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Gestion des eaux souterraines

Projet phare / De nouveaux outils d’aide à la décision pour mieux gérer les ressources en eaux

Introduction d'entête
Dans un contexte de changement global, fortement exploitées et affectées par la pollution, les eaux souterraines sont un enjeu sociétal aussi bien que sanitaire. Comment assurer une bonne gestion des ressources tout en gérant mieux leur qualité ?
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Modèle géologique 3D présentant les surfaces des différentes formations (Quaternaire, pliocène continental et marin) au niveau de la plaine de Perpignan.
© BRGM

La question de la qualité des eaux souterraines est un défi pour nos sociétés, du fait des pollutions agricoles (nitrates, pesticides), des déchets industriels (métaux lourds, nanoparticules) ou des rejets des eaux usées. Dans les zones côtières, des intrusions salines liées à la surexploitation peuvent aussi dégrader la qualité des nappes. Le BRGM s’est depuis longtemps emparé du sujet, au point d’en faire un de ses axes scientifiques prioritaires. Les équipes ont une approche globale et pluridisciplinaire permettant d’aller de la recherche à la création d’outils innovants utilisables à différentes échelles spatiales et temporelles.
L’objectif est d’offrir des solutions techniques d’aide à la décision (outils de monitoring, échantillonneurs intégratifs passifs, observatoires hydro-géophysiques, modélisations, technologie analytique de pointe pour la détection de molécules émergentes, plateformes de visualisation de données intégrées sur un territoire...) permettant de répondre à des problématiques réglementaires ou à des questions sociétales. Deux projets menés en 2019 témoignent de la variété des solutions à mettre en œuvre.

POLDIF aide à améliorer la qualité du bassin Loire-Bretagne

Dans le bassin Loire-Bretagne, la présence de nitrates ou de produits phytosanitaires altère fortement la qualité des eaux souterraines. L’état des lieux réalisé en 2013 dans le cadre de la DCE (Directive européenne cadre sur l’eau) a ainsi montré une dégradation de 39 masses d’eau souterraines sur les 143 répertoriées dans la zone.

Le projet POLDIF cherche à créer de nouveaux outils d’aide à la connaissance et à la gestion de la qualité des eaux souterraines du bassin. L’approche est pluridisciplinaire ; elle rassemble hydrogéologues, géochimistes, économistes, modélisateurs, géologues, géophysiciens et chimistes. La démarche est aussi appliquée à différentes échelles, de l’ensemble du bassin à l’aire d’alimentation de captage en passant par des approches expérimentales de laboratoire.

Trois sites différents ont été choisis pour leurs contrastes d’un point de vue hydrogéologique et de pression agricole. Le projet affiche des résultats significatifs. L’emploi d’échantillonneurs intégratifs passifs pour le suivi de la qualité de l’eau pendant plus de deux ans a permis de mettre en évidence des molécules non suivies à ce jour, présentes à de faibles teneurs. La vitesse de transfert des nitrates et des pesticides depuis le sol vers les eaux souterraines a aussi pu être estimée pour différents matériaux géologiques, soulignant l’importance de la prise en compte du temps de transfert dans l’évaluation des actions. Enfin, grâce à un outil de modélisation du transfert des nitrates couplé à une approche économique, il est possible d’évaluer les coûts et les bénéfices environnementaux des programmes d’actions pour préserver ou reconquérir la qualité de l’eau.

Recharge artificielle : une méthode cartographique innovante

Le bassin Rhône Méditerranée Corse (RMC) est connu pour ses besoins importants en eau pour satisfaire de nombreux usages notamment en période estivale, aussi bien pour l’alimentation en eau potable que pour l’irrigation agricole. Les eaux souterraines représentent évidemment une ressource essentielle, mais certaines nappes d’eau souterraine et les cours d’eau associés se trouvent régulièrement en situation de déséquilibre quantitatif.

