BRGM I 94 D 072infoterre.brgm.fr/rapports/RR-38217-FR.pdfcritères de définition des réseaux de mesure J.P. Comte décembre 1994 R 38 217 BRGM Étude réalisée dans le cadre des

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M I N I S T È R E D E 4

L ' E N V I R O N N E M E N T

suivi piézométrique des eaux souterraines -approche méthodologique

critères de définition des réseaux de mesure

J.P. Comte

décembre 1994

R 38 217

BRGMÉtude réalisée dans le cadre desactions de service public du BRGM

94 D 072

BRGMService Géologique National

Département Utilisation et Protection de l'Espace GéologiqueCentre thématique Eau

1039, rue de Pinville34000 - MONTPELLIER

Piézométrie. Critères de définition des réseaux de mesure

RÉSUMÉ

Dans le cadre du groupe de travail national A 6 du Ministère de l'Environnement "Organisation

et harmonisation des réseaux", le sous-groupe de travail "réseaux piézométriques et réseaux

qualité inter-DIREN" a confié, au B R G M - Service Public, une étude méthodologique relative à

l'identification de critères de définition des réseaux piézométriques.

Cette réflexion va de pair avec une analyse détaillée de la situation actuelle en matière de piézométrie française qui doit notamment contribuer à argumenter l'approche proposée. Cette analyse ( B R G M et ensemble des D I R E N coordonnés par le Groupe de travail) étant en cours, une synthèse définitive devra être réalisée dès les résultats connus.

Après inventaire des différents objectifs possibles de la mesure piézométrique, il ressort deux domaines d'application :

- la piézométrie ponctuelle liée aux études et contrôles d'aménagement,

- la piézométrie patrimoniale devant contribuer à l'évaluation et au suivi global des ressources en eau.

Seule cette dernière fait l'objet du souci actuel de la Direction de l'Eau au travers cette étude.

Les principales recommandations sont les suivantes :

1 - L e suivi piézométrique ne doit se concevoir que c o m m e une composante du suivi des ressources en eau souterraine en particulier, et des ressources en eau en général. Sa mise en oeuvre c o m m e sa valorisation ne peuvent ignorer les autres composantes de ce suivi, (hydrologie, sources, qualité, prélèvements,...)

A u titre des eaux souterraines, ce suivi sera conçu et entrepris par système aquifère à l'exclusion de toute autre entité, notamment hydrographique ou administrative.

2 - M ê m e dans le contexte patrimonial, il y a forcément différents types de réseaux. L a conception de ces réseaux suppose donc une identification préalable du type de système concerné dans la double approche :

- du niveau de préoccupation: local, régional (inter-régional, ou bassin), national (ou inter-bassin)

- du niveau d'intérêt du système compte-tenu de ses caractéristiques propres et des objectifs de gestion qui peuvent lui être assignés (notamment dans le cadre des S D A G E ) .

Il s'ensuit une hiérarchisation des systèmes spécifique à l'objectif de suivi, mais pour laquelle une méthode et un outil plus universel pourrait être conçu utilisable à d'autres fins. U n exercice de hiérarchisation sur une trentaine de systèmes d'intérêt national est présenté.

Rapport BRGM R 38 217

Piézométríe. Critères de définition des réseaux de mesure

Il permet en outre d'identifier les priorités en matière de suivi, notamment dans le cadre de la conception d'un réseau national.

3 - L a conception des réseaux proprement-dits, suppose une approche multicritère dont les principaux facteurs sont présentés, y compris la nécessaire prise en considération préalable de l'existant dans un double souci technique et économique.

4 - L a conception technique des réseaux doit être entreprise simultanément avec la définition institutionnelle, organisationnelle, technique et financière

- des procédures de fonctionnement, maintenance, et sauvegarde des données

- des méthodes et moyens d'interprétation, valorisation et diffusion des résultats.



TABLE DES MATIÈRES

RÉSUMÉ

INTRODUCTION 1

I. CONTEXTE DE L'ÉTUDE 1 II. LE SUIVI PIEZOMETRIOUE ENTRE DANS LE CADRE DE LA GESTION

DEL'EA U. 1 III. LE SUIVI PIÉZOMÉTRIQUE EST NÉCESSAIRE MAIS INSUFFISANT. 3

1. SITUATION ACTUELLE 5

2. OBJECTIFS D'UN RÉSEAU PIÉZOMÉTRIQUE 7

2.1. AMÉNAGEMENT DU MILIEU (notion de piezometrie ponctuelle) 7 2.2. CARACTÉRISATION HYDRAULIQUE D'UN AOUIFÈRE (Piézomètres

ponctuels) 8 2.3. EVAL UATION ET SUIVI DES RESSOURCES EN EAU (Notion de Réseaux)... 8

3. PRIORITÉ DE RÉALISATION DES RÉSEAUX PIÉZOMÉTRIQUES 11

3.1. APPROCHE PAR SYSTÈME AOUIFÈRE. 11 3.2. NÉCESSITÉ D'UNE HIÉRARCHISATION 12 3.3. PRINCIPES DE HIÉRARCHISATION. 12

3.3.1. Les niveaux de gestion 13 3.3.2. Les niveaux d'intérêt 16

3.4. APPROCHE D'UNE HIÉRARCHISATION DES SYSTÈMES AOUIFERES DE NIVEAUNATIONAL OUINTER-BASSIN. 21

4. ORGANISATION DU SUIVI PIÉZOMÉTRIQUE 24

4.1. LA CONCEPTION DES RÉSEAUX 24 4.1.1. Choix des sites d'observation 24 4.1.2. Intégration des ouvrages piézométriques existants 25 4.1.3. Définition des intervenants 26

4.2. LA GESTION DES RÉSEAUX 26 4.2.1. Choix du matériel et des protocoles démesure 26 4.2.2 . Organisation de la maintenance 27 4.2.3. Définition des intervenants 27

4.3. LA VALORISATION DES MESURES. 27 4.3.1. Définition du stockage et du traitement des données 27 4.3.2 . Choix des canaux de diffusion et de valorisation des résultats 27 4.3.3. Définition des intervenants 28



5. LES DIFFERENTS CRITERES A PRENDRE EN COMPTE, ET LEURS INCIDENCES SUR LA CONCEPTION DES RÉSEAUX PIÉZOMÉTRIQUES DE SUIVI PATRIMONIAL DES EAUX SOUTERRAINES 30

5.1. LES CRITÈRES LIÉS AU SUIVI EXISTANT 30 5.2. LES CRITÈRES LIÉS AUX CARACTÉRISTIQUES PHYSIQUES DU

MILIEU 31 5.2.1. Géométrie du système aquifêre 31 5.2.2. Nature hydrogéologique de l'aquifêre 31 5.2.3. Drainage de l'aquifêre 32 5.2.4. Les potentiels constants 32 5.2.5. Nature et structure de la zone non saturée 32

5.3. LES CRITÈRES LIÉS AUX SOLLICITATIONS SUR LES RESSOURCES 34 5.4. CRITÈRES DE SÉCURITÉ 35

6. DÉMARCHE PROPOSÉE POUR LA CONCEPTION DES RÉSEAUX PIÉZOMÉTRIQUES 36

CONCLUSIONS .L. 38 /

LISTE DES FIGURES

Figure 1 - Les objectifs d'un réseau piézométrique 10

Figure 2 - Niveaux de gestion et critères de hiérarchisation 14

Figure 3 - Localisation des nappes dans les limites administratives (document S \ G T . "Piézométrie et qualité des eaux souterraines", Ministère de l'Environnement-Direction de l'Eau) 15

Figure 4 - Intérêt stratégique des nappes selon leur niveau de gestion, (document S \ G T . "Piézométrie et qualité des eaux souterraines", Ministère de l'Environnement-Direction de l'Eau) 18

Figure 5 - Représentation schématique de l'emboîtement des réseaux 20

Figure 6 - Organisation du suivi piézométrique 29

Figure 7 - Démarche multicritère pour la conception des réseaux piézométriques 38



INTRODUCTION

I. CONTEXTE DE L'ÉTUDE

Dans le cadre du groupe de travail national A 6 "Organisation et harmonisation des réseaux",

le sous-groupe de travail "réseaux piézométriques et réseaux qualité" inter-DIREN a confié,

au B R G M - Service Public, une étude méthodologique relative à l'identification de critères de

définition des réseaux piézométriques.

Les termes de référence définis par le groupe de travail (réunion du 4 mai 1994) sont les

suivants :

Définir les critères de choix des points de mesure représentatifs des réseaux

piézométriques permettant une gestion quantitative et qualitative des

ressources en eau souterraine en fonction de l'intérêt national, régional ou

local, prenant en compte principalement l'importance de la ressource, sa

qualité, l'exploitation actuelle et les besoins potentiels.

Le présent rapport présente l'état de la réflexion menée par le B R G M sur la base :

- d'une part, des approches déjà effectuées dans le passé (certains concepts hydrogéologiques

restant immuables) et des réalisations actuelles en matière de suivi piézométrique,

- d'autre part, des exigences relatives à la gestion intégrée et patrimoniale des ressources en eau à

moyen terme, telles qu'elles ressortent des premières recommandations des Schémas Directeurs

d'Aménagement et de Gestion des Eaux ( S D A G E ) en cours d'élaboration par les Agences de

l'Eau avec la collaboration des D I R E N .

II. LE SUIVI PIÉZOMÉTRIQUE ENTRE DANS LE CADRE DE LA GESTION DE L'EAU

L a loi sur l'eau du 2 janvier 1992 fixe le cadre de la gestion des eaux souterraines dans l'optique

d'un bien patrimonial dont la mise en valeur doit respecter des contraintes d'équilibre avec son

environnement. Elle impose donc une vision globale, intégrée, patrimoniale et environnementale

de la gestion de l'eau.

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D ' u n e manière tout à fait générale, il est impensable de concevoir une logique de gestion ...

