DEM'Eaux Thau : un outil de gestion des eaux souterraines du territoire
Transcription
Avez-vous entendu parler du projet Dem'Eaux Thau ? Ce projet scientifique favorise une gestion durable de la ressource en eau sur le bassin de Thau. Comment ? D'abord, en cherchant à mieux comprendre les volumes d'eau impliqués dans l'aquifère côtier du bassin de Thau. Mieux les comprendre pour mieux les gérer. Nous nous trouvons ici sur le territoire du bassin de Thau. Nous sommes sur la frange littorale de l'Hérault, au sud-ouest de Montpellier. Sur ce territoire, il y a de nombreux enjeux puisque, comme sur le littoral méditerranéen, on rencontre de plus en plus de populations qui souhaitent s'installer. Il faut alimenter en eau potable les habitants. Il y a aussi une demande agricole qui est importante. La lagune de Thau est un secteur où il y a de la pêche, de la conchyliculture. Enfin, la commune de Balaruc-les-Bains est la 1re station thermale de France et qui utilise les eaux thermales qui surgissent sur cette presqu'île de Balaruc. Tous ces acteurs du territoire souhaitent un outil de gestion de cette ressource en eau souterraine pour que l'ensemble des activités de ce territoire puissent être menées à bien. Pour cela, nous avons réfléchi ensemble à un projet de recherches qui s'appelle Dem'Eaux Thau avec différents partenaires, notamment financiers : l'État, la région, le fonds FEDER, l'Agence de l'eau Rhône Méditerranée, Montpellier Méditerranée Métropole, la commune de Balaruc-les-Bains, le SMBT. Des partenaires scientifiques, également, notamment Géosciences Montpellier, HydroSciences Montpellier, l'entreprise Synapse Informatique et enfin le BRGM, qui est également pilote de ce projet de recherches qui a duré 5 ans. Le 1er objectif du projet Dem'Eaux Thau, c'était de constituer, de construire un modèle géologique en trois dimensions de l'ensemble de la zone d'étude. Donc, pour cela, on a procédé à plusieurs groupes d'investigation. La 1re partie consistait à des investigations de géophysique qui permettent d'avoir une image du sous-sol. On a utilisé de la gravimétrie, qui est la mesure des variations de densité des roches du sous-sol. On a utilisé la sismique réflexion, une espèce de scanner du sous-sol. On observe la forme des couches et les feuilles qui affectent les roches. On a étudié également la résistivité du sous-sol et surtout, la distribution des différences de résistivité. L'autre grand groupe de données qui ont été acquises, c'est l'utilisation des forages effectués depuis de nombreuses années dans la région. On les a homogénéisées pour avoir la profondeur des différentes roches. On a également, grâce au projet, réalisé deux autres forages, un de 200m sur la ville de Sète et un 2e groupe de forages qui est le plus important, qui a été effectué ici même, sur la presqu'île de Balaruc, où on a pu forer jusqu'à 760m de profondeur et le forage a été carotté. Donc, on dispose de roches cylindriques qui correspondent à la forme du tube de forage sur les 760m. Ceci est une donnée absolument essentielle pour avoir la nature des roches qui constituent le réservoir. Les forages ont été également utilisés pour faire des prélèvements d'eau et pour mesurer la hauteur d'eau dans les nappes, la piézométrie, sur toute la durée du forage. Ça nous renseigne donc sur la dynamique des circulations de fluides et des échanges d'eau sur la zone. Pourquoi acquérir ces données ? C'est pour constituer un modèle géologique en 3 dimensions. Et ce modèle géologique 3D a pour but de servir de point d'entrée aux modélisations hydrologiques qui vont permettre d'étudier différents scénarios de circulation et de mélange des différentes eaux, qu'il s'agisse d'eaux douces, d'eaux saumâtres de la lagune ou bien d'eaux thermales d'origine profonde qui alimentent les thermes de Balaruc. Donc, au terme de ce projet, on réalise que l'on dispose d'un exemple d'un hydrosystème qui est très bien documenté, dans un sens géologique, géophysique, géochimique et hydrogéologique. Donc, ce projet Dem'Eaux Thau peut être exporté dans d'autres zones aux caractéristiques similaires sur le littoral méditerranéen.
