Les nappes alluviales du bassin Adour-Garonne

Les aquifères ou nappes alluviales se développement dans les formations alluviales et sont en relation étroite avec les cours d’eau superficiels. Ces alluvions sont des formations géologiques constituées de sables, graviers et galets, déposées à l’ère quaternaire, c’est-à-dire il y a environ 1,5 millions d’années, par les cours d’eau au moment de leurs phases de dépôts.
C’est l’alternance des cycles de dépôts et d’incision des cours d’eau, eux-mêmes dépendants des variations du niveau de la mer et des soulèvements tectoniques régionaux qui a modelé le paysage et la morphologie des plaines alluviales.

Localisation des aquifères alluviaux"
Localisation des aquifères alluviaux

1. Morphologie des plaines alluviales

Il existe en fait deux grands types de morphologie de terrasses alluviales :

1.1. Les terrasses étagées

Les mécanismes de dépôts sont les suivants :

  • Lors de la 1re phase, la rivière coule en période froide et humide, dite glaciaire. Les débits et leurs variations sont alors importants. La rivière issues du front glaciaires est chargée en matériaux issus des Pyrénées et dépose ses alluvions. Le cours d’eau est en phase de dépôt.
  • Puis vient une période chaude et sèche (interglaciaire), où les variations de débit des cours d’eau sont plus faibles. La végétation est abondante et les débits trop faibles pour permettre le dépôt de matériaux. Le cours d’eau se met alors à creuser dans ses alluvions et dans la formation sous-jacente lors des périodes de forts courants. Un soulèvement des plaques terrestres liées à la formation des Pyrénées et/ou un abaissement du niveau de la mer peuvent venir renforcer cette dynamique d’incision.
  • Puis revient une nouvelle période glaciaire où les débits redeviennent plus importants. La rivière élargit son lit et dépose des alluvions.
  • Ensuite, une nouvelle phase interglaciaire arrive et la rivière creuse son niveau lit jusque dans le substratum et ainsi de suite.

Il en résulte la formation de terrasses étagées, c’est-à-dire en marches d’escaliers, chaque niveau étant séparé par une remontée du niveau imperméable. Les terrasses les plus hautes sont les plus anciennes, et les plus basses et proches du cours d’eau sont les plus récentes.

Mécanismes de formation des terrasses étagées"
Mécanismes de formation des terrasses étagées

1.2. Les terrasses emboîtées

Les mécanismes de dépôts sont les mêmes, sauf que lors des phases d’incision, le cours d’eau n’entaille pas complètement les alluvions déposés précédemment, ni le substratum imperméable. Dans ce système, les terrasses sont encastrées les unes dans les autres à la façon de poupées russes.

Remarque : Lorsque le système alluvial repose sur une formation perméable comme des calcaires, il peut exister des échanges entre les aquifères contenus dans ces niveaux, les nappes alluviales et les cours d’eau.

L’épaisseur des formations alluviales varie en moyenne de 10 à 50 m d’épaisseur dans le bassin aquitain. Les terrasses les plus hautes et donc les plus anciennes sont aussi les plus argileuses. La productivité des nappes est donc moins importante à mesure que les terrasses sont plus anciennes.

1.3. Synthèse

En Midi-Pyrénées, le système des terrasses étagées est largement prédominant. Les systèmes aquifères alluviaux les plus importants et les plus exploités sont ceux de la Garonne, de l’Adour, du Tarn, de l’Aveyron, du Lot et de la Dordogne.

Si tous les cours d’eau ont suivi le même principe général de dépôts, chacun possède ses propres caractéristiques. Ainsi, la plaine alluviale de l’Ariège possède quatre niveaux de terrasses, essentiellement développées en rive droite, alors que les alluvions de la Garonne possèdent 5 niveaux de terrasses, essentiellement développés en rive gauche.

2. Caractéristiques hydrogéologiques des différents niveaux de terrasse

2.1. Aquifères des alluvions de la haute terrasse

Seuls quelques lambeaux de hautes terrasses subsistent, ils présentent une fraction argileuse issue de l’altération des éléments granitiques plus importante que celle des alluvions récentes, induisant une diminution de la perméabilité. Les nappes des hautes terrasses sont donc généralement peu développées et d’extension réduite.

2.2. Aquifères des alluvions de la moyenne terrasse

Les moyennes terrasses sont également présentes sous forme de lambeaux, plus ou moins réduits, dominant les cours d’eau. L’altération y est très poussée et la perméabilité des terrains faible.