... sans que l'élément en question - c'est-à-dire l'eau - soit considéré globalement, quels que soient les milieux où il se trouve et circule, et quelles que soient les sollicitations qui lui sont imposées autant sur les plans quantitatifs que qualitatifs*,

... sans que, par ailleurs, le gestionnaire puisse disposer de "tableaux de bord", adaptés à ses objectifs, composés d'indicateurs pertinents et fiables.

<=> adaptés aux objectifs : cela signifie qu'ils tiennent compte du niveau de préoccupation, des objectifs à court et long terme, etc.

<=> indicateurs pertinents : cela signifie qu'ils sont nécessaires et suffisants, à la mesure des enjeux, parfaitement objectifs et explicites, etc.

^ indicateurs fiables : cela signifie une exactitude contrôlée et garantie des valeurs, un respect des protocoles, en particulier de pérennité, etc.

C'est dans le cadre de ces tableaux de bord que s'inscrit le suivi piézométrique de l'eau souterraine. E n effet, les indicateurs de gestion globale de l'eau relèvent des domaines du climat, des eaux de surface (ruissellement, infiltration, drainage, qualité, . . . ) , des aménagements (régularisation, utilisation de l'eau, . . . ) , et des eaux souterraines (flux et stocks, quantité et qualité).

A u contraire des eaux de surface dont les mesures de débit concourent à exprimer directement la ressource disponible en terme de flux, les eaux souterraines ne se prêtent qu'à des mesures quantitatives très ponctuelles qui doivent être consolidées, extrapolées et élaborées pour pouvoir exprimer des ressources en terme de flux et de stocks.

Ces mesures quantitatives sont de deux sortes : des paramètres et des variables temporelles.

- Les caractéristiques hydrodynamiques sont obtenues grâce à des modèles interprétatifs variés à partir des essais sur forage. Elles sont ponctuelles, mais en partie dépendantes de la profondeur du forage, de la durée de l'essai, etc.

- Les mesures de niveau statique (ou piézométriques), sont également ponctuelles, mais indépendantes de l'ouvrage de mesure et donc plus facilement accessibles. E n outre, elles traduisent un état quantitatif global et instantané de la ressource résultant de tous les échanges et flux naturels, induits o u imposés.

Pour les eaux souterraines, les seules mesures brutes disponibles, exceptées les analyses sur le plan qualitatif, sont donc les mesures de débit (de forages ou de sources) et les mesures de niveau piézométrique.

E n résumé, la mesure piézométrique, lorsqu'elle est significative, est simple, objective et parfaitement explicite, en un point donné et à u n instant donné, de l'état quantitatif de la ressource en eau souterraine.

* et c'est bien ce que le législateur reconnaît !

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III. LE SUIVI PIÉZOMÉTRIQUE EST NÉCESSAIRE MAIS INSUFFISANT

A u niveau de la gestion quantitative des eaux souterraines, la mesure piézométrique n'est pas toujours le seul indicateur possible, et elle n'est pas toujours significative. E n cas d'anisotropie "en grand", tel que dans les milieux fissurés (de socle ou sédimentaires) ou karstiques par exemple, seuls d'autres indicateurs sont représentatifs. Ils correspondent à d'autres approches, parfois moins facilement mises en oeuvre.

Ainsi, les approches par la mesure du débit des sources, ou par l'hydrochimie en milieu karstique, ou m ê m e par la mesure de la salinité en nappes littorales, par exemple, entrent également dans le cadre du suivi des ressources en eau souterraine.

Par ailleurs, la gestion des ressources en eau suppose donc la connaissance des flux et, notamment, des échanges entre eau souterraine et eau de surface. Ils sont d'une importance aussi capitale que les processus d'alimentation, les prélèvements ou les aménagements. O r il est souvent plus c o m m o d e d'évaluer ces flux par des mesures de débits d'eau de surface, pourvu qu'elles répondent à des protocoles (sites de mesure, périodes et périodicités) cohérents avec les objectifs de suivi de l'eau souterraine. Il s'agit donc d'une contribution de l'hydrologie à la gestion globale et "réglementaire" de l'eau souterraine.

Si fondamentales soient-elles, ces approches ne seront toutefois pas abordées à cette phase de la réflexion. Elles devront impérativement l'être ultérieurement si l'on veut réellement instaurer une gestion précise et intégrée de l'eau.

Les aspects qualitatifs ne seront également pas traités ici parce que faisant l'objet d'une réflexion parallèle. Ils sont bien sûr aussi importants et ne peuvent être totalement dissociés du fait des fréquents impacts possibles des actions quantitatives sur la qualité des eaux et vice versa.

Dans le cadre d'un tel suivi qualitatif, il est parfois fait état de "piézomètres de contrôle": il s'agit d'un abus de langage, car ces ouvrages de faible diamètre ne sont en fait destinés qu'à permettre des prélèvements d'eau pour des analyses. O n en réalise lorsque l'occasion manque de pouvoir prélever en ouvrage p o m p é .



En résumé

Gestion de l'eau = Suivi de ressources = Piézométrie

La mesure piezometrique, lorsqu'elle est significative, est simple, objective et parfaitement explicite,

en un point donné et à un instant donné, de l'état quantitatif de la ressource en eau souterraine.

Les objectifs assignés à la présente étude ne concernent que la conception des réseaux de suivi piezometrique,

à l'exclusion des autres aspects du suivi des eaux souterraines.



1. SITUATION ACTUELLE

Les mesures piézométriques existent depuis longtemps, mais :

- elles concernent des systèmes aquifères d'ampleur (tailles, ressources),et d'intérêt très variés ;

- elles sont réalisées avec des protocoles variables, aussi bien dans l'espace que dans le temps ;

- elles sont définies et réalisées dans le cadre de la gestion de réseaux par des entités administratives ou parapubliques également variées ( D I R E N , Conseils Généraux, B R G M , exploitants: E D F , C N R , S A R ; distributeurs,...).Leurs objectifs sont généralement différents (voir ci-après chapitre 2).Mais m ê m e lorsqu'ils relèvent d'une m ê m e logique (ex. suivi patrimonial, les intervenants sont multiples...

- elles sont exploitées selon des procédures différentes par lesdites entités, y compris au niveau national.

U n e synthèse nationale du suivi piézométrique s'est donc avérée nécessaire et est en cours de finalisation. Elle doit consister en un inventaire des points de mesures indexés par systèmes aquifères avec leur caractéristiques élémentaires (maître d'ouvrage, gestionnaire, ancienneté, objectifs initiaux, périodicité des observations, nombre de mesures, instrumentation, état actuel).

Elle doit également et impérativement faire référence aux objectifs des mesures, qu'il conviendra donc de bien définir.

A titre indicatif et provisoire, en attendant les résultats définitifs de l'inventaire national que réalisent le Groupe de travail et le BRGM, il semble que de l'ordre de 13 000 "piézomètres" existent ou ont existé (?). Mais quelques milliers seulement auraient été ou seraient inventoriés dans la Banque du Sous-sol (BSS).

- Combien sont encore réellement en service ?

- De combien de mesures dispose-t-on ?

A peine plus d'un millier d'entre eux, parmi ceux en service actuellement, seraient identifiés dans la BSS, dont les 2/3 (soit moins de 700 ) suivis par le B R G M . De nombreux autres ouvrages sont donc répertoriés et partiellement suivis par d'autres organismes, tels que les DIREN, les Agences, EDF, la CNR, etc.

Toujours d'après la BSS, pour les seules nappes libres, les piézomètres actuellement en service depuis au moins 10 ans seraient à peine 300 (à vérifier).

Enfin la moitié seulement des systèmes aquifères identifiés au niveau national disposerait de piézomètres.



O n pressent donc une très forte disparité aussi bien sur le plan institutionnel (maîtrise d'ouvrages, financements des investissements et du fonctionnement) que sur le plan opérationnel (conception, protocoles de mesures et d'exploitation).

L e Ministère de l'Environnement a le juste souci de bien l'apprécier avant de pouvoir définir une stratégie cohérente en la matière, et donc de se donner les moyens de la mettre (ou de la faire mettre) en oeuvre.



2. OBJECTIFS D'UN RÉSEAU PIÉZOMÉTRIQUE

L a conception d'un réseau piéziométrique doit répondre à un ou plusieurs objectifs qu'il convient d'identifier et de fixer dès le début de la réflexion. Ces objectifs détermineront notamment la durée d'exploitation et la répartition spatiale du réseau.

D e u x domaines d'application des réseaux piézométriques peuvent être distingués : l'aménagement du milieu et la gestion patrimoniale des ressources.

2.1.AMÉNAGEMENT DU MILIEU (NOTION DE PIÉZOMÉTRIE PONCTUELLE)

L a réalisation de réseaux piézométriques est décidée au coup par coup et leur implantation se fait sur des critères liés à l'emprise des aménagements auxquels ils se rapportent. Ces mesures sont généralement réalisées par des opérateurs n'appartenant pas au cadre du service public.

• Les réseaux piézométriques servent, d'une part, à déterminer les conditions de réalisation et d'adaptation au milieu des aménagements , à les dimensionner. C'est entre autre le cas :

• du génie civil et des aménagements hydrauliques ;

• des stockages, en surface ou souterrain (en fonction des produits) ;

• de l'extraction de matériaux, en surface ou souterrain ;

• des captages d'eau souterraine et de la recharge artificielle des nappes ;

•

L a répartition spatiale des ouvrages reste souvent limitée au voisinage des aménagements : l'échelle de travail est de l'ordre hectométrique à kilométrique. Il s'agit davantage de mettre en place des points de mesure plutôt que des réseaux au sens strict.

Leur durée d'exploitation est volontairement limitée.

• Les réseaux piézométriques servent, d'autre part, à l'évaluation et au suivi de l'impact de ces aménagements sur les eaux souterraines. Ils ont alors vocation à définir un état initial, ou à suivre l'évolution du niveau piézométrique vis à vis de seuils d'alerte. Par exemple :

• pour éviter des dénoyages ou, au contraire, des ennoyages indésirables ,

• pour préserver des niveaux minima admissibles près de captages ;

• pour évaluer des risques d'instabilité ;

• dans le cadre de contentieux ;

L a répartition spatiale des ouvrages est similaire au cas précédent.



