Fonctionnement physique Exemples d’études conduites par la ZABR

Quels résultats opérationnels pour la gestion des milieux aquatiques?

Accords cadres avec le CEMAGREF, l’IFREMER, la ZABR et le BRGM – 27 novembre 2008

Fonctionnement physique Fonctionnement physique Exemples d’études conduites Exemples d’études conduites

par la ZABRpar la ZABR- Apports de l’imagerieApports de l’imagerie

- Echanges nappe-rivièreEchanges nappe-rivière



Imagerie et caractérisation Imagerie et caractérisation physiquephysique

Objectif : développer de nouvelles méthodes de suivi et de Objectif : développer de nouvelles méthodes de suivi et de planification des actions planification des actions Evaluer la réponse fluviale à une action de restauration Etablir un état des lieux de masses d’eau à l’échelle d’un réseau

Phase 1 : identifier les images disponibles et leur potentialitéPhase 1 : identifier les images disponibles et leur potentialité Recensement des images et évaluation de leur potentiel Identification d’objets (caractérisation et suivi temporel) Définition de métriques et des indicateurs

• Quels sont les tronçons érodables? • Quel est l’état de conservation des milieux riverains?



5 types différents de couple capteurs / 5 types différents de couple capteurs / plateformesplateformes

Drone (0,02 m)

Avion IGN (0,5m)

Satellites optiques THR (<5m)

Radars

Satellites optiques HR (6-30m)

Critères de sélection :• La résolution spatiale de l’image.• Les caractéristiques spectrales.• La répétitivité temporelle des images • L’ancienneté de la base de données• La disponibilité des images et leur homogénéité spatiale• Le coût d’acquisition des images.





L’Ain au niveau de Pont d’AinDisparition du

banc

Végétalisation du banc de galets

Apparition d’une gravière et de

l’autoroute



Des outils nouveaux en matière d’imagerieDes outils nouveaux en matière d’imagerie





Objectif : lutter contre le déficit sédimentaire de la basse vallée de l’Ain

Été 2005 Hiver 2005 Été 2006

Exemple (Bellegarde - secteur amont)



Évaluation des échanges nappes/rivière Évaluation des échanges nappes/rivière et de la part des apports souterrainset de la part des apports souterrains

dans l'alimentation des eaux de surfacedans l'alimentation des eaux de surface

Application au fleuve Rhône et aux aquifères associés 2006-2012

phase 2 2007-2008

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Identifier et quantifier les échanges hydrauliques existants :• entre le Rhône, ses annexes fluviales, les contre-canaux, les canaux• entre les nappes alluviales et les autres aquifères en connexion

Développer les méthodologies, les outils pour :• évaluer les contribution des nappes au débit du Rhône (origine)• identifier les nappes sous influence du fleuve (vulnérabilités)• identifier les milieux superficiels sous dépendance des nappes

Du Lac Léman à la Camargue, sur un fleuve anthropisé :• préserver un patrimoine souterrain et invisible (ressource, biodiversité)• préserver les enjeux AEP et alimentation des milieux aquatiques• prévenir les conflits d’usage• restaurer les milieux aquatiques

ObjectifsObjectifs Gestion coordonnée de la ressource en eau souterraine et superficielle

(Plan Rhône / DCE eau)

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Méthodologie pour un outil d’évaluation de ces échangesMéthodologie pour un outil d’évaluation de ces échanges

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Cohérence 1 et 2

Quantification des échanges nappes/Rhône en (m3/jour)

Distribution spatiale

Données hydrauliquesModèles

Echantillonnagefloristique

Echantillonnagefaunistique

Diagnostic hydraulique

1

Oui

Non

Méthodes physiques

Identification des échanges nappes/Rhône (sens)

- Invertébrés souterrains- Macrophytes- Isotopes, Ions

2

Echantillonnagegéochimique

Méthodes biologiques

Méthodes géochimiques


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Identification et quantification des échanges nappes/RhôneIdentification et quantification des échanges nappes/Rhôneà partir de à partir de bilans hydrauliquesbilans hydrauliques

1) Calcul des débits de nappes alluviales :loi de Darcy iAKQ ..

2) Bilans hydrauliques liés aux aménagements :Q fuites digues, Q contre-canaux,…

Q : débit en m3/sK : perméabilité en m/sA : section d’écoulement en m²i : gradient hydraulique (i = )dL

dH

3) Techniques SIG d’analyse spatiale :spatialisation des débits calculés



Identification et quantification des échanges nappes/RhôneIdentification et quantification des échanges nappes/Rhôneen utilisant la en utilisant la faune souterrainefaune souterraine

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Les premiers mètres de sédiment situés sous les cours d'eauhébergent des communautés d'invertébrés diversifiées

Mélange d'organismes de surface et d'organismes souterrains

Epigés Hypogés ou Stygobies

Construction d'un outil diagnosticà partir des proportions de ces différents organismes.


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Une méthodologie fondée sur 3 paramètres :1. Eutrophisation (N-NH4 et P-PO4)2. Température (traduit les apports d’eau souterraine tamponnée

thermiquement)3. Perturbations hydrauliques (traduit l’érosion ou le colmatage des zones humides)

Construction d’un outil de diagnostic reposant sur l’affinité des espèces végétales pour les valeurs croissantes de ces différentes variables

Identification et quantification des échanges nappes/RhôneIdentification et quantification des échanges nappes/Rhôneen utilisant les en utilisant les macrophytesmacrophytes



SuperpositionSuperpositiondes métriques hydrophysiquesdes métriques hydrophysiques

et hydrobiologiqueset hydrobiologiques

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Carte de synthèseCarte de synthèse



Résultats sur Brégnier-CordonRésultats sur Brégnier-Cordon

Apports moyens de la nappe au Rhônerive gauche PK 111 à 99 ~ 8400m

m3/j m3/j/km m3/s

Méthode manuelle 1071 128 0,01

2Analyse spatiale 1741 209 0,02Analyse spatiale pondérée avec hypothèses

47 160 5 655 0,55

Le fleuve alimente la nappe sur environ 4100m à raison de :

945m3/j

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Contribution des eaux souterraines aux débits du RhôneContribution des eaux souterraines aux débits du Rhôneet du soutien des nappes par le fleuveet du soutien des nappes par le fleuve

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• Apports d’eau de nappe aux chenaux actifs du fleuveRôle : soutien du débit et tamponnage thermique

Contre-canaux = 6% du débit réservé du Rhône court-circuité en basses-eauxRefroidissement du Rhône court-circuité en période estivale

• Apports d’eau de nappe dans les zones humides associéesRôle : maintien de l’inondation et tamponnage thermique

Limitation des assèchements prolongésRefroidissement des zones humides

• Enjeux & usages de l'eau de la nappe alluvialeRôle : usage de l'eau potable

Vulnérabilité des captages à des pollutions éventuelles de l'eau du Rhône



* Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne (ENSM-SE)Centre SITE (Sciences, Informations et Technologies pour l’Environnement) : D. Graillot, F. Paran, R. Déchomets,

* Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL) Laboratoire « Écologie des Hydrosystèmes Fluviaux » UMR CNRS 5023 - Équipe « Hydrobiologie et Écologie Souterraines » : J. Gibert, P. Marmonier, C. Piscart, L. Simon- Équipe « Écologie des Communautés Végétales » : G. Bornette, S. Puijalon, C. Jezequel

•ENS- LSH Lyon (UMR CNRS 5600)Environnement, Ville, Société H. Piegay

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