structure, leurs mécanismes de recharge et leur dynamique à long terme restent partiellement caractérisés, notamment en milieu à forte pente, climat saisonnier marqué et contexte tectonique actif. Cette thèse étudie le fonctionnement hydrogéologique du bassin versant de la Kahule Khola (33 km²), situé au centre du Népal (Himalaya). Une approche multiméthodes, combinant observations de terrain et modélisation numérique, explore les processus de recharge, la compartimentation des flux souterrains et l'organisation des écoulements en milieu fracturé. Les investigations de terrain s'appuient sur des mesures d'infiltration (surface et faible profondeur), des profils répétés de tomographie de résistivité électrique (ERT), des campagnes saisonnières de caractérisation physico-chimique (température, pH, conductivité, oxygène dissous) sur sources et rivières, ainsi qu'un suivi de l'intermittence des écoulements de surface. Une modélisation 2D (équation de Richards) permet d'analyser les contrôles structuraux sur le drainage et les récessions des écoulements de base. Les résultats révèlent une structure verticale à deux couches : (1) une zone altérée superficielle, latéralement continue sur 10 à 20 m, jouant un rôle de réservoir réactif ; (2) un socle fracturé plus profond, assurant des écoulements lents et retardés. Les tests d'infiltration indiquent des capacités verticales élevées, même en forte pente, favorisant l'absorption des pluies de mousson. Les contrastes saisonniers de résistivité révèlent des cycles de saturation/drainage synchrones des phases hydrologiques. Les mesures physico-chimiques montrent une grande stabilité des sources (apport rapides superficiels), contrastant avec les signatures des cours d'eau (flux lents, profonds et tamponnés). La modélisation explore l'effet de la pente, de l'épaisseur de la zone altérée et des contrastes de perméabilité sur la dynamique des écoulements de base, reliée à l'exposant de récession b(Q) dérivé des hydrogrammes simulés. L'analyse de récession élevée (b≈5) appliquée aux données d'observation n'est reproduite que si la zone altérée atteint ~10 m, y compris en forte pente, cohérente avec les observations des profils ERT. Le modèle constitue un outil diagnostic transférable pour caractériser la compartimentation structurelle à partir des dynamiques de débit. La présence d'une zone altérée profonde, assurant recharge, régulation saisonnière et compartimentation, pourrait constituer une structure fonctionnelle caractéristique des bassins de montagne active. Cette hypothèse mérite d'être testée dans d'autres régions à fort relief et contraintes similaires.