Dans les deux cas,il s'agit de piézomètres d'alerte et/ou de contrôle d'exploitation. Leur durée de vie peut être indéfinie ou limitée dans le temps. Ils sont aussi souvent abandonnés par désintérêt !

2.2.CARACTÉRISATION HYDRAULIQUE D'UN AQUIFÈRE (PIÉZOMÈTRES P O N C T U E L S )

Cette application du suivi piézométrique permet soit de contribuer à la réalisation d ' a m é nagements (implantaion et dimensionnement), soit d' améliorer la connaissance générale des aquifères. Les mesures piézométriques servent en effet à déterminer les paramètres hydrauliques (voire chimiques) du milieu dans le cadre de pompages d'essai. Le nombre d'ouvrages est relativement restreint.

Il s'agit généralement d'ouvrages très localisés, qui ne sont utilisés que peu de temps.

2.3. ÉVALUATION ET SUIVI DES RESSOURCES EN EAU (NOTION D E RÉSEAUX)

Les variations de charge hydraulique (niveaux, pressions) intègrent sous la forme d'un état global de la ressource aquifère tous les phénomènes susceptibles de produire des effets sur les réserves, les écoulements - et parfois la qualité - de l'eau souterraine.

Il s'agit donc, par le biais d'une analyse piézométrique judicieuse, de contribuer à définir et orienter une gestion performante des ressources en eau. Celle-ci doit permettre l'adéquation entre l'offre (ressources), la demande (sollicitations) et la préservation du milieu (contraintes). Ces opérations sont souvent réalisées dans le cadre du service public.

D a n s ce contexte, les mesures de niveaux piézométriques doivent être traduites en terme de volume ou de flux, et archivées :

• fonction de stockage à laquelle sont associées les notions de réserves variable, renouvelable (ou "historique"), invariable, et totale, ainsi que d'effet régulateur, et de pouvoir de rétention ;

• fonction de transfert d'eau : dynamique des écoulements (directions, gradients) ;

• fonction de transfert de pression : sensibilité des nappes captives ;

• suivi historique de ces fonctions (chroniques).

Cela comprend notamment :

• l'évaluation des transferts aux limites : connaissance des apports naturels ou artificiels (irrigation,...), ainsi que des apports ou du drainage par les systèmes d'eau de surface (problématique des échanges nappes-rivières) ;

• l'évaluation des effets sur la réserve variable, causés par des modifications de flux :

- naturelles : suralimentation par la pluie efficace et les épandage d'inondations, déficits et sécheresse, ...

- anthropiques : exploitation par pompage , drainage par aménagements hydrauliques et agricoles sur de grandes surfaces, ..., dès lors que ces effets dépassent le contexte local.



L a distribution spatiale des ouvrages piezométnques concerne une zone relativement vaste. Selon le niveau de gestion choisi, elle varie du système aquifêre jusqu'à l'échelon national et interbassin.

L a durée de vie et le nombre d'ouvrages de ces réseaux dépendent de l'objectif retenu :

- évaluation de ressource : on définira des réseaux aussi denses que possible (mais à optimiser technico-économiquement) afin de collecter un grand nombre de renseignements ponctuels; mais leur durée d'exploitation sera limitée ;

- suivi de ressource : on définira des réseaux dont la pérennité sera une caractéristique majeure et pour lesquels le choix des points de mesures devra donc être optimisé selon certains critères spécifiques, intégrant notamment les caractéristiques du système, ses sollicitations, son environnement.

L'analyse piézométrique destinée à l'évaluation et la gestion des ressources en eau souterraine repose donc sur la conception et la mise en place de réseaux d'observation performants et adéquats, compte tenu des spécificités du milieu (caractéristiques des aquifères, du régime naturel des eaux, et des aménagements).

Ces réseaux piézométriques doivent être réalisés et exploités conformément à des cahiers des charges et des protocoles adaptés à des objectifs parfaitement explicites.

R e m a r q u e : C e rapport présente la démarche de mise en place d'un suivi piézométrique uniquement dans le cadre de la gestion patrimoniale de la ressource en eau (paragraphe 2.3) et non pas celui de l'aménagement du milieu.

Durée d'exploitation

court terme

long terme

Distribution spatiale

restreinte

Réalisation, adaptation d'aménagements et

évaluation de leur impact

Suivi de l'impact d'aménagements

vaste

Evaluation de ressources en eau

Suivi de ressources en eau

$

PIÉZOMÉTRIE PONCTUELLE

$

RÉSEAUX DE PIÉZOMÉTRIE

PATRIMONIALE



LES OBJECTIFS DU SUIVI PIEZOMETRIQUE

CONTEXTE OBJECTIFS

PONCTUEL ^ - mesures de caractéristiques hydrauliques

^ . études d'aménagements

^ . suivi d'impacts

PIEZOMETRES DE

CONTROLE/SUIVI ALERTE

SPATIAL par

système aquifère

^ évaluation de ressources

^ . suivi de ressources

RESEAUX PATRIMONIAUX

D'OBSERVATION

Figure 1 - Les objectifs d'un réseau piézométrique.



3. PRIORITÉ DE RÉALISATION DES RÉSEAUX PIÉZOMÉTRIQUES

3.1. APPROCHE PAR SYSTÈMES AQUIFÈRES

Dans le cadre du suivi patrimonial de la ressource en eau souterraine, la conception du suivi piézométrique, et des réseaux de mesure en général, suppose de procéder par système aquifère puisque telle est l'unité élémentaire d'évaluation et de gestion des eaux souterraines. C'est l'unité de référence à laquelle doit correspondre de manière biunivoque un dispositif d'observation.

Il est donc primordial de bien identifier les limites du système aquifère dont on veut assurer un suivi piézométrique.

L a chose n'est pas toujours aussi facile dans la réalité, particulièrement en profondeur ... les systèmes aquifères peuvent couramment se superposer. Dans ce cas, il est donc indispensable que chaque ouvrage corresponde uniquement à un système. Cela ne va pas sans contraintes sur les techniques d'exécution (isolations, étanchéité, notion de "piézomètres multiples"...).

Par ailleurs, et indépendamment d'une situation actuelle très hétérogène qui résulte d'une évolution historique où le souci de cohérence n'a pas toujours été clairement exprimé, il est indéniable que tous les systèmes aquifères ne doivent pas avoir à terme un suivi piézométrique comparable.

Les justifications du suivi piézométrique (comme du suivi qualitatif, d'ailleurs) relèvent d'objectifs de gestion, qui eux-mêmes dépendent d'un certain nombre de facteurs tels que :

- l'importance quantitative de la ressource,

- son taux d'exploitation actuel et prévisionnel (demande),

- sa fragilité (sensibilité aux "agressions" ou à des phénomènes conjoncturels), ou au contraire sa résistance, son inertie, sa protection, ...

- le contexte "hydrosystémique" et environnemental : degrés d'interdépendance avec d'autres systèmes de ressource (eau de surface, ...) ou milieux aquatiques ayant leurs propres contraintes de gestion,

- exclusivité du système par rapport au contexte régional des ressources en eau,

Ces facteurs contribuent à conférer à chaque système aquifère un "intérêt stratégique" plus ou moins prononcé dans le cadre de la gestion équilibrée des ressources en eau.



3.2. NÉCESSITÉ D ' U N E HIÉRARCHISATION

L a question de l'identification des systèmes se pose différemment selon le niveau de préoccupation :

- au niveau local, tous les systèmes sont généralement identifiés,

- à des niveaux supérieurs, seuls les systèmes jugés les plus "importants" retiennent l'attention.

O n voit donc qu'il convient de bien définir les niveaux de préoccupation et les critères d'importance à attacher aux systèmes, de façon à harmoniser une démarche qui sans cela risquerait de devenir par trop subjective selon la géographie et les acteurs.

Cette démarche aura au moins deux avantages pour le gestionnaire :

- bien définir les objectifs des réseaux, compte tenu des objectifs de gestion des différents niveaux de préoccupation,

- aider à déterminer les priorités (Par où commencer ? Q u e privilégier s'il y a des choix à faire ?), et les degrés d'intervention (Avec quelle intensité, quelle précision ?), compte tenu des objectifs de réseaux, de la situation actuelle du suivi, des moyens disponibles (financiers, technologiques, institutionnels), etc.

Cette démarche consiste en fait à procéder à une hiérarchisation des systèmes aquifères relativement à l'objectif de suivi patrimonial de la ressource en eau souterraine.

Il ne peut y avoir de "hiérarchisation" dans l'absolu, car cela supposerait une universalité des objectifs, et une intégration de très nombreux indicateurs concernant différents aspects bien distincts. U n e hiérarchisation ne peut donc s'entendre que relativement à un objectif et un seul.

Ainsi en ce qui concerne le suivi piézométrique, devront être spécifiquement pris en considération des indicateurs relatifs à la sensibilité des nappes, ou inversement à la sensibilité de certains milieux (écosystèmes, hydrosystèmes), relativement à des impacts quantitatifs sur les flux et les stocks (naturels : apports ..., artificiels : aménagements, exploitation).

3.3. PRINCIPES D E HIÉRARCHISATION

Toute la réflexion sur la conception du suivi piézométrique devrait donc à priori se faire sur la base d'une double différenciation :

- sur le niveau de gestion : hiérarchisation institutionnelle et géographique,

- sur l'intérêt du système : hiérarchisation stratégique.

O n peut effectivement concevoir des petits systèmes à vocations exclusivement locales mais qui présentent un grand intérêt stratégique, et, inversement, de grands aquifères profonds dont l'intérêt actuel est peu prononcé du fait d'autres ressources plus accessibles par exemple.