Enjeux et besoins
Les ressources en eau souterraine des calcaires karstiques du Pli Ouest de Montpellier présentent un intérêt majeur pour le territoire, pour l’alimentation en eau potable (ville de Sète, Syndicat Intercommunal d’Aduction en Eau Potable Balaruc-Frontignan, Syndicat Intercommunal d'adduction d'eau des communes du Bas Languedoc), mais également pour le développement économique, avec en particulier l’activité conchylicole/pêche dans l’étang, ainsi que pour le thermalisme sur la presqu’île de Balaruc-les-Bains (1ère station thermale en France avec plus de 50 000 curistes en 2019), et l’irrigation. Ce secteur est situé à la convergence d’eaux souterraines provenant de divers réservoirs superficiels et profonds : eaux karstiques froides des Causses d’Aumelas et de la Gardiole, eaux d’origine marine (étang et mer) et eaux thermales chaudes et minéralisées. Ces différents réservoirs sont en interaction les uns avec les autres selon des processus complexes dont les déterminants ne sont pas tous connus.
Vue (de gauche à droite) sur la presqu’ile de Balaruc, l’étang de Thau, Sète et la mer Méditerranée (Mont Saint Clair à Sète, 2020).
© BRGM - Claudine Lamotte
Cet aquifère karstique est confronté à des phénomènes temporaires d’intrusion d’eau saumâtre (appelés « inversac ») par l’intermédiaire de la source sous-marine de la Vise, située dans l’étang de Thau, à moins de 200 m à l’Ouest de la presqu’ile de Balaruc-les-Bains. Depuis la fin des années 1960, sept phénomènes d’inversac ont été détectés. Pendant ce phénomène qui peut durer plusieurs mois (environ 6 mois en 2010 et 2014, et près de 18 mois en 2020-2022), la source de la Vise, au lieu de fournir de l’eau douce utile à la vie aquatique de l’étang de Thau, absorbe l’eau saumâtre de la lagune conduisant à une salinisation progressive et récurrente de l’aquifère. Ce phénomène a eu, entre autres conséquences, l’abandon (en 2014) de la source Cauvy à Balaruc-les-Bains pour son usage pour l’alimentation en eau potable.
Ainsi, compte tenu des différents enjeux de ce territoire côtier, la mise au point d’un outil de gestion de l’eau souterraine est devenu indispensable pour les différents acteurs.
Un phénomène d'inversac, qu'est-ce que c'est ?
Transcription
Un des enjeux du territoire et du projet DEM'Eaux Thau, c'est de comprendre le phénomène d'inversac.
La source de la Vise émerge au fond de l'étang de Thau à 30m de profondeur et à 100m du rivage de la presqu'île de Balaruc. C'est une source d'eau douce, c'est de l'eau de l'aquifère souterrain d'eau douce, des calcaires karstiques, qui émerge complètement naturellement. C'est une sortie naturelle. Elle est capitale pour la qualité de l'eau de la lagune, et c'est pour cette raison qu'on attache un point tout particulier dans ce projet DEM'Eaux Thau. L'étang de Thau est situé sur des roches imperméables comme de nombreuses masses d'eau de surface en France. Mais sur ce site, il y a deux spécificités assez notables. La 1re : sous ces roches imperméables, il y a la présence d'une nappe karstique sous pression. La 2e : il y a la présence d'une faille géologique au niveau de la source de la Vise qui met en connexion cet aquifère sous pression avec l'étang de Thau. Les échanges au sein de cette faille, au travers de la source de la Vise, vont se réaliser au gré des différences de pression entre l'étang et la nappe aquifère située en dessous. Lorsque la nappe aquifère, qui est en pression, a des hauteurs d'eau assez importantes, après des périodes de pluie, par exemple, les écoulements d'eaux souterraines au sein de la faille de la Vise vont être du bas vers le haut. On va avoir une alimentation en eau douce de l'étang par la nappe aquifère. Au contraire, lorsqu'on a une tempête sur l'étang et que les niveaux de l'eau augmentent de façon très rapide, on a une inversion des pressions et des flux au travers de cette faille de la Vise et donc une infiltration d'eau salée au sein de l'aquifère. On a comptabilisé 7 inversacs durant les cinquante dernières années. On a eu la chance, ce qui est exceptionnel dans l'histoire de l'hydrogéologie car c'est la 1re fois qu'un inversac a été suivi avec tout un tas d'instruments de mesure, de pouvoir suivre l'inversac qui a démarré en novembre 2020, a duré 1 an et demi, et s'est terminé récemment, en mars 2022. L'intrusion saline va perturber la qualité de l'eau souterraine. Ça a conduit notamment à fermer, par le passé, un captage d'eau qui alimentait la ville de Balaruc. Par ailleurs, ça perturbe l'équilibre de l'étang, puisque, normalement, l'étang est alimenté par de l'eau douce, grâce notamment à la source. Là, c'est le contraire on a un phénomène d'inversion de flux et donc un arrêt de cette alimentation en eau douce de l'étang. Un des objectifs du projet DEM'Eaux Thau, c'était de pouvoir mieux comprendre l'inversac de la Vise. Donc, à cet effet, il était absolument indispensable de pouvoir disposer de données précises sur cette source. Donc, à cette fin, nous avons mis en place une instrumentation tout à fait innovante qui a été fabriquée sur mesure, afin de pouvoir suivre cette source sous-marine. Pour cela, il a fallu que nous mettions en place des instruments adaptés pour mesurer le débit de la source, le niveau de l'étang, la conductivité, la minéralisation, la température de la source. Ces données sont enregistrées en temps réel et sont envoyées sur une plateforme Web afin que l'ensemble des acteurs du territoire puissent les consulter en temps réel. Toutes les données qui ont été acquises de manière continue lors de l'inversac de 2020 nous ont permis de réfléchir à diverses solutions soit pour remédier à l'inversac, soit pour prévenir ce phénomène. Différentes solutions sont à l'étude et en discussion avec les gestionnaires de la ressource en eaux souterraines.
