[:fr]Données de base d’ORACLE[:en]ORACLE’s data base[:]

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Toutes les données de base recueillies par INRAE sont actuellement disponibles auprès du gestionnaire de bassin (Equipe Oracle). L’ensemble de ces données sont accessibles directement sur ce site via BD_OH.

ORACLE a pour objectif scientifique le fonctionnement hydrologique et biogéochimique des bassins sédimentaires en milieu rural anthropisé. Cette recherche passe par l’observation multi-variables et multi-échelles d’un ensemble de sous-bassins versants emboîtés (1km² à 1800 km²) du bassin parisien.

ORACLE, fournit les bases scientifiques nécessaires à la gestion et à la maîtrise des risques liés aux événements extrêmes (inondations, sécheresses) ainsi qu’à l’évaluation des impacts des activités anthropiques et notamment agricoles, sur le régime et la qualité des eaux. Vis-à-vis de l’ensemble de ces risques, l’anthropisation des milieux concourt à la fois à l’augmentation de l’occurrence des aléas et à l’aggravation de la vulnérabilité des territoires. Répondre à ces enjeux n’est possible qu’à travers une activité d’observation d’ampleur et de durée adaptées, à différentes échelles, de la parcelle agricole à celle du bassin versant.

ORACLE est constitué par les bassins versants du Grand Morin et du Petit Morin (Figure 1). Les rivières des deux Morin sont les deux principaux affluents de la Marne. Ils ont une influence directe sur les écoulements qui vont de la Marne vers la Seine jusqu’à l’agglomération parisienne. Le bassin de l’Orgeval, observé depuis 1962 par INRAE, est un sous-bassin du Grand Morin (Figure 1). Les bassins du Grand et du Petit Morin sont essentiellement agricoles (80% agricole, 15% forestier, 5% urbain), représentatifs des grandes cultures céréalières. Le plan d’occupation des sols est resté relativement constant depuis qu’il est observé sur ORACLE.

Carte 1 - Observatoire de Recherche du GIS ORACLE: Bassins versants du Grand Morin, du Petit Morin et bassin versant de l'Orgeval.

Carte 1 – Observatoire de Recherche du GIS ORACLE: Bassins versants du Grand Morin, du Petit Morin et bassin versant de l’Orgeval.

ORACLE, situé sur le plateau briard (calcaires de Brie, Stampien inférieur) est recouvert d’un dépôt limoneux-sableux du quaternaire (plus de 10 cm d’épaisseur) dont la couche inférieure est enrichie en calcaire et en sable (cf. carte suivante). Cette couche est caractérisée par une faible perméabilité qui a pour conséquence la présence d’une nappe perchée en hiver. Un drainage en sub-surface a donc été installé au début des années 60, sur plus de 60% du territoire couvert. Les calcaires de Brie (Stampien inférieur) constituent un premier aquifère peu profond (10 à 20 m de profondeur), alimenté principalement par infiltration sur le plateau briard. C’est une nappe libre très vulnérable aux pollutions agricoles en raison de l’absence presque totale de protection au toit de la formation. Les calcaires de Brie sont séparés des calcaires de Champigny (Ludien, 20 à 30 m d’épaisseur) qui affleurent sur les flancs de vallées, par des marnes vertes et supra-gypseuses, formation pratiquement imperméable d’épaisseur variable (8 à 22 cm). Les calcaires de Champigny constituent un aquifère à perméabilité à fissures, alimenté par les flancs des vallées, les zones poreuses et les gouffres. Cet aquifère est vulnérable à proximité des vallées. Les calcaires de Saint-Ouen, formation la plus profonde d’ORACLE, forment une nappe captive au toit de marnes infra-gypseuses, qui participe à l’alimentation du Grand Morin lorsqu’elle n’est pas surmontée d’alluvions (Coulommiers – Pommeuse). Cette nappe devient vulnérable lorsque les calcaires de Saint-Ouen sub-affleurent sous les alluvions. L’ensemble des compartiments hydrologiques et hydriques d’ORACLE sont suivis via un réseau de mesure complet : stations limnimétriques à l’exutoire de chaque sous-bassin et dans le réseau de drainage, stations piézométriques, stations pluviométriques réparties sur l’ensemble d’ORACLE et stations d’humidité des sols en surface et en profondeur. Ce dispositif est doublé d’un réseau de mesure de la qualité des eaux de surface, de pluie et de la nappe.

