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Un aquifère karstique en République Dominicaine (Bayahibe, République Dominicaine, 2008). © BRGM - Christophe Rigollet

Tout capter aux nappes d’eau souterraine en Aquitaine

21.04.2016

Pour tout capter aux nappes d’eau souterraine en Aquitaine : hydrogéologie du Bassin aquitain et outils de surveillance des nappes.

Pour tout capter aux nappes d’eau souterraine en Aquitaine : hydrogéologie du Bassin aquitain et outils de surveillance des nappes. Vidéo réalisée dans le cadre du SIGES (Système d’information pour la gestion des eaux souterraines) Aquitaine. © BRGM - 2015

Transcription de la vidéo

- La France est découpée en 7 grands bassins hydrographiques. Celui du sud-ouest couvre plusieurs régions et de nombreux départements. On l'appelle le bassin versant Adour-Garonne. Il correspond à un découpage naturel résultant des sens d'écoulement des eaux de pluie. L'eau qui atteint la surface du sol lorsqu'il pleut s'infiltre ou ruisselle dans le sens de la pente. Cette eau d'écoulement rejoint les rivières. Puis, elle forme les fleuves pour se jeter, finalement, dans l'océan Atlantique.

D'un point de vue géologique, l'est du bassin est composé d'un sol cristallin très ancien d'origine magmatique. On trouve également des terrains calcaires datant du Secondaire et des calcaires détritiques, des sables et mollasses du Tertiaire. Le Triangle landais correspond, en surface, à une vaste plaine sableuse. Ces sables proviennent de matériaux arrachés aux Pyrénées et au sud du Massif central durant la période glaciaire. Le tout est recouvert localement par des alluvions apportés au fil du temps par des rivières. La formation de ces différents terrains résulte directement de l'histoire géologique du Bassin aquitain, qui s'amorce au début de l'ère secondaire, il y a 250 millions d'années. Une succession de transgressions et régressions marines correspondant à l'avancée et au recul de la mer, liées aux modifications du climat et aux mouvements tectoniques, a laissé une alternance de dépôts sédimentaires aujourd'hui transformés en roches.

L'Aquitaine est ainsi constituée d'une superposition de couches sédimentaires, ou strates. À la fin de l'ère secondaire, s'amorcent des mouvements tectoniques qui s'amplifient jusqu'au milieu du Tertiaire. Ils provoquent le soulèvement progressif des Pyrénées, mais aussi des déformations et des failles dans le sol. Dans une coupe géologique est-ouest du Bassin aquitain, on retrouve la superposition de couches sédimentaires avec une inclinaison générale vers l'ouest. Elles sont affectées de déformations comme des plis ou des failles qui favorisent leur remontée à l'affleurement ou leur enfoncement en profondeur. Une autre coupe, nord-sud, cette fois, atteste de la déformation des strates avec des plissements importants comme l'anticlinal de Villagrains ou celui de Jonzac. C'est un pli convexe, contenant, en son centre, les couches les plus anciennes. Les couches géologiques souterraines de calcaires et de sables sont des formations poreuses et perméables. Elles laissent circuler facilement l'eau et constituent ainsi de formidables réservoirs. On parle alors d'aquifères. À l'inverse, les couches d'argiles et de marnes, moins perméables, constituent des freins à l'écoulement et forment des épontes.

Ainsi, la géologie du bassin correspond schématiquement à un millefeuille alternant couches perméables et moins perméables. L'eau circule préférentiellement dans les aquifères en s'écoulant depuis les points hauts de la nappe vers les points bas. Cette eau se renouvelle en permanence bien que très lentement. Elle doit passer au travers des cavités de la roche, qui sont minuscules, parfois microscopiques. L'âge de la couche géologique permet de regrouper sous un même nom des ensembles parfois fort complexes. On parle ainsi des aquifères du Jurassique, du Crétacé, Éocène, Oligocène, Miocène, Pliocène et Quaternaire.