O n aboutirait donc à une classification à double entrée, c'est à dire "une grille" de positionnement en fonction d'une double série d'indicateurs :



Niveau de gestion

grandes nappes (inter) régionales peu (ou pas) exploitées ;

situations intermédiaires

petites nappes locales peu (ou pas) exploitées ; autres ressources ;

grandes nappes (inter) régionales très exploitées ou menacées ;

petites nappes locales très exploitées ou menacées ; Intérêt

stratégique

3.3.1. Les niveaux de gestion

O n peut a priori distinguer 3 niveaux de préoccupation correspondant à des niveaux de gestion hiérarchisés dans l'espace et dans la pyramide des centres de décision et de gestion (indépendamment de leur intérêt actuel) (figures 2 et 3).

a - Préoccupations locales :

- Ces réseaux sont du ressort des instances départementales par exemples, ou, le cas échéant, d'une commission locale de l'eau assurant une gestion dans le cadre d'un S A G E .

- L a problématique se limite à un périmètre consensuel tel que les systèmes aquifères soient entièrement inclus. Le suivi piézométrique est adapté à ces préoccupations : contrôles de champs captants, d'échanges nappes-rivières ou écosystèmes aquatiques, contrôle de biseau salé en nappe littorale exploitée, conflits d'usage et contentieux (ex : granulats, aménagements particuliers, ...).

- Il s'agit donc de systèmes aquifères d'extension limitée, donc aux ressources relativement marginales par rapport aux ressources du bassin par exemple. Mais ils peuvent être de bons indicateurs, car souvent très sensibles à la sécheresse. Beaucoup de petites nappes alluviales seront dans cette catégorie.

b - Préoccupations régionales, inter-régionales ou de bassin :

- Ces réseaux sont du ressort des instances régionales, voire du bassin, ou, le cas échéant, d'une structure de gestion concertée de nappe, mise en place conformément aux recommandations du SDAGE.

- L a problématique concerne un domaine trop vaste, et d'intérêt trop général pour être géré au niveau local. L e suivi piézométrique aura une finalité d'indicateur général de suivi de l'état des ressources en eau souterraine.

Il s'agira des principaux systèmes aquifères d'extension régionale, captifs ou non, quel que soit leur taux d'exploitation, et indépendamment des cas particuliers (Ex. : nappes des vallées du Rhône ou de la Moselle, nappe de l'Astien du Languedoc, nappe de la craie d'Artois, ...).

Certaines nappes à points singuliers particulièrement critiques ne seront pas exclues de ce niveau de préoccupation.



c - Préoccupations inter-bassins et nationales :

- Ces réseaux sont du ressort des instances nationales du Ministère de l'Environnement (Direction de l'eau) dans le but d'acquérir une vision globale et patrimoniale de l'état et de l'évolution des ressources en eau souterraine:

- soit par rapport à des états de référence et sous les effets d' événements majeurs,(Ex. : sécheresse,...) Il peut s'agir dans ce cas d'avoir les moyens de rendre compte (Gouvernement) et c o m m u niquer (grand public) des évolutions globales de situation, périodiques ou conjoncturelles.

- soit dans le cadre de préoccupations importantes et d'intérêt national : exemplarité pour des approches méthodologiques, état de connaisance, argumentaires de réglementation, etc.). Il peut s'agir aussi de points remarquables par leur évolution brutale corrélable avec une cause particulière .

- Ils peuvent également être du ressort d'une instance de gestion concertée inter-bassin lorsque le système concerné s'y prête (Ex. : nappe de la Beauce).

- Cela concerne un certain nombre de systèmes aquifëres sélectionnés parmi les systèmes à vocation régionale, inter-régionale ou de bassin. Les critères seront à la fois leur représentativité thématique et régionale (Ex. : nappe littorale de telle régions, nappe profonde de telle autre, ...), leur intérêt stratégique (voir ci-dessous) (Ex. : nappe d'Alsace, Albien de Bassin Parisien, Eocène d'Aquitaine, ...).

NATIONAL INTER-BASSIN

RÉGIONAL INTER-REGIONAL

BASSIN

LOCAL

Préoccupations

Direction de l'Eau

Régions Bassins

Départements CLÉ

Objectifs

Orientation - Réglementation Synthèses - Inventaires Exemplarité - Méthodes

Orientations S D A G E Gestion concertée

" S A G E Eau souterraine"

Problématique locale SAGE

CRITÈRES

- Extension géographique

- Problématique (exploitation, environnement, impacts,...)

- Localisation et identification des gestionnaires

- Priorités identifiées dans les S D A G E

Figure 2 - Niveaux de gestion et critères de hiérarchisation.



FRANCE

Bassin X

(SDAGE)

Région X

(SAGE)

Figure 3 • Localisation des nappes dans les limites administratives (document S \ G T . "Piézométrie et qualité des eaux souterraines", Ministère de l'Environnement-Direction de l'Eau).



3.3.2. Les niveaux d'intérêt

Il s'agit d'exprimer pour tous les systèmes aquifères, et indépendamment de leur niveau de gestion ou de préoccupation, un degré intrinsèque dans une échelle de valeur de l'intérêt stratégique qu'ils peuvent présenter dans le cadre de la gestion globale des ressources en eau.

Il en ressortira d'une part les priorités de mise en place de réseaux, et, d'autre part, l'intensité nécessaire du suivi, c'est-à-dire en quelque sorte la précision des observations requises qui se répercutent sur la densité de points, la fréquence des observations, etc.

U n certain nombre d'indicateurs seront identifiés. Ils expriment à priori deux notions :

• l'intérêt du système en tant que ressource potentielle du fait de son importance quantitatives et/ou qualitative contrastée dans son environnement :

- ressource mobilisable identifiée par rapport à l'ensemble des ressources du bassin,

- existence de ressources alternatives (de substitution), etc.

• l'intérêt du système en tant que ressource actuellement mobilisée, vis-à-vis de considérations telles que :

- les possibilités de menaces à terme (quantitatives dans le cas de piézométrie) sur les ressources,

- la place relative de la contribution du système dans le contexte local ou régional d'exploitation de la ressource en eau,

- les possibilités d'impacts affectant des systèmes aquatiques.

L'ensemble de ces considérations permet d'envisager une échelle d'intérêt de la manière suivante :

• systèmes d'intérêt faible : ressource non prioritaire et/ou sans problèmes particuliers identifiés à court et m o y e n terme.

L'existence même d'un suivi piézométrique peut être discutable. A la limite, il peut être préconisé de maintenir un point de référence bien implanté ("état zéro").

• systèmes d'intérêt ordinaire : taux d'exploitation "normal" et contribution non prédominante à la ressource en eau mobilisé.

Le réseau a un objectif de contrôle de la pérennité de la ressource, et de prévention des impacts des prélèvements.

• systèmes d'intérêt prononcé : intérêt stratégique de la ressource (exclusivité), ressource fragile, ressource menacée, ressource très exploitée ...

Le réseau a un objectif de contrôle approfondi, judicieusement implanté et assidûment suivi en fonction des observations (ajustements possibles si nécessaire).



NIVEAUX D'INTÉRÊT :

PRONONCÉ

ORDINAIRE

FAIBLE

Situations :

Rôle prépondérant (> 3/4 des ress.en.eau) Ressources en eau :

- à potentiel dominant - à exploitation dominante - absence d'alternatives - fragiles (menacées)

Contribution "normale" (25 à 75 %)

Ressources en eau : - potentiel non dominant - exploitation non dominante

mais nécessaire car pas d'alternatives (crises si inaptitude)

Contribution minoritaire (< 25%)

Ressources en eau : - non menacées - alternatives possibles

Objectifs : (connaissance, suivi, gestion ...)

Préservation du patrimoine Connaissance maximale Outils de gestion performants Orientations précises Gestion concertée Contrôle et suivi rigoureux

Exploitation "normale" Veille sur risques et menaces . Connaissance adaptée Gestion concertée Surveillance des impacts Surveillance des ressources Prospective

Connaissance empirique Gestion concertée non

nécessaire

CRITÈRES

- Ressources potentielles (renouvelables ou non)

- Vulnérabilité pollutions, sensibilité sécheresses et sollicitations

- Pression sur les ressources, taux d'exploitation

- Contribution dans le contexte (local régional)

- Exclusivité : existence d'alternatives ou non


Piézométne. Critères de définition des réseaux de mesure

Figure 4 - Intérêt stratégique des nappes selon leur niveau de gestion.(document S \ G T . "Piézométrie et qualité des eaux souterraines", Ministère de l'Environnement-Direction de l'Eau).



PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DES RESEAUX EN FONCTION DE LA

HIERARCHISATION DES SYSTEMES AQUIFERES ET DES OBJECTIFS DE GESTION

N I V E A U X DE

GESTION

national inter-bassin

bassin inter-régional

régional

local

NIVEAUX D ' INTERETS

faible

sans objet

sans objet

points de référence,

fréquence réduite

ordinaire

sans objet

points ordinaires, représentatifs

points de référence

et ordinaires, résea

lâche

stratégique

points ordinaires, représentatifs

points ordinaires et de référence représentatifs

points singuliers et

de référence, résea

adapté

OBJECTIFS

indicateurs

inter-régionaux,

communication

méthodes

indicateurs de suivi, axes de gestion régionale ( S D A G E )

gestion précise,

suivi, études (SAGE)



REPRESENTATION SCHEMATIQUE DE L'EMBOITEMENT DES RESEAUX

NIVEAU DE GESTION

NATIONAL INTER-BASSIN

REGIONAL INTER-REGIONAL

BASSIN

LOCAL

RESEAUX D'OBSERVATION

O O

o o o o o

• 1 • o o [o • o • ! |«| |o • o o o |o|

légende : O

•

point ordinaire

point de référence |

1

système d'intérêt faible

système d'intérêt ordinaire

| système d'intérêt élevé

Figure 5 - Représentation schématique de l'emboîtement des réseaux.



3.4. APPROCHE D'UNE HIÉRARCHISATION DES SYSTÈMES AQUIFÊRES DE NIVEAU NATIONAL OU INTER-BASSIN

A titre d'exemple méthodologique, on présente ci-dessous une approche de hiérarchisation des systèmes aquifêres susceptibles d'intéresser l'échelon national ou inter-bassin, relativement à leur intérêt intrinsèque.