 

Simplified geological map of the Orgeval Critical Zone Observatory (CZO). Floury P, Gaillardet J, Tallec G, et al.Chemical weathering and CO2consumption rate in a multilay-ered‐aquifer dominated watershed under intensive farming:The Orgeval Critical Zone Observatory, France. Hydrological Pro-cesses. 2019;33:195–213. https://doi.org/10.1002/hyp.13340

Synthèse géologique le long du corridor alluvial de la vallée des Avenelles. (Mouhri et al.,2013)

 

Un réseau de mesure dit « de base » est maintenu en permanence sur ORACLE, afin de ne pas interrompre les chroniques. La longueur et la continuité de certaines chroniques sur le long terme sont nécessaires pour :

  1. appréhender correctement le fonctionnement des hydro-systèmes
  2. détecter des tendances ou des changements dans les comportements
  3. évaluer les impacts des modifications d’origines anthropiques, de couvert végétal ou liées aux aménagements hydro-agricoles et ce, jusqu’aux changements climatiques.

 

Ces données de base sont acquises principalement par la DRIEE Ile-de-France, Météo-France et INRAE (Tableau 1).

Tableau 1 : Données de base d’ORACLE
Equipements
Types de mesure
Nombre de stations
Période de mesure
Période d’observation
Hauteur d’eau /
Jaugeage ponctuel
11
Continue
Depuis 1962 pour certaines
Lame d’eau
pluviomètre à augets basculeurs
19
Continue
Depuis 1962
Hauteur d’eau
11
(2 m à 40 m de profondeur)
Continue et hebdomadaire
Depuis 1989
Qualité
NO3, NO2, NH4, PO4, Cl, COD, CID et conductivité
11
Journalière
Depuis 1975 pour certaines stations
Station Météorologique
T° min and max, radiations totales, T° du sol à – 50 cm et – 100 cm, Humidité min, max et moyenne
1 station + 2 à proximité de l’observatoire
Continue
Depuis 1962
Humidité volumique du sol à différentes profondeurs, sur 3 sites de mesure sur le BV
3 profils (de 5 cm à 155 cm)
Continue
Depuis 1988 sur 1 site, 2006 sur 2 autres sites
Carte des cultures
Carte des cultures du bassin et Plan d’occupation des sols
Bassin versant des Avenelles
Annuelle
Depuis1998
Cartes
carte pédologique et géologique, MNT 50 m, supports SIG …

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Currently, all data collected by INRAE is available from the Orgeval basin manager (Team Oracle). It is directly available from this site via BD_OH.

The scientific aim of ORACLE is the hydrological and biogeochemical functioning of sedimentary basins, in a rural anthropized environment. Multivariable and multi-scale observations of embedded catchments(1km² à 1800 km²)of the Paris basin are necessary for this research.
ORACLE provides the scientific basis necessary for management and control of risks related to extreme events (floods, droughts) and to anthropic impacts on streamflow and water quality, with a particular focus on agricultural activities. Anthropisation also contributes to increased risks and vulnerability of geographical areas. Only observation, with adapted width and duration, on various scales, from agricultural plot to catchment area, can answer these challenges.
ORACLE is made up of the « Petit Morin » and « Grand Morin » basins (Figure 1). The Morin rivers are the two principal tributaries of the Marne River. They have a direct influence on the flows, going from the Marne to the Seine until the Paris conurbation. The Orgeval catchment, observed since 1962 by INRAE is a sub-catchment of the « Grand Morin » basin (Figure 1). The Morin basins are primarily agricultural (80% agricultural, 15% forester, 5% urban), and consistent with field crop regions. Ground cover has remained relatively constant since it is under observation.

