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MINISTÈRE D E L'INDUSTRIEDirection Régionale de l'Industrie
et de la Recherchede Haute-Normandie
DÉPARTEMENT DE L'EURE
AGENCE FINANCIERE DE BASSINSEINE-NORMANDIE
PREVISION DE L'EVOLUTION DES TENEURS
EN NITRATES DE LA NAPPE DE LA CRAIEDANS LES REGIONS DE GRANDES CULTURES
DU DEPARTEMENT DE L'EURE
Par
D. JAUFFRET
avec la collaboration de
J.-J. SEGUIN - R. PANEL - J.-P. HOLE
BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERESETABLISSEMENT PUBLIC A C A R A C T E R E INDUSTRIEL ET C O M M E R C I A L
B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél. (35) 63.80.01
SERVICE GEOLOGIQUE REGIONAL.
HAUTE NORMANDIE
18, Rue Mazurier - 76130 Mont-Saint-Aignan
Tél. (35) 70.38.64
Rapport du B R G M :
84 AGI 347 HNO Décembre 1984,
B . R . G . M .
Service Géologique National
Service Géologique Régional
Haute-Normandie
ETUDE NITRATES DU PLATEAU
DE St-ANDRE^DE-L'EURE
RESUME
Objecti fs :
Les teneurs en NO3 des eaux de la nappe de la craie du plateau
de SAINT-ANDRE sont voisines, ou même supérieures, à la Concentration
Maximale Admissible ( C M . A ) (50 mg/1 ) dans sa partie Ouest où la nappe
est peu profonde (10 à 20m) et inférieures à cette C M . A . dans sa partie Est
où la nappe est profonde (60 à 80m).
Deux questions se posent alors :
. dam Zu zonu Zu pZm> QtuxvomzYit touchzu, ¿'évolution dz{a-voiabZz dz au doAYiiznu annzu va-t-zZZz ¿>z
. ¿k¿ zonza actazZlmznt pn.UQJvjo.Z6 vont-zttu Iz nutzh. ou,au coYVtnxiÂAZ, vont-ztlu a.ttz¿ndnz ta. C M . A . , zt ¿>¿ ovui,dam quzt dztal ?
• • • / • • •
- 2 -
Moyens utilisés :
Deux profils de teneur en nitrates de la zone non saturée
ont été effectué^ par forages carottés sur deux parcelles cultivées
du plateau de St-ANDRE : l'un dans sa partie Ouest, à ILLIERS-L'EVEQUE,
l'autre dans sa partie Est, à MOUSSEAUX-NEUVILLE. Connaissant l'historique
des pratiques culturales depuis onze ans à ILLIERS-L'EVEQUE et depuis
vingt trois ans à MOUSSEAUX-NEUVILLE, disposant également des données
climatologiques sur la région, on a utilisé le programme W . R . C . (WaXeA
RueaAch Czntex) afin de prévoir l'évolution des nitrates mis en évidence
dans la zone non saturée.
Résultats obtenus :
Après callage du modèle à l'aide des deux profils réalisés,
celui-ci détermine la vitesse de descente vers la nappe des nitrates
de la zone non saturée et l'évolution des profils dans les années à venir.
Cette vitesse de descente est d'environ 35 cm/an.
Sur le site de MOUSSEAUX-NEUVILLE (mppe. 5. 70m, tznejuJi
de. 10 à 25 m g / £ ) , le délai d'arrivée à la nappe des teneurs supérieures
à 50 mg/1 est d'environ 120 ans. Inversement, sur le site d'ILLIERS-L'EVEQUE,
le délai de baisse importante des teneurs en nitrate par modification
des pratiques culturales est d'environ 50 ans.
• • • / • • •
- 3 -
Ces résultats sont cependant subordonnés aux hypothèses consti-tutives du modèle W . R . C . qui demanderaient a être confrontées à d'autresméthodes d'approche du problème du transfert des nitrates à traversla zone non saturée.
En admettant une indétermination de la méthode actuelle induisantune vitesse de propagation du front de nitrates allant au double de la vi-tesse calculée soit 0,70 m/an, la faisabilité de l'interconnexiondes réseaux d'adduction entre les zones de nappe peu profonde à l'Ouestet profonde à l'Est et les échanges d'eau sont possibles, puisque au piredes cas les délais de migration des nitrates et de lessivage des valeursactuelles atteindraient dans ce cas respectivement 75 et 25 ans.Ces délais sont suffisants pour amortir des conduites de liaison entre les ré-seaux de distribution.