Le projet POLDIF cherche à créer de nouveaux outils d’aide à la connaissance et à la gestion de la qualité des eaux souterraines du bassin. L’approche est pluridisciplinaire ; elle rassemble hydrogéologues, géochimistes, économistes, modélisateurs, géologues, géophysiciens et chimistes. La démarche est aussi appliquée à différentes échelles, de l’ensemble du bassin à l’aire d’alimentation de captage en passant par des approches expérimentales de laboratoire.

Trois sites différents ont été choisis pour leurs contrastes d’un point de vue hydrogéologique et de pression agricole. Le projet affiche des résultats significatifs. L’emploi d’échantillonneurs intégratifs passifs pour le suivi de la qualité de l’eau pendant plus de deux ans a permis de mettre en évidence des molécules non suivies à ce jour, présentes à de faibles teneurs. La vitesse de transfert des nitrates et des pesticides depuis le sol vers les eaux souterraines a aussi pu être estimée pour différents matériaux géologiques, soulignant l’importance de la prise en compte du temps de transfert dans l’évaluation des actions. Enfin, grâce à un outil de modélisation du transfert des nitrates couplé à une approche économique, il est possible d’évaluer les coûts et les bénéfices environnementaux des programmes d’actions pour préserver ou reconquérir la qualité de l’eau.

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Extrait des résultats géophysiques obtenus dans le cadre du projet POLDIF A et B : coupes 2D de distribution des résistivités électriques brute et interprétée. C : coupe géologique résultante. © BRGM

Dem’Eaux traque l’intrusion saline en Roussillon

Autre problématique, la baisse du niveau de remplissage d’un aquifère côtier peut engendrer une intrusion d’eau salée en provenance de la mer. Comment caractériser ce phénomène dans un aquifère multicouche complexe, et maîtriser une exploitation durable de l’eau qu’il contient ?
Le projet de R&D collaborative Dem’Eaux Roussillon réunit là encore géologues, géophysiciens, géochimistes, hydrogéologues, hydrologues, économistes de l’environnement et informaticiens, pour décrire les caractéristiques et le comportement de l’aquifère Plio-Quaternaire de la Plaine du Roussillon, dont les nappes fournissent l’agglomération de Perpignan en eau potable. Les travaux ont d’abord permis de caractériser le réservoir géologique de manière fine. Première conclusion : il est nécessaire de prendre en compte l’extension sous-marine de cet aquifère côtier sur plus de 20 km pour comprendre le fonctionnement de la nappe. Les chercheurs ont aussi pu documenter une tendance à la baisse généralisée, et son influence sur les processus de drainance verticale se produisant entre les différentes couches de l’aquifère, par l’analyse de l’historique de la piézométrie à l’échelle de la plaine sur une période de 60 ans.

Par ailleurs, grâce à des observatoires hydro-géophysiques à haute-résolution implantés sur la plaine (un sur la côte, l’autre dans les terres), les scientifiques peuvent désormais suivre les processus qui contrôlent l’intrusion d’eau de mer et en déterminer les mécanismes. Une visualisation des données en 3D et en temps réel est en cours de construction, en collaboration avec le reste des partenaires techniques du projet (universités, entreprises et collectivités locales). L’objectif : créer un outil de gestion de la ressource, un démonstrateur susceptible d’intéresser d’autres territoires touchés par la problématique de l’intrusion saline.

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Les investigations géophysiques, ici près de Saint-Brieuc, génèrent des profils de résistivité pour comprendre le fonctionnement hydrogéologique du site. Cette connaissance permet de mieux appréhender le mécanisme de transfert des contaminants.
© BRGM - A. Portal
Portrait de l'auteur
Nicole Baran — hydrogéologue au BRGM
Prénom de l'auteur
Nicole
Nom de l'auteur
Baran
Fonction de l'auteur
hydrogéologue
Portrait de l'auteur
Yvan Caballero — hydrogéologue  au BRGM
Prénom de l'auteur
Yvan
Nom de l'auteur
Caballero
Fonction de l'auteur
hydrogéologue
Nous déployons une approche globale, tant technique que réglementaire et sociétale, de la recherche à la création d’outils innovants d’aide à la décision.