Tous les éléments affichés doivent donc donner lieu à validation, aussi bien au niveau national pour ce qui est de la présélection des systèmes et du choix des indicateurs, qu'au niveau local pour ce qui est des valeurs attribuées aux indicateurs.

1. D a n s u n premier temps, six indicateurs sont définis et exprimés par une grille de notation à 3 degrés.

Ces indicateurs sont les suivants :

- le potentiel de ressource : exprime l'importance quantitative de la ressource aussi bien en terme d'apport renouvelable, que de réserves mobilisables.

- le taux d'exploitation : exprime le degré de mobilisation nette de la ressource, relativement au système. Cet indicateur pourra être "l'index d'exploitation des aquifêres" en cours d'élaboration sur le plan méthodologique.

- l'exclusivité de la ressource : c'est-à-dire l'absence de ressource de substitution susceptible de satisfaire la demande actuellement exercée sur le système, en cas de défaillance de celui-ci (quantitative ou qualitative).

- la sensibilité de la ressource aux sollicitations: elle traduit en quelque sorte l'inertie du système sur le plan quantitatif, et donc entre autre, son degré de sensibilité à la sécheresse.

- la m e n a c e sur la quantité : exprime l'existence de risques sur la ressource en quantité: il peut s'agir de signes de surexploitation, ou m ê m e de très forte croissance de la pression sur la ressource avec risque prospectif de déséquilibre offre/demande.

- l'existence d'objectifs de qualité tenant compte de l'état actuel et d'éventuelles menaces d'altération de la qualité : elle exprime l'intérêt qualitatif de la ressource. Cet indicateur doit être pris en compte dans la mesure ou des fluctuations pizométriques peuvent être à l'origine de variations de la qualité de l'eau.

R e m a r q u e : la superficie d u système devrait également être prise en compte dans la mesure où elle peut être significative d'une part du nombre d'intervenants (plusieurs D I R E N concernées notamment), et d'autre part du nombre d'usagers effectifs ou potentiels.

Toutefois cet indicateur ne peut pas encore être totalement utilisé car les superficies d'un certain nombre de systèmes ne sont pas encore connues (en particulier pour les grands systèmes captifs).



L a grille de notation proposée est la suivante :

INDICATEURS

le potentiel de ressource

le taux d'exploitation

l'exclusivité de la ressource

la sensibilité de la ressource

la menace sur la quantité

les objectifs de qualité

( superficie K m 2 )

NOTATION

1

moyen

faible

non

non

néant

néant

< 2 000

2

assez élevé

moyen

partielle

partielle

faible

faible

2 000 à 10 000

3

très élevé

intense

oui

assurée

forte

forte

> 10 000

2 . Dans un second temps, trente systèmes aquifères ont été présélectionnés c o m m e devant entrer dans le cadre des préoccupations de niveau national (mais bien sûr leur gestion relevant des niveaux inférieurs, de bassin, interrégional, régional, ou m ê m e local pour les plus petits).

3. L'exercice de hiérachisation consiste à évaluer pour chacun des trente systèmes une valeur (ou classe) pour chaque indicateur, et une valeur (ou classe) de synthèse. E n l'occurence, il s'agit d'une simple sommation. L e tableau 1 récapitule ses valeurs.

Mais on peut imaginer un algorythme différent , tel qu'une moyenne pondérée par exemple, pourvu que soient définis une fois pour toute les "poids" de chaque indicateur.

O n pourrait ainsi imaginer une hiérarchisation intrinsèque et multicritère des systèmes, et des jeux de pondérations spécifiques à différents objectifs de hiérarchisation, le suivi piézométrique en étant un (le suivi qualitatif pouvant en être un autre, etc.), quitte à introduire davantage d'indicateurs "multi-usages".

4 . L e résultat de cet exercice, est présenté sur le tableau 1 ci-après. O n aboutit ainsi à une classification des systèmes en 3 classes d'intérêt :

intérêt élevé :

intérêt ordinaire :

intérêt faible :

10

14

6

systèmes :

systèmes :

systèmes :

réseau impératif et suivi intense

réseau r e c o m m a n d é et suivi ordinaire

réseau et suivi facultatif (ou m i n i m u m )

Rapport BRGMR38 217 22

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

N" nati

onal

202

1

18à20

25

27

204

205

207

207

312

207

206

82

210

303

91

212

118c

119à122

214

123-124

214

342

225

226

327-328

329

219

158-159

systèmes aquifères d'intérêt national

o u inter-bassin

carbonifère du Nord

craie d'Artois et du Nord

craie de C h a m p a g n e

multicouche de Beauce

multicouche de Sologne

albien du bassin parisien

cénomanien du Centre Ouest (dont Touraine)

dogger du bassin parisien Ouest

dogger du bassin parisien Sud

nappe de la Seine

dogger de Lorraine

portlandien de Lorraine

muschelkalk de Lorraine

grès du trias inférieur de Lorraine-Vosges

nappe de la Moselle

nappe d'Alsace

nappe alluviale de Saône-Doubs

miocène de Bresse

turonien de Charente

jurassique karstique du Périgord-Quercy

multicouche éocène-crétacé d'Aquitaine

karst du Tarn-Aveyron-Lot

infra-molassique de Midi-Pyrénées

nappe de la Garonne

multicouche du Roussillon

astien du Languedoc

nappe alluviale du R h ô n e sud de Valence

nappe de la Durance

karst urgonien du Dauphiné aux B . du R h .

karst urgonien du Vercors-Royans

Surface

(km2)

5 750

7 500

350

460

300

400

28 000

100

2 400

515

4 750

2 290

620

2 200

635

1 125

classe

de

surface

2

2

1

1

1

1

3

1

2

1

2

2

1

2

1

1

potentiel

de

ressource

3

3

2

3

2

3

3

2

2

3

2

2

1

3

2

3

1

2

2

1

3

2

3

3

3

2

3

2

2

3

taux d'ex

ploitation

3

3

2

3

1

1

2

2

1

2

2

1

2

3

3

3

1

2

1

1

2

1

2

3

3

1

2

2

1

1

exclusivité (pas

d'alternatives)

3

3

3

3

3

3

2

3

3

2

2

3

2

3

2

2

2

1

2

2

2

1

1

sensibilité

1

3

3

2

2

2

2

2

2

3

2

2

2

2

3

3

3

1

2

3

1

3

1

3

2

2

3

3

3

3

menaces

sur quantité

3

2

2

3

1

2

3

2

2

2

1

3

2

2

1

1

objectifs de

qualité

1

2

2

2

1

3

2

2

1

3

2

2

1

1

3

3

3

1

1

1

2

2

1

3

1

2

3

3

1

1

TOTAL

14

16

14

16

10

14

14

12

8

13

10

9

8

12

13

16

11

9

11

9

12

11

10

16

11

12

15

14

9

10

SYNTHESE :

niveaux

d'intérêt

élevé

élevé

élevé

élevé

ordinaire

élevé

élevé

ordinaire

faible

ordinaire

ordinaire

faible

faible

ordinaire

ordinaire

élevé

ordinaire

faible

ordinaire

faible

ordinaire

ordinaire

ordinaire

élevé

ordinaire

ordinaire

élevé

élevé

faible

ordinaire

M Co Tableau 1 - Exemple de hiérarchisation des systèmes aquifères de niveau national ou inter-bassin.


4. ORGANISATION DU SUIVI PIÉZOMÉTRIQUE

L a démarche organisationnelle d'un suivi piézométrique s'articule en trois étapes :

- la conception et la réalisation du réseau piézométrique proprement dits, c'est à dire les études préalables de faisabilité et de conception, ainsi que les évaluations financières relatives aux investissements et aux frais de fonctionnement, et la mobilisation de ceux-ci par le canal de gestionnaires convenus ;

- la gestion et le fonctionnement du réseau, qui correspond à son exploitation et aux coûts de fonctionnement correspondants ;

- le traitement des données issues du réseau, c'est à dire la synthèse et la valorisation des données par quelque moyen que ce soit (études, communication - diffusion, etc..)

L'ensemble de ces trois phases doit faire l'objet d'une description très précise par cahier des charges et protocoles dès le m o m e n t où la décision de créer un réseau piézométrique est prise.

Seule la première phase fera l'objet d'un développement dans ce rapport (chapitre 5).

Rappelons en outre que ne seront concernés que les réseaux d'objectifs patrimoniaux, et que pour de tels objectifs, des séries pluriannuelles de mesures s'avèrent indispensables: on admettra que ces séries deviennent significatives à partir d'une dizaine d'années d'observations.

4.1. LA CONCEPTION DES RÉSEAUX

L a définition des ouvrages piézométriques doit procéder d'une analyse multicritère, afin de satisfaire aux objectifs impartis. Il s'agira notamment de confronter les réseaux piézométriques aux objectifs de gestion tels qu'exprimés par les S D A G E (et les S A G E le cas échéant).

4.1 .1 . Choix d e s sites d'observation

Les critères présentés au chapitre suivant permettent de définir un réseau piézométrique d'une façon globale, ainsi qu'une première sélection des sites d'implantation des ouvrages. Toutefois, il faut garder à l'esprit que les conditions particulières locales influenceront profondément la réalisation définitive du réseau.

E n effet, l'expérience montre qu'une analyse multicritère pour l'implantation d'un ouvrage, aussi performante soit-elle, peut être remise en cause par des considérations aussi matérielles que des difficultés d'accès sous-estimées, entraînant par exemple des coûts d'aménagements non prévus, ou encore des restrictions budgétaires sur les investissements ou le fonctionnement. Tout cela a pour conséquence "qu'on se contentera de ...", ou m ê m e "qu'on se dispensera de ...".

Parmi les critères d'implantation des ouvrages, on veillera particulièrement, au niveau local, à surveiller notamment :

- les zones d'exploitation, et notamment leur aval,

- les zones d'exutoires naturels, afin d'apprécier les échanges voire de les préserver,



- les zones d'apports particuliers (eau de surface, irrigations, crues,...),

- les zones amonts, sous l'influence présumée exclusive de la recharge, en tant qu'indicateur de cette dernière.

