Modèles de fonctionnement des systèmes aquifères alluviaux

Maintenance et optimisation du calage des modèles existants
(Programme ONGERE - Module E)

Contexte et objectifs

Les aquifères alluviaux du bassin Adour-Garonne constituent des réservoirs économiquement importants d’autant qu’ils sont quasiment tous situés dans les « zones de répartition des eaux superficielles et souterraines » dans lesquelles les seuils d’autorisation sont abaissés à huit (8) m3/h. Dans ces conditions, la moindre ressource devient importante et doit être finement gérée entre les exigences de gestion des débits d’étiage et les enjeux économiques ; AEP, irrigation, eau industrielle …

Les différentes terrasses alluviales contiennent des aquifères libres ou des aquifères alluviaux proprement dit susceptibles d’être hydrauliquement interconnectées entre elles et au final avec le cours d’eau. La connaissance de leur fonctionnement en vue de leur préservation et de leur gestion implique de mettre en œuvre une modélisation des ressources. Celle ci est proposée à partir de la mise en place d’un modèle mathématique de nappe permettant d’une part une utilisation des réserves souterraines équitable entre les utilisateurs, dans le respect d’un développement durable et d’autre part, d’apprécier les impacts directs (rejets) ou indirects (ruissellement – mobilisation et concentration de polluants - infiltration) de l’activité humaine sur la ressource en eau. Les nappes alluviales des départements du Tarn-et-Garonne et de l’Ariège ont déjà fait l’objet d’une modélisation et l’outil de gestion des prélèvements qui en découle est actuellement utilisé par les MISE. Cette étude complète la couverture des nappes alluviale d’importance majeure de la région Midi-Pyrénées.

L’objectif de cette étude est de construire un modèle géologique et hydrogéologique de l’ensemble de la plaine alluviale du département de la Haute-Garonne. Ce modèle permet de simuler les écoulements hydrodynamiques de la nappe dans ce secteur et de développer un outil d’aide à la décision qui permettra aux services de la Police de l’Eau de connaître, dans chaque compartiment hydrogéologique, la ressource disponible en fonction de la recharge de l’année en cours.

Partenaires financiers

Accès au site de l'Agence de l'eau Adour Garonne Mission Inter Services de l'Eau Accès au site du SMEAG Accès au site du BRGM

Programmes d’actions et résultats

  • Action 1 : Réalisation de synthèses géologiques et hydrogéologiques des secteurs d’étude, permettant la compréhension du fonctionnement hydrogéologique des nappes et la réalisation d’une modélisation géologique du toit et du mur de l’aquifère.
  • Action 2 : Collecte de données nécessaires à la construction du modèle hydrodynamique telles que : les débits de prélèvement dans la nappe et leurs usages, la pluviométrie et les débits/hauteurs des cours d’eau, les caractéristiques hydrodynamiques de l’aquifère, les suivis piézométriques existants etc.
  • Action 3 : Collecte de données de terrain permettant une meilleure compréhension du fonctionnement des systèmes alluviaux et le calage ultérieur du modèle hydrodynamique, telles que : des cartes piézométriques, des chroniques piézométriques, les paramètres hydrodynamiques de la nappe par réalisation d’essais de pompage, le débit des sources de déversement, la fluctuation du niveau des cours d’eau etc.
  • Actions 4 et 5 : Elaboration (4) et calage (5) d’un modèle de simulation des écoulements souterrains en régime transitoire. Le modèle des alluviaux de Haute-Garonne présente des mailles de deux cent cinquante (250) mètres de côté. La construction de modèle comprend plusieurs étapes :

Selon les cas, une zonation de l’aquifère en casier hydrogéologiques homogènes est effectuée. Cette délimitation est réalisée sur la base de critères géologiques, hydrogéologiques, et d’exploitation de la nappe, ainsi que des résultats du modèle.

— la définition de la géométrie et des limites du modèle,
— le calage en régime permanent puis transitoire,
— la simulation de plusieurs scenarii d’exploitation permettant d’identifier les secteurs les plus vulnérables à une exploitation intensive.
Selon les cas, une zonation de l’aquifère en casier hydrogéologiques homogènes est effectuée. Cette délimitation est réalisée sur la base de critères géologiques, hydrogéologiques, et d’exploitation de la nappe, ainsi que des résultats du modèle.

  • Actions 6 et 7 : Développement d’outils de gestion (6) et définition des nappes d’accompagnement (7).

A partir des simulations du modèle mathématique et de la zonation de l’aquifère alluvial, un programme d’aide à la gestion de la ressource alluviale est élaboré en étroite concertation avec les services chargés de la Police des Eaux. L’objectif est donc de fournir un outil de planification et d’aide à la décision. Le choix s’est porté sur le développement d’un outil à partir d’une interface Excel considérée comme plus ergonomique, conviviale et de prise en main rapide.

Cet outil prend en compte des situations climatiques différentes de façon à moduler les Volumes Prélevables Admissibles (VPA) et les Débits Prélevables Admissibles (QPA) en fonction de l’état de la ressource. Il est structuré de façon à offrir deux (2) possibilités de gestion pour la MISE :

Gestion « prévisionnelle » utilisée à la mi-février :

Des Volumes Prélevables Admissibles (VPA) dans la nappe sont définis sur la base de la recharge hivernale observée sur l’année hydrologique en cours, complétée par un choix de trois scenarii de recharge printanière du système alluvial (recharge faible, moyenne ou forte). Ces VPA sont définis pour chaque casier hydrogéologique homogène (dans le cas du Tarn-et-Garonne).

Gestion « de crise » utilisée à la mi-juin :

Elle fournit des Volumes Prélevables Admissibles par casier hydrogéologique de la nappe en fonction de la recharge hivernale et printanière observée par l’utilisateur. De la même manière que précédemment, si le débit demandé est inférieur au VPA, l’arrêté d’autorisation attribue le débit demandé, et dans le cas contraire, des restrictions peuvent être imposées sur les volumes autorisés.

Par ailleurs, les contours de la nappe d’accompagnement de l’ensemble alluvial de la Garonne doivent être définis à partir du modèle mis en place et des données recueillies, telles que les valeurs de transmissivité, de coefficient d’emmagasinement et de débit d’étiage.

  • Actions 8 : Préparation des produits à livrer, réunion de clôture

Par ailleurs, les contours de la nappe d’accompagnement de l’ensemble alluvial de la Garonne doivent être définis à partir du modèle mis en place et des données recueillies, telles que les valeurs de transmissivité, de coefficient d’emmagasinement et de débit d’étiage.

Avancement :

  • Modélisations : Terminé
  • Maintenance et optimisation des modèles : Non démarré pour Ariège et Haute-Garonne. Dernière actualisation achevée en 2016 pour le Tarn-et-Garonne.

Publications

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Poster de présentation des modèles alluviaux -  voir en grand cette image"
Poster de présentation des modèles alluviaux
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