Carte 1 - Observatoire de Recherche du GIS ORACLE: Bassins versants du Grand Morin, du Petit Morin et bassin versant de l'Orgeval.

Map 1 – Research Observatory of GIS ORACLE: Grand Morin, Petit Morin and Orgeval catchments.

ORACLE, located on the Brie plateau (Brie limestones, lower Stampien), is covered by a quaternary loess deposit (up to 10 m thick). The upper layer is constituted of loess silt and the lower one is enriched in clay and sand (see map below). This silty glossic leached brown soil is characterized by low permeability resulting in temporary waterlogged soil in winter, and the presence of a perched aquifer. Soils are naturally poorly drained. Subsurface drainage (actually 60% of the territory) has been installed starting in the 1960s. Brie limestones (lower Stampien) constitute in a first aquifer of low depth (10 to 20 m), mainly fed by infiltration on the Brie plateau. It is an unconfined aquifer very vulnerable to agricultural pollution, because of an almost total absence of a roof protection. Brie limestones are separated from Champigny limestones (Ludien, upper Eocene aquifer, 20 to 30 m thickness) which level on valley sides, by green clay and supra-gypseous marls, a practically impermeable formation with variable thickness (8 to 22 cm). Champigny limestones constitute an aquifer with permeability and cracks, supplied by the valley sides, the porous zones and the pits. This aquifer is vulnerable near valleys. Limestones of Saint-Ouen, ORACLE deeper formation, form confined water, with infra-gypseous marls roof, which takes part in the supply of the Grand Morin river when it is not surmounted with alluvia (Coulommiers – Pommeuse). This aquifer becomes vulnerable when limstones of Saint-Ouen sub-level under the alluvia. The whole of the hydrological and hydrous compartments of ORACLE area are followed via a complete network of measurement: limnimetric stations at each outlet sub-catchments and in the drainage network, piezometric stations, precipitation stations distributed on the whole of ORACLE area and stations of grounds moisture in surface and in-depth. This device is doubled with a network of water quality measurement for surface run-off, rain and the water-table.

 

 

Simplified geological map of the Orgeval Critical Zone Observatory (CZO). Floury P, Gaillardet J, Tallec G, et al.Chemical weathering and CO2consumption rate in a multilay-ered‐aquifer dominated watershed under intensive farming:The Orgeval Critical Zone Observatory, France. Hydrological Pro-cesses. 2019;33:195–213. https://doi.org/10.1002/hyp.13340

Synthèse géologique le long du corridor alluvial de la vallée des Avenelles. (Mouhri et al.,2013)

A network of « de basic » measurement is maintained permanently on ORACLE, in order not to stop chronicles. Length and continuity of certain time series on the long run are necessary to :

  1.  correctly apprehend hydro-systems operation
  2. detect tendencies or changes in behaviour
  3. evaluate impacts of anthropic origin, from vegetation cover to hydro-agricultural installations in changing climatic conditions.
This basic data is acquired mainly by the DIREN Ile-de-France, Meteo-France and INRAE (Table 1).
Table 1 : ORACLE Data base
Equipements
Types of measurement
Number of stations
Frequency
Duration
Water level / punctual gauging
11
Continuous
Since 1962 for some
Precipitation gages with rocking trough
19
Continuous
Since 1962
Manual or piezometric probe
11
(2 to 40 m of depth)
Continuous for some or weekly
Since 1989
Water sampling
NO3, NO2, NH4, PO4, Cl, DOC, DIC and conductivity
11
Daily
Since 1975 for some
Meteorological Station

T° min and max, radiations totales, total radiations, Ground T° to -50 cm and – 100 cm,

Air moisture min, max and average

1 station + 2 near observatory
Continuous
Since 1962
Volumetric moisture of the soil at various depths, 3 measurement sites
3 profiles (from 5 to 155 cm)
Continuous
Since1988 for 1 site, 2006 for 2 other sites
Ground cover Chart
Map of the ground cover
Avenelles sub-catchment
Annual
Since1998
Charts
Pedologic and geologic charts, DTM 50 m, GIS supports …

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