/ 84 AGI 347 HNO /
T A B L E D E S M A T I E R E S
Pages
1 - INTRODUCTION !
2 - TRAVAUX ET MESURES REALISEES . 4
2 . 7 . - GlnéJuaJLitQJt, 4
2 .2 . - Choix du 2 Î>ÀAU at hl&tosUque. du travauxcuùtuAciax 4
2 . 3 . - Ro.cuLuaJU.on du £oA.a.gu <it du pfio^UU niJxatU 14
2 . 4 . - VofmcutioYiti sie.ncontn.iu zt niveau p¿é.zomé.&U.que. 15
2 . 5 . - VucAÀjptÀ.on du pKo^-Lti nÀJAcutu neaJLuu yj
3 - MODELISATION 25
4 - ETUDE DU PROFIL NITRATE S2 (MOUSSEAUX-NEUVILLE) 25ET CONCLUSION DE L'ETUDE
FI G U R E S
Figure 1 : Schéma hydrogéologique du plateau de SAINT-ANDRE
Figure 2 : Carte piézomëtrique de la nappe de la craie du plateau de St-ANDRE
Figure 3 : Teneurs en nitrates en 1982
Figure 4 : Situation du site SI
Figure 5 : Historique des doses d'azote épandues sur le site 1.
Figure 6 : Situation du site S2.
Figure 7 : Historique des doses d'azote épandues sur le site 2
Figure 8 : Profil observé des teneurs en azote dans l'eau intersticiellede la zone non saturée sur le site SI.
Figure 9 : Profil observé des teneurs en azote dans 1'eau intersticiellede la zone non saturée sur le site SI.
Figure 10 : Profil observé des teneurs en azote dans l'eau intersticielle
de la zone non saturée sur le site S2.
Figure 11 : Profil observé des teneurs en azote dans l'eau intersticielle
de la zone non saturée sur le site S2.
- 1 -
1 - INTRODUCTION
.7. -
Les cartes des teneurs en nitrates des eaux de la nappe de la craiedu département de l'Eure réalisées par le Service Géologique Régional Haute-Normandie du B.R.G.M. pour les années 1980, 1981 et 1982 ont mis en évidenceune zonal i té très nette de ces teneurs, zonal i té qui semble liée essentiellementâ la répartition des types de culture (c¿. lappoits 81 SGN 790 HNO - il SGM 392 HNOeX S3 SGN IU HNO).
. sur la plus grande partie du département, les concentrations
sont inférieures à 30 mg/1 ;
. certaines zones dépassent cette teneur, en particulierles zones de cultures céréalières et industrielles : ptatuuxxdu NEUB0ÜRG, da SAINT-ANVRE U da I/EXIN-N0RMAMP.
Par ailleurs, les analyses réalisées régulièrement depuis 1983par la D.D.A.S.S. montrent une augmentation régulière des teneurs en nitratesde l'ensemble des captages du département.
•••/•••
- 2 -
Sur le plateau de SAINT-ANDRE dont l'occupation du sol est très homo-
gène et constituée de cultures intensives céréalières et industrielles, la zona-
lité des teneurs montre cependant une particularité très nette : alors que pour
la plus grande partie du plateau, les 2/3 des captages ont des teneurs supé-
rieures à 40 mg/1 et 1/3, supérieures à 50 mg/1, le Nord-Est fait exception
puisque les teneurs n'y dépassent jamais 30 mg/1 : la seule particularité évi-
dente du Nord-Est du plateau y est la grande profondeur de la nappe, 40 à 80m,
alors que pour le reste du plateau, elle n'est que de 5 ä 25m.
7.2.- PJLoblzmZA po¿l&
Dans les régions de grandes cultures où les teneurs en nitrates
sont fortes pour la nappe de la craie, mais acceptables vis à vis des normes,
les matières azotées infiltrées dans le sols sont-elles en cours de migration
dans la zone non saturée ou sont-elles fixées dans un horizon superficiel ?
Dans le premier cas, dans quel délai la nappe sera-t-elle conta-
minée et quelles teneurs seront atteintes ?
Dans les régions déjà gravement touchées l'évolution défavorable
de ces dernières années va-t-elle se poursuivre ?
Sinon, dans quel délai peut-on espérer observer une baisse de teneurs,
descendront-elles partout au-dessous de la norme ?