Programme de travail
Cette étude scientifique a été menée par une équipe pluridisciplinaire afin de caractériser à la fois la géologie, la géomorphologie, l’hydrodynamique, l’hydrogéologie et la géochimie de l’hydrosystème de Thau. Ces différents aspects ont ensuite été rassemblés et discutés pour dresser un modèle conceptuel complet du fonctionnement et de la dynamique de l’aquifère. De nombreux moyens ont été mis en œuvre : imageries géophysiques, réalisation d’un forage à Sète et d’une plateforme multi-forages à Balaruc-les-Bains, dont un ouvrage carotté de près de 780 m de profondeur, conception et mise en place d’un équipement sur mesure pour la source de la Vise, campagnes d’analyses inédites (180 prélèvements, plus de 3000 résultats d’analyses)…
C’est au travers de la Commission Locale de l‘Eau que nous suivons attentivement les phénomènes d’inversac et que nous nous intéressons particulièrement à ces études techniques afin de pouvoir poser une stratégie territoriale de maîtrise des risques d’intrusion saline pour les différents usagers de l’eau sur cet aquifère, que sont notamment les conchyliculteurs, les pêcheurs et aussi bien sûr la station thermale de Balaruc-les-Bains. Il est de notre responsabilité à toutes et tous de partager cet état de l’art, dans l’intérêt général.
Production du projet
Les résultats des différentes tâches accomplies par les partenaires du projet sont synthétisés sous la forme de rapports ou de publications.
Zoom sur quelques résultats
La liste ci-dessous sera mise à jour avec les liens vers les documents à mesure qu'ils sont produits.
- Rapport de synthèse finale du projet DEM’Eaux Thau
- Synthèse et valorisation préliminaire des données sur l’hydrosystème de Thau (34)
- Investigations géophysiques (CSEM, gravimétrie et sismique) sur le secteur de Balaruc-les-Bains - Rapport d’acquisition
- Modélisation et inversion 3D de données électromagnétiques à source contrôlée sur la zone de Balaruc-les-Bains
- Forage « Stade Michel » à Sète (34) - Dossier de l’Ouvrage Exécuté
- Instrumentation de la source de la Vise à Balaruc-Les-Bains (34) - Rapport de fin de travaux
- DEM’Eaux Thau : résultats des essais de traçages artificiels
- Construction d’un modèle géologique 3D du secteur Montpellier-Sète et de l’étang de Thau
- Rapport d’analyses géochimiques- Apports des campagnes spatiales 2018-2019
- Rapport d’analyses géochimiques- Apports des campagnes mensuelles et de l’inversac 2020-2021
- Plateforme DEM’Eaux Thau - 1ères acquisitions sur la source de la Vise, forages DEMT1, DEMT2, DEMT3, DEMT4
- Inversac de la source sous-marine de la Vise sous la lagune de Thau : mécanisme et modélisation
- Modélisation hydrogéologique numérique de l'aquifère karstique de Thau
- Plateforme Follow Dem’Eaux Thau : infrastructure et matériel
- Plateforme Follow Dem’Eaux Thau : Outil d’observation et de gestion
Tous les résultats du projet DEM'Eaux Thau
Transcription
Le projet Dem'Eaux Thau étudie l'hydrosystème de la région de l'étang de Thau. Et pour ça, on a besoin de bien connaître le contenant, c'est-à-dire l'enveloppe géologique de ces circulations et de ces mélanges d'eaux. Donc, la région est caractérisée par une évolution géologique sur le temps très long, plusieurs dizaines de millions d'années, même jusqu'à une centaine de millions d'années. L'autre caractéristique principale de la région est qu'elle est constituée essentiellement de calcaires qui ont la possibilité d'être dissous par les eaux météoriques et de créer une porosité et des conduits qui vont être utilisés par les circulations d'eau. Donc, la région est couverte de grands affleurements de calcaire qui servent de zones de recharge. L'eau s'infiltre. Et elle va s'infiltrer en profondeur jusqu'à passer sous des zones recouvertes de sédiments bien plus récents, voire même l'étang de Thau, et l'eau va circuler en profondeur sur des kilomètres, voire des dizaines de kilomètres, avant de ressortir sur certaines sources qui sont plus ou moins connues comme la source de la Vise ou la source d'Issanka. Notre étude a montré que cette circulation se faisait sur des karsts qui se sont