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La grotte de Koungour Ice Cave, taillée dans la roche calcaire, vue d'un lac souterrain (Koungour, Russie, 2009). © Sergey Ilin - Fotolia

Évaluation de la représentativité des réseaux de surveillance de la qualité des eaux souterraines du bassin Artois-Picardie

13.10.2017
Les réseaux actuels de surveillance de la qualité des eaux souterraines ont été mis en place en 2007-2008 à la suite du premier état des lieux du premier cycle de gestion de la directive cadre sur l’eau (DCE). Le réseau Artois-Picardie a été construit à dire d’expert en se basant sur un réseau existant. Le choix des points a certes reposé sur des critères scientifiques de représentativité vis-à-vis de l’hydrogéologie ou de la chimie des eaux souterraines, des critères environnementaux ou encore anthropiques mais pas uniquement. Des critères pratiques comme l’accessibilité du point, la durée des chroniques déjà disponibles ou le type de propriétaire (État ou propriétaire privé) étaient également pris en compte.

Contexte de pression des qualitomètres sur le bassin Artois-Picardie

Contexte de pression des qualitomètres sur le bassin Artois-Picardie

Objectifs

Ce projet a pour objectif d’évaluer la représentativité des réseaux de contrôle de surveillance (RCS) du bassin Artois-Picardie et d’identifier les éventuels points d’évolution pour une amélioration de la surveillance qualitative des eaux souterraines en se basant sur la méthodologie nationale développée en 2013.

Programme des travaux

La méthodologie nationale propose, plutôt que de considérer des secteurs représentés par un point de surveillance, d’évaluer des hétérogénéités et des comportements à l’échelle de la masse d’eau souterraine et de les confronter au réseau de surveillance existant.

Chaque hétérogénéité, chaque comportement, chaque spécificité de la masse d’eau peut faire l’objet d’une « requête » à partir de données ponctuelles (à l’échelle du piézomètre, du qualitomètre, du point d’eau), de données cartographiques qui couvrent tout ou partie de la masse d’eau ou encore du dire d’expert. La liste de critères à prendre en considération doit s’adapter à chaque contexte et à chaque masse d’eau souterraine.

Pour aboutir à une caractérisation détaillée des masses d’eau souterraine plusieurs travaux ont été menés :

  • une caractérisation du comportement hydrodynamique des nappes à partir de l’ensemble des chroniques piézométriques disponibles sur ADES ;
  • une caractérisation de la qualité des eaux souterraines via une analyse statistique des données de chimie des qualitomètres du bassin Artois-Picardie ;
  • une détection des tendances sur les chroniques d’évolution des concentrations en nitrate ;
  • et une datation des eaux souterraines pour apprécier la dynamique et la vulnérabilité de la ressource en eau souterraine.

Cette information est croisée avec l’inventaire des pressions anthropiques pouvant jouer un rôle significatif dans l’évolution de l’état des masses d’eau souterraine et de leurs évolutions.

Résultats obtenus

La BDLISA apporte une plus-value essentielle pour toute définition et caractérisation d’entité de gestion ou de zone de travail dans le domaine de l’hydrogéologie. Elle permet de préciser les principaux critères naturels de délimitation des masses d’eau souterraine et rend également nécessaire le réajustement de leurs limites. Ce référentiel hydrogéologique sert donc de base à la caractérisation des hydrosystèmes.

L’analyse des chroniques d’évolution des niveaux piézométriques des eaux souterraines est réalisée en appliquant la méthode géostatistique de calcul des variogrammes. La classification du comportement hydrodynamique des aquifères à partir de l’analyse variographique des chroniques piézométriques est réalisée en calculant la part de variation totale (variance totale) expliquée par les différentes composantes du variogramme (court terme, annuel, moyen terme, long terme). Cette classification se fait automatiquement via une classification ascendante hiérarchique (CAH). Chaque piézomètre d’une même masse d’eau est ainsi classé selon son comportement hydrodynamique.

Classification des piézomètres de la masse d’eau AG001 selon leur comportement hydrodynamique.

Classification des piézomètres de la masse d’eau AG001 selon leur comportement hydrodynamique.

Pour l’aspect qualitatif, les anomalies correspondent à des informations sur la qualité des eaux issues d’un point de suivi qui n’apparaitraient pas en cohérence avec la chimie globale de la masse d’eau déterminée à partir de l’ensemble des analyses disponibles au sein de la masse d’eau.

Cet exercice est réalisé en calculant les statistiques de l’ensemble des analyses disponibles sur un paramètre chimique à l’échelle de la masse d’eau et en les représentant par des « boites à moustaches ». Le même calcul est ensuite effectué pour chacun des points du réseau RCS pris indépendamment. La comparaison des différentes « boites à moustaches » – « population à l’échelle de la masse d’eau » et « échantillon à l’échelle de chaque point du RCS » – est réalisée pour chaque paramètre grâce au test de Kruskal-Wallis. Cette méthode permet de détecter les points du réseau de surveillance dont les concentrations en un ou plusieurs paramètres sont significativement différentes de ce qu’il est observé à l’échelle globale de la masse d’eau.

Ensuite, l’évaluation des tendances d’évolution des nitrates à l’échelle du qualitomètre et de la masse d’eau va permettre de voir si cette évolution est homogène à l’échelle de la masse d’eau souterraine, si le réseau RCS est représentatif de cette évolution et de voir si la fréquence des prélèvements est adéquate par rapport aux tendances que l’on veut détecter.

En parallèle, une évaluation des pressions anthropiques pouvant jouer un rôle significatif dans l’évolution de l’état des masses d’eau souterraine et de leurs évolutions a été réalisée. La méthodologie proposée consiste à qualifier les différents types de pression (pression de prélèvement, pression de pollution diffuse, pression urbaine, pression industrielle) sur la ressource en eau souterraine à l’échelle de la masse d’eau souterraine et dans l’environnement proche du qualitomètre qui correspond à une surface de référence définie (aire d’alimentation du qualitomètre, unité fonctionnelle, bassin topographique, zone tampon).

La description détaillée (type d’écoulement souterrain, régime hydrologique, interactions entre différents réservoirs, pressions) ainsi réalisée permet d’identifier différents types de comportements ou particularité du point de vue des pressions et de formuler les requêtes appropriées.

Après avoir évalué une caractéristique à l’échelle de la masse d’eau puis évalué cette même caractéristique à l’échelle du qualitomètre RCS, leur comparaison permet de dire si le réseau de surveillance est représentatif ou non.

De plus, la représentativité temporelle est  également prise en compte afin, éventuellement, d’ajuster les fréquences d’échantillonnage et les périodes de prélèvement de certains échantillons.

PARTENAIRE

Agence de l’eau Artois-Picardie

RAPPORT PUBLIC

BRGM/RP-67029-FR - Évaluation de la représentativité des réseaux de surveillance DCE de la qualité des eaux souterraines du bassin Artois-Picardie - Télécharger le rapport

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