Les réponses à ces questions permettront de prendre en toute connais-
sance de cause des décisions modifiant l'organisation de l'A.E.P. pour parvenir
à distribuer partout une eau de qualité acceptable.
Cela éviterait de fermer des captages contaminés dont les eaux
s'apprauvriraient en nitrates prochainement, de raccorder des réseaux à des cap-
tages encore épargnés mais pollués dans les années suivantes, de créer des cap-
tages dans des zones condamnées à terme.
• • • / • • *
- 3 -
1.3.- Ob{zt_d&_V_Uude. :
II s'agit donc de rechercher la présence éventuelle d'eaux richesen nitrates en cours de transit vers la nappe de la craie sous les solsoccupés par de grandes cultures dans le Vexin Normand, les plateaux du Neubourget de Saint-André.
Cela permettra d'estimer qualitativement les régions qui serontépargnées et celles qui sont menacées.
Pour ces dernières par une approche quantitative on déterminerales temps de transit et les teneurs parvenant à la nappe, ce qui donneraun ordre de grandeur des délais avant contamination et de l'importancede celle-ci.
• Si certaines de ces estimations s'avéraient trop imprécisesdans des cas limites par rapport aux normes ou au temps d'amortissementdes investissements, l'évolution des teneurs en nitrates de la nappe de la craieen fonction du temps pourrait être simulée.
Le choix judicieux des parcelles-types dont le sous-sol sera inves-tigué justifiera qu'ensuite on extrapole les résultats acquis à l'ensembledes régions de mêmes caractéristiques agricoles et hydrogéologiques pour aboutirà une carte de la vulnérabilité de la nappe de la craie à la pollutionpar les nitrates d'origine agricole.
»••/•••
- 4 -
2 - TRAVAUX ET MESURES REALISEES
2. Î . -
Deux parcelles dont on connaît l'historique des pratiques cul-turales ont été choisies par la Chambre d'Agriculture de l'Eure sur le plateaude St-André, Tune dans la zone de nappe peu profonde et à fortes teneursen nitrates, l'autre dans la zone de nappe profonde et à faibles teneurs en ni-trates .
Sur chacune de ces deux parcelles, un forage a été effectué
afin de réaliser le profil nitrate de la zone non saturée à l'aplomb de ces deu,parcelles.
Ces profils nitrates ont été traités essentiellement à l'aide du pro-gramme du WATER RESEARCH CENTER (W.R.C.), afin de déterminer les vitessesde descente des nitrates à travers la zone non saturée et l'évolution des te-neurs de l'eau de la nappe dans les années à venir ;
Le schéma de la figure 1 rappelle 1'hydrogëologie de la zone étudiée.Les figures 2 et 3 donnent la situation de chacun des deux sites sur fond decarte piézométrique et sur fond de carte de teneur en nitrates des eauxde la nappe en 1982.
2 . 2 . - Cho¿x dz& deux ¿¿tzi> &t hUtotUque. du travaux cuttunaux :
a) SZte. 1 :
- Zone de nappe peu profonde et à forte teneur en nitrates
. commune, de. ILLIERS-L'EVEQUE
. piopuLéJbxÂJie. - zxploltant : Wi. MERCIER
. pa/iceZte. díte. de¿ HiebleM, ¿upeAllcZe. 19 ha.
. plan de. JbÂJbxaJJjon aux. 1/25.000 i,wi la. ¿¿guAe 4
ST- ANDRÉ
Eau riche en nitrates Eau peu chargée en nitrates
Iton EureSurface dela nappe
1 i
A 1 • 1 , 1 . 1
Faille
Figure.1- Schéma hydrogéologique du plateau
de Saint André
m¿$&ktoainville, . ^ ^ . ¡ J ^
P K ^ - * GI led liiHwtwVytiÄsJt<^i\ •/ >
, ' a - ™ « •sit**' "-Vi: '?^>.-J*p|«s|s « , i • \ i " B dp* - j*-_ . __- -i? * Fi«* m >^
^
U Santa è t
g u r e . 4 - Situation du site S .1
Vignn'du Moulin
• V * • • / { • '- I . S*Wr-V:'OUlis*
" fi\ ^_- leWal Leger ^ -j ^ * .
» rT« f ¿-%<gf!" x ' . V Ï ^ ^ « ^ ^ ^ , ¿íg^
Echelle 1/25 000•'.-/- •"•-«•... V 7 ^ . / V
- 9 -
L'historique des travaux culturaux sur cette parcelle est donné
au tableau 1 et à la figure 5.
