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Lacs d'altitude dans le Massif d'Aneto (Hautes-Pyrénées, France, 2006). © BRGM - Pierre Vassal

Gestion des systèmes aquifères alluviaux dans le bassin Adour-Garonne : actualisation de la modélisation hydrodynamique et mise en place d’un outil de gestion des prélèvements dans le Tarn-et-Garonne

16.10.2017
Les aquifères alluviaux du bassin Adour-Garonne constituent des ressources stratégiques du fait de leur bonne productivité, de leur facilité d’accès et de leur faible coût de mobilisation. Ces caractéristiques en font des ressources fortement exploitées notamment pour l’agriculture. Ces systèmes sont de plus en relation étroite avec les rivières et contribuent fortement au soutien de leur débit d’étiage.

 piézométrie, chronique calée, outil de gestion, choix du casier. © BRGM

Modèle Tarn-et-Garonne : piézométrie, chronique calée, outil de gestion, choix du casier. © BRGM

Contexte

Or, depuis plusieurs décennies, ces ressources en eau sont victimes d’épisodes d’étiage sévères liés à de faibles apports pluviométriques. Dans ce contexte, afin d’éviter des conflits d’usage, les gestionnaires de l’eau ont souhaité disposer d’un outil de gestion, en particulier pour faciliter les autorisations de prélèvements pour l’irrigation.

Dès 1995, la Mission Inter-Services de l’Eau (MISE) de Tarn-et-Garonne a demandé au BRGM de développer  un modèle hydrodynamique de la nappe alluviale. Celui-ci a permis de simuler le fonctionnement des 940 km² de terrains alluviaux répartis sur 5 niveaux de terrasses et traversés par trois principaux cours d’eau : la Garonne, le Tarn et l’Aveyron.

Ce premier modèle en régime permanent, réalisé avec le logiciel MARTHE, a permis de sectoriser la ressource en 58  « casiers hydrogogéologiques ». Un outil développé sous EXCEL, opérationnel à partir de 1997, permettait alors de gérer les prélèvements agricoles à l’échelle de chaque casier.

Une première actualisation du modèle et de l’outil de gestion a été réalisée entre 2005 et 2007, permettant notamment d’affiner le maillage (de 1 km à 250 m de côté) et de prendre en compte l’effet des variations climatiques sur le volume d’eau disponible pour les prélèvements grace à une modélisation en régime transitoire.

Objectifs

Un second travail d’actualisation du modèle a été lancé afin d’affiner la gestion des prélèvements en améliorant les points suivants :

  • Passage d’un pas de temps bimestriel à un pas de temps décadaire pour les calculs hydrodynamiques et journalier pour les calculs hydroclimatiques ;
  • Révision de la géométrie des terrasses alluviales par le biais d’une modélisation géologique avec l’outil GDM-Multilayer ;
  • Couplage avec le modèle Gardénia pour le calcul de la recharge à partir des paramètres climatiques ;
  • Refonte du réseau hydrographique avec prise en compte des variations de niveaux (niveau fixe précédemment) ;
  • Actualisation des données de prélèvements et ventilation temporelle sur la période d’irrigation.

Cette actualisation de la modélisation doit permettre de répondre aux besoins exprimés par la DDT :

  • Révision du contour de la nappe d’accompagnement (où les prélèvements en nappe sont gérés comme des prélèvements en rivière) ;
  • Construction de nouveaux casiers hydrogéologiques, en nombre plus restreint et s’adaptant au découpage des Organismes Uniques de Gestion Collective (OU-GC) mis en place suite à la première actualisation ;
  • Mise à jour des volumes prélevables basés sur différents scenarii climatiques ;
  • Adaptation de l’outil EXCEL de gestion des prélèvements pour refléter un processus en trois temps : demande d’autorisation, autorisation effective et contrôle en début de période d’irrigation.

Programme des travaux

La première tâche des travaux d’actualisation, lancée en 2013, a consisté à définir le modèle géologique des terrasses alluviales. Ce travail s’est appuyé d’une part sur les données de la Banque de données du sous-sol (BSS) et d’autre part sur la réalisation d’investigations (en juin 2013) dans les zones les plus mal connues. La modélisation par krigeage sous GDM-Multilayer s’est faite en individualisant les niveaux de terrasses afin de respecter leur morphologie (terrasses étagées).

Schéma conceptuel des terrasses étagées. © BRGM

Schéma conceptuel des terrasses étagées. © BRGM

En 2014 et 2015, les données nécessaires au modèle ont été collectées, en particulier les paramètres climatiques et les prélèvements dont la répartition spatiale et temporelle a été objet de nombreux croisements et validations.

La collecte d’informations sur le réseau hydrographique a également été menée durant ces deux années. Elle a notamment conduit à la réalisation de plusieurs campagnes de terrain afin d’estimer la cote du fond du lit des cours d’eau principaux (octobre 2013), le débit des ruisseaux non instrumentés (mars 2014) et de mesurer précisément la cote du fil d’eau sur plus de 200 points de 12 rivières (avril et septembre 2015).

Paramètres et données de modélisation.

Paramètres et données de modélisation.

La construction du modèle hydrodynamique sous MARTHE a été réalisée en parallèle, au fil de l’acquisition des données. Un premier calage a été effectué avec un réseau hydrographique à niveau constant en juillet 2015. Le calage définitif avec des niveaux d’eau fonction du débit des rivières a été réalisé en septembre 2016.

La mise à jour de l’outil de gestion EXCEL a été réalisée en avril 2016, et complétée à la fin de la modélisation.

Résultats obtenus

La géométrie en terrasses étagées rend le calage de ce type de modèle alluvial difficile. La prise en compte fine du réseau hydrographique a nécessité l’élaboration d’un processus de calage particulier, notamment en raison des aménagements existants sur les cours d’eau (seuils, barrage…).

L’exploitation du modèle calé a permis de confirmer le contour de la nappe d’accompagnement des principaux cours d’eau en traçant les isochrones sur la durée de la période d’irrigation (4 mois).

Vingt-et-un casiers hydrogéologiques ont alors été dessinés, en respectant des contraintes scientifiques (géologie, hydrodynamique) et administratives (contour des OU-GC). Les Volumes Prélevables Admissibles (VPA) ont été déterminés, pour chaque casier, pour 8 scenarii climatiques, allant de la recharge annuelle la plus sèche à la plus humide.

Ces VPA ont ensuite été intégrés dans le nouvel outil de gestion, permettant à la MISE et aux OU-GC de déterminer la quantité d’eau disponible dans chaque casier en fonction de la climatologie de l’année en cours.

A l’avenir, un réseau de suivi quantitatif, à raison d’un piézomètre équipé par casier (actuellement, 5 casiers sont suivis), permettra d’associer les VPA à des niveaux piézométriques en fonction de la période de l’année.

PARTENAIRES

Agence de l’eau Adour-Garonne

DREAL Occitanie

DDT de Tarn-et-Garonne

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