D a n s les deux premiers cas, la piézométrie peut éventuellement se référer à des "cotes d'alerte", à l'instar des débits minima admissibles ( D M A ) des cours d'eau (pourvu que la nécessité s'impose, et que la connaissance de l'hydrodynamique le permette . . . ) .

Le choix des sites conduit généralement à distinguer deux types de points d'observation :

- L e s points ordinaires, destinés à renseigner sur l'état piézométrique d'un domaine homogène dont ils sont jugés représentatifs ;

- Les points de référence, destinés à renseigner et à suivre une charge hydraulique en une zone préférentiellement limitée, soumise à des contraintes de gestion traduites en potentiels hydrauliques ( il s'agit en quelque sorte de "piézomètres d'alerte patrimoniale": ex.: surveillance de biseau salé, d'échange nappe-rivière ou nappe-zone-humide, etc.).

4.1.2. Intégration des ouvrages piézométriques existants

C e point est essentiel dans la démarche de mise en place d'un nouveau réseau piézométrique. E n effet, il est beaucoup plus facile d'optimiser un réseau existant par ajout de quelques nouveaux ouvrages et/ou suppression d'ouvrages inappropriés pour l'objectif désigné, que de mettre en place un réseau optimal totalement nouveau.

Par ailleurs, on peut y voir deux intérêts majeurs:

- d 'un point de vue économique, l'utilisation d'ouvrages piézométriques préexistants permet de minimiser les investissements relatifs à la création d'ouvrages neufs.

- d 'un point de vue technique, la récupération de longues séries d'observations peut s'avérer extrêmement instructive.

Cependant, il faut soigneusement sélectionner les ouvrages qui vérifient bien tous les critères de définition d'un nouvel ouvrage. C'est parmi ces critères de sélection des ouvrages existants, qu'intervient l'analyse de leur historique disponible, non seulement en nombre d'années ou d'observations, mais en pertinence de ces observavtions :

- u n ouvrage suivi depuis longtemps est intéressant dans la mesure où il offre un référentiel fiable et la possibilité de procéder à des calages performants en cas de modélisation ;

- un ouvrage "dynamique", c'est à dire présentant des fluctuations prononcées, périodiques ou non, voire tendancielles, est plus intéressant qu'un ouvrage "statique" affichant un potentiel constant, sauf lorsqu'il s'agit précisément de vérifier la constance d'un potentiel (cote minimale à respecter en littoral, par exemple) ;

- l'analyse des historiques permet également de mettre en évidence des comportements synchrones qui peuvent (mais pas toujours) correspondre à des redondances. Ces comportements synchrones rendent aussi possible la délimitation de zones homogènes de sensibilité de la nappe, qui odivent précisémment être pris en compte pour optimiser les implantations de réseaux.



4.1.3. Définition des intervenants

Il s'agit de préciser le maître d'ouvrage bien sûr, mais aussi, plus particulièrement, le montage financier de l'opération ainsi que le maître d'œuvre. Cette répartition des rôles peut s'avérer complexe lorsque le réseau contient des ouvrages préexistants, ou lorsque les réseaux correspondant aux différents niveaux de gestion (local, régional, national) sont emboîtés.

D 'une manière générale, le partenariat s'avère une formule de gestion préférentielle.

E n effet, les réseaux correspondant aux trois niveaux de gestion seront, le plus souvent possible, conçus de manière emboîtée dans un souci d'optimisation de l'investissement, du fonctionnement et de l'exploitation, ainsi que de la valorisation des observations.

Dans cette optique, les réseaux piézométriques seront constitués par extraction des points de mesure les plus représentatifs des réseaux de niveau de gestion immédiatement inférieurs (figure 5) :

- U n réseau local doit en principe concerner la plupart, sinon tous les systèmes aquifères. U n e planification des investissements est toutefois envisageable, dans la mesure où elle tiendrait compte d'une hiérarchisation des objectifs de gestion.

- U n réseau régional, inter-régional ou de bassin ne concernera que les systèmes d'intérêt régional, illustrés par un ouvrage jugé représentatif (implantation et sensibilité).

- N e seront conservés au titre du réseau national ou inter-bassin que les ouvrages représentatifs des systèmes d'intérêt régional ou de bassin tels que définis précédemment.

Il est recommandé de respecter une progressivité dans la conception des réseaux : il peut s'avérer risqué de définir un réseau national ou inter-bassin sans tenir compte des réseaux régionaux ou de bassin, et, de m ê m e , de définir un réseau régional ou de bassin sans tenir compte des réseaux locaux. L a démarche logique est donc de procéder du particulier (local) au général (national), et non l'inverse.

4.2. LA GESTION D E S R É S E A U X

Elle sera aussi abordée pour chacun des trois niveaux de gestion (local, régional et national), et ne concernera bien sûr que le cadre patrimonial donc notamment pluriannuel.

4.2.1. Choix du matériel et des protocoles de mesure

Le choix du matériel et des protocoles de mesure est directement lié aux caractéristiques du système aquifère et aux objectifs fixés. O n définira notamment les paramètres mesurés, la fréquence des mesures et leur précision, la fréquence et le m o d e des relevés de mesures (opérateur ou télétransmission). O n tiendra déjà aussi compte des caractéristiques de transmission et de stockage des données brutes.

Pour ce faire, un ensemble de critères doivent être considérés qui ne peuvent être développés dans la présente étude.



4.2.2. Organisation de la maintenance

L a maintenance d'un réseau est fondamentale pour rentabiliser les investissements initiaux : en effet, dans le cadre de la gestion patrimoniale des ressources en eau, les ouvrages doivent rester utilisables et fiables pendant une longue période (on considère qu'une chronique piézométrique devient vraiment intéressante lorsqu'elle couvre une période d'au moins une dizaine d'années).

Cette maintenance devra être définie avant m ê m e la réalisation du réseau : prévision d'un budget, stockage de pièces de rechange et renouvellement du stock, périodicité des contrôles de bon fonctionnement, définition des intervenants,...

4.2.3. Définition des intervenants

Pour cette étape aussi, il faut indiquer quels sont les différents acteurs impliqués : le maître d'ouvrage, les cofinanceurs éventuels, le maître d'oeuvre, le responsable de la mise en place de l'instrumentation et son fournisseur, le responsable de la maintenance et son fournisseur, le responsable de la collecte des données,...

4.3. LA VALORISATION DES MESURES

4.3.1. Définition du stockage et du traitement des données

Il faut d'abord prévoir l'archivage des données brutes. Cela implique de définir un support de mémoire (papier, magnétique, optique), un lieu de stockage, une durée de conservation des données, un gestionnaire, un financement.

C e stockage est à organiser au niveau du producteur de données, c'est-à-dire au niveau local. Par mesure de sécurité une procédure de sauvegarde de copies en un autre lieu est à prévoir.

Ensuite, les mesures brutes devraient, en principe, être traitées au niveau local, par des opérateurs compétents à identifier, et selon des normes minimales c o m m u n e s à définir. L à aussi, il faut prévoir les outils et les méthodes de traitements des données. U n m i n i m u m de coordination entre les gestionnaires de réseaux est nécessaire afin de faciliter les échanges ultérieurs de données par une homogénéisation des procédures et des formats d'échange. L e S A N D R E contribuera à harmoniser ces échanges et la sécurité des données.

4.3.2. Choix des canaux d e diffusion et de valorisation des résultats

D u fait du principe d'emboîtement des réseaux, des sélections de mesures seront transmises et valorisées au niveau régional et local, selon des procédures à définir (périodicité, circuits, etc.).

L'exploitation des mesures et leur valorisation ainsi que la diffusion des résultats seront également définis pour chacun des niveaux de gestion : les objectifs essentiels sont avant tout la prévision et la faculté de pouvoir satisfaire la demande d'informations élaborées. Les moyens de cette communicxation peuvent être divers: bulletins périodiques, bulletins thématiques (sécheresse, aquifères littoraux, grandes nappes alluviales, nappes profondes, etc.).



4.3.3. Définition d e s intervenants

Point essentiel de la définition d'un suivi piézométrique, l'identification des acteurs intervient aussi pour cette troisième étape. Cela comprend toujours le maître d'ouvrage, les cofinanceurs éventuels, et le maître d'oeuvre, mais aussi le gestionnaire des données brutes, le responsable de leur traitement, celui de leur sélection et leur transmission pour un niveau de gestion supérieur. Les relations entre ces différents intervenant sont généralement très complexes, et il est fortement utile de les régir par des conventions de mise à disposition des données, afin de ne pas annihiler tous les efforts fournis pour leur obtention.

R e m a r q u e : L a démarche présentée concerne uniquement la mise en place d'un réseau de suivi piézométrique des eaux souterraines. Elle peut être étendue, avec quelques adaptations, au suivi des ressources en eau d'une manière plus générale, par exemple :

- suivi de sources, pour les eaux souterraines - hydrologie, pour les eaux de surface et les échanges avec les eaux souterraines - qualité des ressources en eau, -etc....

E n retour, il ne faut pas non plus ignorer les expériences acquises dans ces domaines voisins et les échanges de connaissances (techniques, scientifiques, de gestion,...) doivent être favorisés.



Critères d'implantation des points d'observation

Spécification des ouvrages à réutiliser ou à créer

Etudes / Préparation Réalisation

Identification du financement, du maître d'oeuvre, et du contrôle

Mise en place d e s réseaux : - études - travaux - équipements

Identification des intervenants: opérateurs, coordinateurs,...

Spécification du matériel de mesure

Définition du protocole de mesure (paramètres, fréquence, précision, ...)

Organisation de la maintenance des réseaux

Exploitation d e s réseaux : - gestion - fonctionnement - maintenance

Identification des intervenants

Circuits de transmission et de stockage des données

Outils et méthodes de traitement des données

Valorisation et diffusion des résultats

Gestion d e s ressources : - valorisation - études - analyses - interprétation

Information : - bulletins de situation

Figure 6 - Organisation du suivi piézométrique.