TABLEAU 1 : HISTORIQUE DES TRAVAUX CULTURAUX SUR LA PARCELLE DU SITE 1
. Année ,
: 1972
: 1973
[ 1974
: 1975
: 1976
' 1977•: 1978
: 1979
! 1980
: 1981
: 1982
CultuAZ
blé
blé
blé
maïs grain
blé
maïs grain
blé
blé
, mais grain
: blé
: blé
\zot& total.
(Kg 1 ha)
130
120
140
175
140
170
160
: 160
'. 170
: 190
: 191
nznd <ime.nt
qx/ ha
60
59,5
63
75
35
78
70
: 61
' 55
: 69
: 73,5
K&txLdui,
broyés
broyés
broyés
broyés
paille• retiréebroyés
: broyés
" broyés
. broyés
: broyés
' broyés
lHAÁ.QiXtÁ,On
(en JiUZ.-Aout) '
(en mm)
•
•
120
40 :
120
' 120 \
: 30 :
Marnage : 72 11 ha en 197S
. Avant 1972, parcelle divisée en deux ; la répartition des assolements
n'a pas été notée
• •*/•••
Figure.s- Historique des doses d'azoteépandues sur le site 1
Azote total en K g / H a
so too 150 200 250
1982
1981
1980
1979
1978
1977
1976
1975
1974
1973
1972
BretagnollësV^Figure.6- Situation du site S.2
la Fond daAp.tit* Vill» U' . i-*"^
V . . Z ^ ^ " ^ - ^ ^ « * 7 *
, \Ö R J T U..«r.t,V^-
/'Î6 ^ / U v ¡ l b \ ^
.5r/ /v. u
- 12 -
TABLEAU 2 : HISTORIQUE DES TRAVAUX CULTURAUX SUR LA PARCELLE DU SITE 2
Année
: 1950 :
: 1951 :
: 1952
: 1953 :
: 1954
: 1955
: 1956
: 19.7
: 1958
1959
: 1960
: 1961
: 1962
: 1963
: 1964
: 1965
: 1966
: 1967
: 1968
: 1969
: 1970
: 1971
: 1972
: 1973
: 1974
: 1975
: 1976
: 1977
: 1978
: 1979
: 1980
: 1981
: 1982
: 1983
CuZtusie.
blé
moutarde
blé
escourgeon
Kzotz total ''
(en Kg/ha) :
15 :
37 :
17 :: 15 :
betteraves à graines 70 :
blé •
orge
orge
moutarde
blé
orge
luzerne
luzerne
blé
blé
: orge
: lin à graines
: blé
: blé
: . mais
: blé
: orge
: luzerne
: 1uzerne
: blé
: blé
: maïs :
: blé
: blé
: maïs
: blé
: blé
: pois
: blé
20
: 35 :
: 60 :
80
: 93
: 60
: /
/
: 80
: 128
: 75
: 80
: 128
: 140
: 130
: 125
: 100
: /
: /
: 120
: 180
127
: 175
: 60
: 112
: 180
: 158
: /
: 120
RlàiduA
enfouis :
enfouis :
enfouis :
enfouis
enfouis+fumier :
enfouis
•i .
ii ,
H ,
enlevé :
enfouis :
enfouisii
H
brûlé
enfouisH
H
H
H
•••
. ••
. •*
" .
• ••
• <*
Re.ndme.nt&
(en qx/ ha) ''
13 :
42 :
48 :
33 :
12 :
41 • :
38 :
7,8 Tonnes :
8,6 Tonnes :
41 :
45 :
46 :
12 :
46 :
57 :
4947 :
11,4 Tonnes :
10 Tonnes :
59 :
32 :
26 :
: 58 :
71 :
53 :
: 52 :
: 56 :
: 53 :
de 7933 â 1949 : Kotatconà ¿cuUant n.<Lxitn.zh. production tzaumzt> ou bztteAavz* àdeAAl&ie. blé. duuvLznz OKQZ avzc dz¿> ¿umuJiz-b dz V ondAz de. í5 à 30 unÀXzà.
Figure.i- Historique des doses d'azoteépandues sur le site 2
Azote total en K g / H a
50
i
100 150 200
1983
1982
1981
1980
1979
1978
1977
1976
1975
1974
1973
1972
1971
1970
1969
1968
1967
1966
1965
1964
1963
1962
1961
1960
1959
1958
1957
1956
1955
1954
1953
19S2
1951
1950
- 14 -
fa] SUe. 2 :
- Zone de nappe profonde et à teneurä relativement faibles en ni'trates.