2.3. Aquifères des alluvions de la basse terrasse et de la basse plaine

Les alluvions de la basse terrasse et de la basse plaine sont constituées par les graviers grossiers et les lentilles sableuses perméables de la basse terrasse épais de cinq (5) à six (6) mètres, et par ceux de la basse plaine dont l’épaisseur varie de cinq (5) à quinze (15) mètres. Ils sont surmontés d’une couverture de 0,5 à deux (2) mètres de limons argileux récents, due aux dépôts formés lors des crues. Les valeurs de la perméabilité des alluvions sont comprises entre 1.10-4 et 1.10-3 m.s-1 (Cavaillé et al., 1965).

Ces alluvions sablo-graveleuses de la basse terrasse et de la basse plaine contiennent une nappe libre continue en relation hydraulique directe avec les grands cours d’eau. En effet, la basse terrasse est une terrasse emboîtées induisant une continuité hydraulique avec la basse plaine. Des zones de discontinuité peuvent cependant être observées localement.

Ces nappes soutiennent le débit des cours d’eau et permettent un soutien d’étiage en période estivale. Selon les endroits et en fonction de degré d’encaissement des cours d’eau dans la molasse, les rivières peuvent temporairement recharger la nappe en période de crue.

2.4. Alimentation de la nappe

L’alimentation de la nappe est assujettie aux apports pluviométriques et dans une moindre mesure au déversement des nappes des terrasses sus-jacentes. De ce fait, le potentiel de recharge du système est particulièrement sensible aux variations climatiques annuelles.
Les oscillations de cette nappe sont importantes et les basses eaux très marquées en fin d’été et en automne.

3. Sens d’écoulement des nappes

Fonctionnement piézométrique des nappes alluviales -  voir en grand cette image"
Fonctionnement piézométrique des nappes alluviales

De manière générale, le sens d’écoulement des nappes, inhérent à la gravité, est le résultat d’une composante dirigée vers les grands cours d’eau drainants et vers les terrasses sous-jacentes. En effet, l’alimentation des nappes est issue en grande majorité des apports pluviométriques et du déversement des nappes des terrasses supérieures, pouvant parfois se matérialiser par des lignes de sources, lorsque des talus molassiques parviennent à l’affleurement.

4. Productivité

La productivité des nappes est globalement croissante des terrasses anciennes aux alluvions les plus récentes. Ce phénomène est lié à la lithologie des matériaux, et notamment au degré d’altération des alluvions en relation avec le pourcentage d’argile. Il est par ailleurs accentué dans les alluvions récentes (et éventuellement les basses plaines), par des effets de recharges ponctuels par les cours d’eau en crue.

Ainsi, les gammes de productivité attendues, vont de quelques m3/h et voire moins dans les moyennes terrasses, à une centaine de m3/h dans les basses plaines et alluvions récentes.
Il est cependant nécessaire de rappeler le caractère très hétérogène des alluvions, y compris dans un même niveau de terrasse. Il est en effet très fréquent d’observer des débits très différents sur des ouvrages distants de quelques centaines de mètres seulement. Cela peut s’expliquer par la présence de paléo chenaux ou de passées plus argileuses. Il est donc impossible de déterminer a priori le débit d’exploitation d’un ouvrage. Seul un essai de nappe par pompage peut apporter ce niveau d’information.

5. Physico-chimie

Les eaux de nappes alluviales sont globalement proches de la neutralité et de dureté moyenne. Leurs températures oscillent entre 12 et 14°C en fonction des saisons et ne présentent pas d’anomalie de salinité particulière ou de pouvoir corrosif. Elles peuvent être localement fortement contaminées par les nitrates et les produits phytosanitaires, de part leur grande vulnérabilité intrinsèque et une pression polluante de surface importante.

6. Gestion de la ressource

Les aquifères alluviaux de Midi-Pyrénées sont exploités de manière très importante, notamment pour l’irrigation. Afin de garantir l’équilibre entre la ressource et les différents besoins, les services de de la Police de l’Eau des départements du Tarn-et-Garonne, de la Haute-Garonne et de l’Ariège ont demandé au BRGM de concevoir des outils de gestion des prélèvements dans ces nappes, qui s’adapte à la recharge de l’année en cours.

Pour cela, le BRGM a développé dans chacun de ces départements des modélisations hydrodynamiques des systèmes aquifères alluviaux. La modélisation implique de schématiser, à l’aide d’une grille appelée maillage, la géométrie du système. Grâce à des données d’entrée comme les précipitations et les prélèvements, et en faisant varier des paramètres de calage comme la perméabilité ou le coefficient d’emmagasinement des alluvions, le modèle calcule dans chaque maille une hauteur d’eau la plus proche possible de celle observée grâce à des mesures de terrain.

Cet outil permet ensuite de calculer les volumes d’eau souterraine renouvelable disponibles d’une année sur l’autre, en fonction de la pluie tombée en automne et en hiver. Il permet également de simuler différents scénario d’exploitation.

Modélisation du substratum de la nappe alluviale du 31"
Modélisation du substratum de la nappe alluviale du 31

Revenir en haut