Actualisation du modèle Tarn-et-Garonne

Les aquifères alluviaux du bassin Adour-Garonne constituent des ressources productives et faciles d’accès. Elles sont donc fortement exploitées, notamment pour l’agriculture. Afin d’éviter les conflits d’usage, les gestionnaires de l’eau dans le Tarn-et-Garonne ont sollicité le BRGM pour la mise en place d’un outil de gestion des prélèvements pour l’irrigation. Cet outil est basé sur l’exploitation des résultats d’un modèle hydrodynamique MARTHE, dont la première version remonte à 1997.

Actualisé une première fois en 2007, la Mission Inter-Services de l’Eau de Tarn-et-Garonne a souhaité une nouvelle mise à jour afin de répondre à plusieurs objectifs :

  • Valider le contour de la nappe d’accompagnement des principaux cours d’eau (où les prélèvements en nappe sont assimiliés réglementairement à des prélèvements en rivière) ;
  • Redessiner les “casiers hydrogéologiques” permettant de sectoriser la gestion de la nappe alluviale ;
  • Calculer dans chaque casier les Volumes Prélevables Admissibles en fonction de divers scenarii climatiques annuels ;
  • Mettre à jour l’outil EXCEL permettant de vérifier l’adéquation entre les VPA et les volumes demandés par les irrigants, afin de pouvoir organiser une gestion en trois temps.
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Modèle Tarn-et-Garonne : Piézométrie, chronique calée ; Outil de gestion, choix du casier

CONTEXTE

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 pour l’agriculture. Ces systèmes sont en relation étroite avec les rivières, et contribuent fortement au soutien de leur débit d’étiage.

Or, depuis plusieurs decennies ces ressources en eau sont victimes d’épisodes d’étiages sévères liés au manque de pluviométrie. Dans ce contexte de plus en plus tendu, des conflits d’usage ont émergé et les gestionnaires de l’eau ont pris conscience de la nécessité de pouvoir disposer d’un outil de gestion des prélèvements, en particulier pour 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 3 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 en 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 ensuite a été réalisée entre 2005 et 2007, permettant notamment d’affiner le maillage (de 1 km à 250 m de côté) et de passer en régime transitoire, afin de prendre en compte l’effet des variations climatiques d’une année à l’autre sur le volume d’eau disponible pour les prélèvements.

OBJECTIFS

En 2013, 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 GARDENIA 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. Les résultats de la modélisation devaient répondre aux besoins suivants 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 depuis l’actualisation précédente.
  • 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 a consisté en la création du modèle géologique des terrasses alluviales en 2013. Ce travail s’est appuyé sur la collecte de données issues de la BSS et la réalisation d’investigations complémentaires en juin 2013 dans les zones sans informations. La modélisation par krigeage sous GDM-Multilayer s’est faite en individualisant les niveaux de terrasses afin de respecter la morphologie de celles-ci (terrasses étagées).

Coupe des terrasses étagées et modélisation conceptuelle - JPEG - 86.9 ko
Coupe des terrasses étagées et modélisation conceptuelle

En 2014 et 2015, les données d’entrée nécessaires au modèle ont été collectées, en particulier les paramètres climatiques et les prélèvements, dont la répartition spatiale et temporelle a exigé un long travail de croisement des données en fonction de leur source.

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 sur 25 points des cours d’eau principaux (octobre 2013), le débit des ruisseaux non instrumentés (mars 2014) et 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 - JPEG - 236.5 ko
Paramètres et données de modélisation

La construction du modèle hydrodynamique sous MARTHE a été réalisée en parallèle, au fur et à mesure de l’acquisition des données. Un premier calage a été réalisé 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 obtenu 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, 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 au 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.

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