5. CRITÈRES DE CONCEPTION DES RÉSEAUX PIÉZOMÉTRIQUES

DE SUIVI PATRIMONIAL

D a n s la pratique, la grande variété des situations rend impossible la réalisation d'un cahier des charges c o m m u n à tous les réseaux piézométriques. Seuls les critères les plus généraux sont donc présentés dans ce rapport, mais il faudra tenir compte de toutes les conditions particulières locales lors de la conception des réseaux.

Trois familles de critères doivent a priori être considérées :

- les critères liés au suivi passé et présent,

- les critères liés au milieu naturel,

- les critères liés aux sollicitations sur la ressource.

5.1. LES CRITÈRES LIÉS AU SUIVI EXISTANT

D a n s la mesure où existe, ou a existé, u n suivi piézométrique sur l'aquifère considéré, il est fortement conseillé d'en tenir compte, parmi les autres facteurs à prendre en considération, pour les raisons suivantes :

- Minimiser l'investissement en utilisant des ouvrages d'observation existants : le coût de la mesure sur ces ouvrages est marginal par rapport à celui d'un ouvrage neuf.

- Valoriser d'éventuelles séries de mesures historiques en les poursuivant, et en les utilisant pour servir de références pour le calage des observations sur de nouveaux sites.

- Profiter d'un éventuel système de gestion et de maintenance préexistant et déjà fonctionnel.

L'utilisation de l'existant nécessite toutefois d'effectuer au préalable un inventaire critique des points d'observation, en service ou abandonnés. Pour cela, il faut notamment :

- contrôler la localisation de l'ouvrage, son accès et son identification ;

- s'assurer du bon état de l'ouvrage et de ses caractéristiques (en particulier, l'unicité de l'aquifère observé) ;

- veiller à supprimer les redondances, au regard des historiques d'observations, tout en se préservant la possibilité de disposer de "doublons" dans les secteurs les plus critiques (ou susceptibles de le devenir) ;

- veiller à supprimer les points d'observation qui s'avéreraient non pertinents ou non significatifs (mesure d'un potentiel constant, ou au contraire de fluctuations provoquées, ouvrages captant plusieurs niveaux,...)



5.2. LES CRITÈRES LIÉS A U X CARACTÉRIST IQUES P H Y S I Q U E S D U MILIEU

Il s'agit de conditions dites "statiques" parce qu'uniquement liées aux propriétés physiques du milieu.

5.2.1. Géométrie du système aquifère

• Extension du système aquifère :

Plus vaste est l'aquifère, plus large sera l'éventail de ses propriétés hydrodynamiques, des types de limites et de leurs potentiels, etc.

L a démarche de conception des réseaux devra donc être plus complexe : jusqu'où doit-on tenir compte de l'hétérogénéité pour le niveau de préoccupation concerné, sans éliminer des particularités locales mais sans créer des redondances ?

• Profondeur du système aquifère :

Plus le toit de l'aquifère est profond, plus les piézomètres seront de grandes dimensions et donc onéreux, et moins le niveau de connaissance sera élevé car il n'y aura que peu de points d'observation. Il faudra donc trouver un compromis qui sera le coût admis pour l'acquisition de connaissance. Ceci est compensé par le caractère en général intégrateur de ce type de nappe.

• Morphologie du système aquifère :

L a forme du réservoir aquifère détermine les différents types de réserves en eau souterraine disponibles et leur volume respectif. Selon la configuration, les ouvrages piézométriques de suivi devront intersecter l'aquifère jusqu'au substratum (si toutes les réserves sont mobilisables) ou non.

5.2.2. Nature hydrogéologique de l'aquifère

• capacité d'écoulement : plus elle est grande, mieux se répartissent les charges hydrauliques. L a surface piézométrique est donc plus "calme", "lissée", et ne nécessite que peu de points d'observation (et inversement si la capacité de transfert est faible). Cette capacité s'exprime par la perméabilité et la transmissivité de l'aquifère, ou encore la diffusivité. Faute de connaître ces caractéristiques, on peut en avoir une idée par la nature lithologique et structurale de l'aquifère d'une part, et par la densité de drainage superficiel (pour les nappes libres) d'autre part. E n effet, plus cette densité est élevée, plus la capacité de transfert des écoulements souterrains est, a priori, faible ; l'eau doit de toute manière s'écouler.

• capacité de stockage ou de régulation : plus celle-ci est élevée, plus grand sera l'intérêt d'évaluer ces volumes emmagasinés au travers d'éventuelles fluctuations de charge hydraulique, donc piézométrique en surface libre. L'appréciation, m ê m e relative, des volumes d'eau emmagasinés, et surtout de leur aptitude à être renouvelés, est un paramètre essentiel à la gestion des réserves.

• capacité de transfert de pression : ce cas concerne les systèmes captifs : leur aptitude à la propagation rapide des pressions conduit à ne pas négliger des contrôles piézométriques parfois très éloignés des sources d'influence, y compris dans les aquifères de très grand volume, car celui-ci intervient peu (cas du suivi des stockages de gaz en aquifère profond).



O n distinguera, en première approche, les domaines aquifères suivants (tableau 2) :

- les nappes alluviales (et/ou d'accompagnement),

- les nappes libres (capacitives et transmissives),

- les nappes captives.

Seront traités différemment :

- les domaines sans aquifères généralisés (socle fissuré, ...),et les domaines très peu perméables : le suivi piézométrique s'y avère en général peu significatif ;

- les domaines karstiques : dans l'état actuel des connaissances, le suivi des ressources de ces aquifères ne se fait que par les contrôles de débits de sources et d'émergences.

5.2.3. Drainage de l'aquifère

Il est exprimé par le linéaire de cours d'eau (ou de plans d'eau) à l'alimentation desquels concoure l'eau souterraine des nappes libres, particulièrement en étiage. L a densité de drainage est inversement proportionnelle à une "perméabilité globale" de l'aquifère c o m m e cela a été évoqué en 5.2.2. Plus cette densité sera élevée, plus les charges hydrauliques seront variées ou "morcelées" (hétérogénéité de la perméabilité des zones) et donc un réseau piézométrique plus difficile à concevoir dans ces situations.

5.2.4. Les potentiels constants

Les systèmes aquifères peuvent avoir des points ou zones singuliers à potentiel constant. Il est évident qu'au voisinage de ces points ou zones, un suivi piézométrique n'a que peu d'intérêt, sinon celui de s'assurer de la constance de ce potentiel (cf. annexe).

C'est principalement le cas des cours d'eau et plans d'eau qui assurent des potentiels de drainage quasi constants (aux fluctuations près de leur régime hydrologique). C e dernier aspect est plus facilement modélisable : on peut donc suivre l'état des nappes d'accompagnement avec u n suivi hydrologique convenablement implanté, c'est à dire défini à partir de critères hydrogéologiques.

5.2.5. Nature et structure de la zone non saturée

Si elle est très transmissive (forte perméabilité verticale, faible épaisseur), l'aquifère réagira vivement aux apports par la surface (infiltration pluviale ou irrigation) qui pourront alors servir de critères de suivi indirects. Mais la vulnérabilité sera aussi plus grande : un contrôle qualitatif des nappes d'eau souterraine sera alors nécessaire.



RECOMMANDATIONS GENERALES POUR LA CONCEPTION DE RESEAUX PATRIMONIAUX

EN FONCTION DES TYPES D'AQUIFERES

nappes alluviales et/ou

d 'accompagnement

nappes libres

nappes captives

Contrôle des gradients des échanges nappe-rivière (implantation sur les lignes de courant).

Coordination avec le suivi hydrologique.

N'envisager des mesures isolées de potentiels qu'à titre d'alerte (objectif de potentiel pour zone humide,biseau salé ...).

Contrôle des sollicitations naturelles par réseau "maillé" lâche et permanent.

Coordination des implantations de contrôles piézométrique et hydrologique en cas d'échanges avec eau de surface.

Contrôle des effets des sollicitations anthropiques en amont et en aval.

Envisager des sites à piézomètres multiples pour le contrôle des différences de charges (notamment s'il existe des objectifs de maintien de charge).

Surveillance plus précise des zones d'apport.

Isolation par cimentation des piézomètres qui recoupent des nappes superficielles.

Contrôles en nombre limité et fréquence de mesure réduite.

points ordinaires

points ordinaires


points ordinaires

points ordinaires


points ordinaires

points ordinaires

domaines karstiques

Surveillance du débit des sources et des émergences.

Evaluation des échanges avec les écoulements de surface par des jaugeages différentiels périodiques (hydrométrie).

domaines sans aquifères généralisés

Suivi piézométrique peu significatif sauf au niveau local, (sans extrapolation)



5.3. LES CRITÈRES LIÉS AUX SOLLICITATIONS SUR LES RESSOURCES

Il s'agit de facteurs dits "dynamiques" parce qu'ils sont liés à des variations de flux et de potentiels notamment aux limites (mais pas seulement), et qu'ils sont donc imposés au système par rapport à un état hydrodynamique naturel m o y e n (dit en première approximation de "régime permanent").

U n principe élémentaire de gestion de ressource est de savoir à tout m o m e n t où se situe le "fond de roulement" par rapport au "capital". Traduit en hydraulique souterraine, ce souci correspond à la connaissance du niveau de la ressource exploitable renouvelable par rapport à la réserve ultime (qui peut d'ailleurs être nulle) et à l'éventuelle réserve invariable.

L'indicateur global est la position relative de la surface piézométrique par rapport au "niveau de base".

L'implantation des points d'observation de ces impacts doit donc tenir compte de l'origine des sollicitations. Elles sont de deux ordres :

• Sollicitations naturelles, conjoncturelles ou tendancielles :

- soit en "crédit" (infiltrations pluviométriques .. .),

- soit en "débit" (déficit d'alimentation/sécheresse hydrologique).

D a n s ce premier cas, la sollicitation est assez uniformément répartie, c'est-à-dire que ce critère ne sera pas déterminant vis à vis du réseau. E n ce qui concerne la sécheresse hydrologique, la piézométrie anticipe sur les débits aux exutoires et elle permet donc de l'annoncer.