construits tout au long de l'histoire géologique sur des dizaines de millions d'années. À partir de là, il faut comprendre l'organisation des écoulements et le mélange des masses d'eau au sein du système. L'hydrosystème de Thau est particulièrement complexe. On a d'abord des eaux froides, de l'ordre de 15 degrés, peu minéralisées, qui proviennent des massifs karstiques du nord de l'hydrosystème. On a ensuite des eaux minéralisées, très minéralisées, qui correspondent aux eaux de mer et de la lagune de Thau. Et enfin, on a les eaux thermales qui sont des eaux chaudes, d'une cinquantaine de degrés. Qui sont très minéralisées. Néanmoins, moins que celles de la mer. Et qui vont remonter au niveau de la péninsule de Balaruc-les-Bains. Dans le cadre du projet Dem'Eaux Thau, un modèle géologique a été réalisé et a été transféré... En tout cas, sa structure a été transférée vers un modèle hydrogéologique simulant les écoulements sur tout le territoire concerné. Ce modèle, il permet de déterminer les chemins de l'eau dans l'aquifère et c'est assez important pour qu'on puisse bien déterminer d'où provient l'eau en différents endroits. Le modèle permet de simuler l'état de remplissage de l'aquifère en hautes et basses eaux. Et puis, au cours du temps... On peut aussi réaliser des simulations au cours du temps avec le modèle. Là, on voit des comparaisons entre les valeurs simulées en rouge et les valeurs observées en vert. On voit que la dynamique de remplissage de l'aquifère au fil du temps est bien respectée, ce qui nous permet d'avoir confiance dans le paramétrage du modèle. Ça nous permet d'avoir un outil qui permet une meilleure compréhension des écoulements dans l'aquifère donc une meilleure évaluation de la ressource de l'eau dans cet aquifère. Après les observations sur le terrain et la création de modèles, quelle est la suite ? Dans le cadre du projet Dem'Eaux Thau, avec l'aide de la société Synapse Informatique et l'appui du BRGM et du SMBT, on a développé une plateforme qui permet de recueillir les données en temps réel utiles à la gestion de la nappe ouest. On y trouve en direct toutes les données sur les forages, le niveau de l'eau, le niveau des cours d'eau, le débit des sources. Ça permet de partager l'ensemble des données utiles au territoire. À titre d'exemple, sur la source de la Vise, à Balaruc, je peux accéder à tout l'historique de données sur les débits de la source avec des comparaisons, des historiques et des données aussi récentes que celles d'aujourd'hui. C'est nouveau, d'avoir du temps réel partagé avec tous. Grâce aux connaissances acquises dans le cadre du projet sur les mécanismes de déclenchement de cet inversac, nos équipes ont développé un outil de prévision pour essayer de construire des scénarios pour évaluer à quel moment cet inversac pourrait se redéclencher. Les gestionnaires vont trouver sous cette plateforme plusieurs paramètres : niveau de la nappe, de la lagune, température, salinité, et des scénarios. En saisissant des données prospectives sur l'évolution climatique et des milieux, ils pourront évaluer à quel moment l'inversac va se déclencher. C'est vraiment nouveau d'avoir ces scénarios et cette anticipation. Dem'Eaux Thau est très intéressant pour analyser les niveaux des nappes phréatiques du pli ouest en temps réel, ce qui nous permet, premièrement, de pouvoir anticiper les inversacs, comme on a connu dernièrement, mais également aussi de prévoir et anticiper le partage de la ressource entre ses différents usages. La Commission locale de l'eau étant le parlement de l'eau, cette connaissance fine était très importante. Aujourd'hui, avec cette connaissance fine, on va pouvoir passer à l'action, anticiper et prévoir l'avenir.
Financements
D’un montant de 5,3 millions d’euros, le financement du projet est 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%) est apporté grâce à la participation financière de la plupart des partenaires.
Partenaires
- BRGM (coordonateur)
- Géosciences Montpellier
- HydroSciences Montpellier
- Synapse Informatique
- SMBT
Logos des financeurs et partenaires du projet Dem’Eaux Thau.
© Dem’Eaux Thau