Les déformations affectant ces différentes couches peuvent parfois générer des plis qui ramènent en surface les formations les plus anciennes. C'est le cas du réservoir du Crétacé, que l'on rencontre à 800 m de profondeur, sous Bordeaux, alors qu'il est présent à la surface du sol au niveau de l'anticlinal de Villagrains-Landiras. Proche du sol, la nappe présente l'avantage de pouvoir être réalimentée directement par la pluie. Mais elle devient aussi plus vulnérable aux pollutions. Les nappes dites libres sont communément celles que l'on rencontre en surface. L'aquifère n'est pas complètement rempli d'eau. On distingue une zone saturée et une zone non saturée. Lorsque le réservoir s'approfondit et qu'il est recouvert d'une éponte, l'eau peut alors saturer l'ensemble de l'aquifère et former une nappe captive. L'eau est alors sous pression. Si l'on creuse un forage dans cette nappe, l'eau va monter, soulevée plus haut que le toit de la couche qui la contient. Elle peut même jaillir du sol comme dans les forages artésiens. Ce niveau d'équilibre est appelé la surface piézométrique de la nappe.

La piézométrie est indispensable à la compréhension du comportement d'une nappe. Ici, on peut voir la piézométrie de la nappe Éocène. On se rend compte qu'au niveau de Bordeaux, elle présente une baisse très importante. C'est l'une des nappes les plus exploitées en Aquitaine pour l'alimentation en eau potable et ce depuis plus de 60 ans. Au vu des problèmes de surexploitation de certaines nappes pour, notamment, l'alimentation en eau potable, il est apparu indispensable de surveiller les aquifères et de mettre en place des outils de gestion efficaces. Pour cela, des modèles hydrogéologiques dynamiques sont développés. Le modèle nord-aquitain, MONA, a été conçu par le BRGM pour apporter des réponses à la problématique de l'effondrement des niveaux de la nappe de l'Éocène en Gironde.

- Le MONA, c'est un modèle hydrodynamique qui sert, à la fois, d'outil d'aide à la compréhension, puisqu'il fait la synthèse d'un certain nombre de données qui existent sur l'ensemble du bassin d'Aquitaine. Et c'est aussi un outil d'aide à la gestion qui sert dans le cadre des politiques publiques pour orienter les gestions des eaux souterraines dans le nord du Bassin aquitain. Donc on se sert du modèle nord-aquitain pour faire un diagnostic des eaux souterraines. On l'utilise pour faire des simulations prospectives, qui vont nous aider à savoir quel est l'impact des stratégies mises en place pour gérer ces eaux souterraines, est-ce que les économies d'eau ont un impact sur l'évolution de la ressource en eau, quel va être l'impact des futures pôles de production, est-ce qu'on va atteindre un nouvel équilibre et quel va être l'impact du changement climatique sur les eaux souterraines ? On s'est basés sur 3 248 forages, qui nous ont permis d'apporter des données nécessaires pour construire la géométrie du sous-sol en profondeur. On s'est basés, également, sur des données sismiques et les cartes géologiques sur l'ensemble du territoire.

- Mais comment arrive-t-on à construire un tel modèle ? Chaque nappe d'eau est ainsi représentée en 3 dimensions sur une grille numérique de 500 m de côté. Au sein de chaque maille, sont renseignées les propriétés hydrauliques de l'aquifère, comme sa perméabilité, sa capacité de stockage, mais également des valeurs d'infiltration ou la piézométrie initiale de la nappe. Toutes ces données permettent d'aboutir à un modèle hydrodynamique 3D. Il permet de modéliser les nappes, de suivre leur évolution et de réaliser des simulations.

- Tout le modèle nord-aquitain est actuellement dans sa version 4. Il simule des écoulements dans 15 aquifères et 15 épontes. Et c'est un outil qui est sans cesse en amélioration pour synthétiser l'ensemble des connaissances.

- Car l'une des missions des hydrogéologues, c'est d'améliorer continuellement notre connaissance de la géologie et notre compréhension des phénomènes du sol et sous-sol avec un enjeu de taille : répondre aux défis des changements globaux, le changement climatique, la raréfaction de nos ressources, les pollutions. Préserver notre ressource en eau souterraine est devenu l'un des enjeux majeurs de notre société pour maintenant et pour les générations futures.

BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34