. commune. : UOUSSEAU-UEUV1LLE
. pn.ophMta,iJi-e. exploitant : Wi. VUVAL
. plan de. ¿Ztaation au 1/25.000 à la &<LguA.e. 6.
L'historique des travaux culturaux sur la parcelle du site 2est donné par le tableau 2 et la figure 7.
2.3.- Ré.aZ¿Aat¿un de¿ fcofaiQeA zt d u
Les deux forages pour l'établissement du profil des concentrationsen nitrates de l'eau du milieu non saturé ont été réalisés en carottagecontinu. Les deux forages ont été poursuivis jusqu'au niveau piëzométriqueet les profondeurs atteintes ont été de :
. ¿Uz I, ILLÍERS-L'EVEQUE : 22,50m
. ¿Ue. 2, MOUSSEAUX-NEUI/ILLE : 75,00m.
Les échantillons pour dosage des nitrates de l'eau intersticielleont été prélevés sur les carottes mêmes, conditionnés aussitôt et trans-portés au Laboratoire Agronomique de GARGENVILLE. Les fréquences de prélè-vement d'échantillon ont été de :
SI (ILITERS-L'Et/E£UE) :
de 0 à 15m : 1 échantillon tous les 50 cm = 29 échantillons
de 15 à 22,50m : 1 échantillon tous les mètres _ 8 échantillons
•••/••*
- 15 -
S 2 [MOUSSEAUX-UEUVILLE) :
de 0 à 15m
de 15 à 25m
de 25 à 6Om
de 60 à 75m
1 échantillon tous les 50 cm =
1 échantillon tous les mètres =
1 échantillon tous les 2 mètres
1 échantillon tous les 3m =
30 échantillons
9 échantillons
17 échantillons
5 échantillons
2.4.- Foàmatiqnb fizncon&ié.z¿> eX n¿veau_j£¿&zomérüu.que. :
Les coupes des formations rencontrées par les deux foragessont données par les tableaux 3 et 4 ci-après.
TABLEAU 3 : Coupe du sondage carotté au SI (ILLIERS-L'EVEQUE )
tout venant et limon brun gris clair
cailloutis de petits silex (2 cm maxi) ferrugineux
sable très argileux rouge
sable argileux roux
argile roux à silex
sable fin gris verdâtre
argile à silex
craie à silex
craie blanche jaunâtre un peu argileuse tendre
à silex noirs, nombreuses traces d'oxydation
craie blanche jaunâtre argileuse très altérée
et oxydée à silex noirs en débris.
dz 0 à 22,50 =
0 5"
(UOJlOttiZK.
doublz.
pzxtz pa/L-tizttz
d1zckan-tUZon
dz 9 à 70,2m.
0 -
0,9 -
0,95 -
1,25 -
4,0 -
7,0 -
8,5 -
10,7 -
15,25 -
0,9m
0,95m
1,25m
4,0 m
6,0 m
8,5 m
10,7 m
15,25m
17,5m
17,50 - 19,80m
20,00 - 22,50m : argile jaune rouille à silex noirs, échantillons
très remaniés.
Le 28/09/19&3 = niveau pZezomit/Uque. dam Si : 17,00m. « « * / • • •
- 16 -
0 - 5,0m = iofié. à. ¿ec
0 6"
COAOttLeA ¿ÂMplZ.
5 - 7,5m = 0 6"
bouz GS 550
axn.otJ.eA. doublz
0 -
0,8 -
1,8 -
7,5 -
8,2 -
12,0 -
0,8m
1,8m
7,5m
8,2m
12,0m
17,0m
17,0 - 25,8m
TABLEAU 4 : Coupe du sondage carotté en S2 (MOUSSEAUX-NEUVILLE)
limon jaunâtre
limon jaune roux à silex
argile à silex jaune roux à gros silex
craie molle jaunâtre à silex plus abondantsque la craie
craie blanche avec quelques silex en rognons
craie blanche tendre à rares petits silexgris noirs en rognons avec traces d'oxydationdans les fissures
idem, mais avec craie finement fracturée
au carottage
craie blanche tendre ä rares petits silexgris noirs en rognons avec traces légèresd'oxydation, fissure verticale à 30m,points noirs de manganèse
banc de silex noirs en rognons
craie blanche dure à rares silex noirs
silex noirs en gros rognons
perte de circulation, pas de carotte
silex noirs en gros rognons
argile brune et rouille
craie grise granuleuse à grains noirs
craie dure blanche légèrement grisâtreà bancs décimêtriques de silex
craie blanche à silex noirs en rognons moinsabondants ; environ 10 % de silex.