• Sollicitations anthropiques, conjoncturelles ou tendancielles :

- soit en "crédit" (recharge artificielle, irrigation saisonnière, arrêt de p o m p a g e ou d'exhaure...),

- soit en "débit" (intensification des pompages, du drainage ...).

D a n s ce second cas, les points d'observation devront pouvoir mesurer l'ampleur des effets dans l'espace (à différentes distances) et dans le temps (ni trop tôt pour ne pas mesurer des épiphénomènes, ni trop tard pour ne pas ignorer les influences réelles).

• C a s particuliers :

L a surveillance de la charge hydraulique (traduite en cote piézométrique, gradient et sens d'écoulement) s'avère particulièrement utile :

- au droit du "biseau salé" (littoral) ou de zones où l'eau est de mauvaise qualité (minéralisation), pour prévenir tout risque de contamination de l'aquifère par abaissement de cette charge (déficit d'alimentation, ou excédent d'exploitation),

- à l'amont immédiat d'exutoires où sont imposées des contraintes de potentiel (par exemple, niveaux pour zone humide), ou de débit (par exemple, source captée), car des mesures de niveau sont généralement plus faciles à mettre en oeuvre que des mesures de débit,

- à proximité des zones polluées, afin de connaître les gradients et donc suivre les transferts des contaminants, notamment dans le cadre de la surveillance des échanges nappes d'accompagnement - rivière ou des zones de transition entre nappe libre et nappe captive.



5.4. LES CRITÈRES DE SÉCURITÉ

Il s'agit de tous les facteurs qui doivent être pris en compte afin que les objectifs assignés aux réseaux piézométriques soient garantis. Ces critères sont éminemment variables et dépendent des spécificités locales.

• garantie d e la performance et de la pérennité des ouvrages :

- implantation hors des zones à forts risques (inondations, mouvements de terrain, circulation d'engins, ...) ;

- accès assurés à tout moment , en toute saison ;

- réalisation des ouvrages dans les règles de l'art (crépine, cimentation, ...) ;

- réalisation de "doublons" à proximité des ouvrages situés dans les zones les plus critiques ;

- maintenance technique assurée ;

• garantie d e la fiabilité des mesures :

- parfaite correspondance entre les mesures et un aquifère unique et bien identifié ;

- moyens matériels adaptés et entretenus ;

- personnel compétent ;

• garantie d u suivi piézométrique :

- respect du protocole de mesure ;

- disponibilité de personnel opérationnel ;

- contrôle et coordination des intervenants ;



6. DEMARCHE PROPOSÉE POUR LA CONCEPTION DES RÉSEAUX PIÉZOMÉTRIQUES

Cette démarche suppose qu'une hiérarchisation préalable des systèmes aura permis d'identifier les objectifs et les priorités. Elle ne concerne que la première des trois étapes présentées au chapitre 4 . O n peut aussi la décomposer en trois phases (figure 7).

• la première phase n'a de raison d'être que si un suivi piézométrique est (ou a été) mis en oeuvre, et/ou si des études (notamment par modélisation) ont été réalisées : c'est l'analyse critique de l'existant.

• la seconde phase doit aboutir à une prédéfinition du réseau nécessaire sur la base :

- de la phase précédente, le cas échéant,

- des objectifs d'exploitation du suivi,

- des caractéristiques physiques du milieu.

L a pertinence de l'existant sera notamment examinée dès ce niveau : optimisation ou création d'un réseau nouveau ;

• la troisième phase aboutira à la conception définitive du réseau en tenant compte des résultats des phases précédentes auxquels on ajoutera les critères de sollicitations extérieures sur les ressources, et les critères de sécurité.

A ce stade, une démarche ultime consistera à ajuster les résultats obtenus en fonction de considérations autres, telles que :

- les accès (vérification terrain), et les incidences financières éventuelles,

- les coûts d'investissement, notamment pour la création d'ouvrages, surtout en nappe profonde,

- les protocoles d'exploitation.

Il faut garder à l'esprit que, tout au long de cette démarche, les conditions particulières locales influenceront profondément les options retenues.



PHASE 1

PHASE 2

PHASE 3

PHASE 4

CONCEPTION DES RESEAUX PIEZOMETRIQUES :

ORGANISATION DE LA DEMARCHE MULTICRITERE

PAR SYSYTEME AQUIFERE

HIERARCHISATION DES SYSTEMES — > PRIORITES ET OBJECTIFS

réseau, chroniques, études

moyens d'exécution

contrôle/ coordination maintenance

doublons

A C C E S

<ZL C O U T S

AJUSTEMENTS DEFINITIFS

Figure 7 - Démarche multicritère pour la conception des réseaux piézométriques.



CONCLUSIONS

U n e démarche c o m m u n e hiérarchisée est nécessaire si l'on veut harmoniser les méthodes, de sorte que pour des contextes et objectifs comparables, les réseaux et les observations piézométriques à finalité patrimoniale aient les m ê m e s caractéristiques sur l'ensemble du territoire.

Cette démarche aura le mérite de rendre comparables des réseaux régionaux (ou de bassin), et homogène, et d'approcher une définition d'un réseau national représentatif.

Elle permet en outre de mettre en évidence les priorités au niveau des systèmes aquiféres.

Par contre, la définition des réseaux au niveau du système aquifère suppose des démarches multicritères particulières

Pour que cet objectif de suivi et d'évaluation patrimoniale soit totalement et parfaitement atteint, il reste que les protocoles de mesures devraient également faire l'objet d'une définition méthodologique c o m m u n e et harmonisée.

Il s'agit donc en fait de définir les conditions d'optimisation du suivi piézométrique d'abord, puis du suivi global des ressources en eau souterraine, tous aspects confondus, tant est fréquente l'interdépendance de ces différents aspects (quantité et qualité, échanges avec eaux de surface...).

Et pour cela, corrélativement avec la définition des réseaux et des protocoles de mesures, il faut définir dans la m ê m e logique (objectifs, niveaux de gestion, niveaux d'intérêt), les conditions organisationnelles et institutionnelles de leur mise en oeuvre : responsabilités, gestion, maintenance, financement, avec un double souci d'économie de moyens et de performance.


Suivi piézométrique des eaux souterraines - Approche méthodologique Critères de défínition des réseaux de mesure

ANNEXE

EXEMPLES DE CHRONIQUES PIEZOMETRIQUES


Fig.1. Principaux types de régimes de fluctuations piézométriques naturelles des nappes libres en France

Régime annuel (Craie en Champagne)

Régime pluriannuel (Calcaire en Normandie)

160

1 1S0-

Í 140

130 1969 1974 1979 1984 1989

Des recharges de m â m e ordre, néanmoins non-identiques, se produisent presque tous les ans.

Régime mixte 58.. (Calcaire en Normandie)

1966 1971 1976 1981 1986 1991 Apériodique et irrégulière, l'amplitude pluriannuelle, sur 10 ou 2 0 ans, est nettement plus grande que les amplitudes annuelles, parfois nulles. Des recharges exceptionnelles, de fréquence annuelle faible, structurent la périodicité.

Nappe en liaison hydraulique avec la rivière (Alluvions en Champagne)

• N A - ^ ^ ^ ^ ^ A A A / S M A A A A ^ O ^ ^ .

1966 1971 1976 1981 1986 1991 106

1969 1974 1979 1984 1989

Ce régime peut résulter de la superposition d'une périodicité annuelle assez régulière et d'une tendance pluriannuelle apériodique, c'est è dire que l'on a une alternance de séquence pluriannuelles "déficitaires" et "excédentaires".

Les fluctuations, imposées par le régime du cours d'eau, sont propagées dans la nappe íjuí reste néanmoins toujours très proche du niveau des eaux de surface qui la-isoutierment.

Nappe libre de la craie, dans la région de Lille (1965-1971).

24

HAPPE OE LA BEAUCE

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Fiq. 2 . - Exemple de relation entre l'évolution pluriannuelle du niveau piézométrique et les précipitations mensuelles, totales et "utiles". Nappe libre de la Beauce, au Nord d'Orléans (limite à 15 k m ) . Recharges déterminées exclusivement par l'infiltration efficace.

Fig. 3. Influence de la durée des observations sur les interprétations piézométriques:

a: évolution sur 5 ans

m 20 22 24 26 28 30 32 34

CINTHEAUX (3) Bathonien (15m)

70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94

b: évolution sur plusieurs dizaines d'années

a: évolution sur 5 ans

m 16.00

18.00

20.00

22.00

IFS (23) Calcaires du Bathonien (10m)

24.00

V K " - > / \ -J -V J V \f\ (\

r\ P V u. s / * -J"

67 69 71 73 75 79 81 83 85 87 89 91 93

b: évolution sur plusieurs dizaines d'années

1 * t • 1

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Fig M. - Modification du régime de variations de niveau piézometrique en domaine irrigué : influence saisonnière et variations hebdomadaires liées aux tours d'eau. Nappe libre de la Crau. St.Martin de Crau, année 1969. Les piézomètres avec limnigraphes. P.61 situé en domaine irrigué, et P.7 situé en domaine non irrigué, sont à des distances de même ordre des limites.

30 Niveau delo nappe ä Rouboix sol 30nwNGF

20-

10

O -

10-

20-

30-

40-

50-

60-

cote NG F en m

1900

1958 ¡«•mise en vigueur

du décret de 1935 (en Fronce)

1914 1918 1925 1939 1945 1950 1 1 1 1—

I960 65 1970 1980

m3/s 1958 1971

1900 1914 1918 1925

FRANCE f BELGIQUE/^"* '9*

1939 1945 1950 n 1 i r I960 65 1970 1980

N a p p e du Coicoire corbonifêre ( régionde Lille et Belgique)

Historique de niveou et de prélèvements

Documents

BRGM I 94 D 072infoterre.brgm.fr/rapports/RR-38217-FR.pdfcritères de définition des réseaux de mesure J.P. Comte décembre 1994 R 38 217 BRGM Étude réalisée dans le cadre des