7,5 - 75 ,7 m :
0 5",
c.aAottÁ,<¿A double.
damant & pasitÂA
de 39m.
¿0,0
35,6
35,7
36,6
36,9
37,5
37,7
37,9
38,1
- jD,om
- 35,7m
- 36,5m
- 36,9m
- 37,5m
- 37,7m
- 37,9m
- 38,1m
- 49,3m
49,3 - 75,1m
Le 26/09/1983 = niveau plzzome.tAA.que. danà S2 = 70,25m.
« • • / # • •
- 17 -
2 . 5 . - QeAçJùption dz¿ p/iofcitt, nWiatu
Pour chaque échantillon prélevé, le Laboratoire Agronomique S . A . S .de GARGENVILLE a déterminé :
. Vhumidité, mcuiiqaz : zn % ou zn poixU d'mus., en gflOOg
de. tzwiz
¿a tznzuA en azoto. ¿ou¿ lotuna. d'ion nÀAnxite. : en mg/100g
de. twii
. ta. tcneuA en azote, ¿oiii, lonsnz d'ion amoniwn :
en mg/IOOg de. tenjie. ¿ëcne.
Ces résultats sont donnés à l'annexe 1.
Les teneurs en nitrates et en amoniaque de l'eau intersticiellede la zone non saturée sont alors données, à partir des données brutesci-dessus par les expressions :
. teneur en N 0 3 : poid¿ d'azote, ¿otti iofmz W 0 3 (en mg/100g
cíe t.¿) x 106 x 4,43
poixU d'eau (en g/1OOg de t.&.) x 10
teneur en NH^ : poixU d'azote ¿ou¿- lotume. UH4 (en mg/100g
dz t.¿) x TO6 x 18
2
dUi d'zau (en g/WOg dz t.&) x 10
Les deux profils des teneurs en N03 et en NH4 dans Teau intersti-cielle de la zone non saturée sont ainsi donnés ci-dessous par les tableaux3 et 4 et les figures 8, 9, 10 et 11.
• • • / • • •
- 18 -
Une donnée importante n'a pas pu être mesurée durant les tra-vaux, la teneur en nitrates de Veau de la nappe, du fait de l'absencede matériel de pompage approprié (pompe, ¿mmzngie. de. peJxt dôunë-tte, eXc...).
On peut cependant remédier aisément à ce manque car plusieurséchantillons ont été prélevés à des cotes inférieures au niveau statiquede la nappe : (6 éckantUlonA en S1 et î en SI). On peut considérerque dans la nappe, les teneurs en nitrates de l'eau de rétention (ou eau.¿Yi£eA¿£Lc¿eLte.) et de Veau gravifique, sont en équilibre et Von va donc •estimer que les teneurs en nitrates de Veau de la nappe sont égalesaux teneurs moyennes des échantillons prélevés sous le niveau piézométrique,soit : .
. teneur en NOg de Veau de la nappe en SI :
32,5 mg/¿ [6 dexnlehj, éckcnvUtíum)
. teneur en NO- de Veau de la nappe en S2 :
73,5 mg/l {2 deAnleAA ZchantLtioni)
La zonal i té des teneurs en nitrates de la nappe de la craiesous le plateau de St-André est bien confirmée. Rappelons cependant que ces deuxvaleurs ne sont .que des estimations reposant sur l'hypothèse énoncée ci-dessus.
•••/•••
TABLEAU 5
- 19 -
Profil observé des teneurs en azote de l'eau 1nterst1cie11ede la zone non saturée sur le site 1
! PROFONDEUR Ä ]
: (M) :
: .4 :
: .9 :
: 1.3 :
: 1.8 :
: 2.3: '2.8 :
: 3.3: 3.8: 4.3 :
: 4.8: 5-3: 5.8: . 6.3
: 6.7
: 7.5
: 8.0
: " 8.5
: 9.0
: 10.2
! 10.5
: 11.0
: 11.3
: 11.8
: 12.3
: 12.8
: 13.3
: ' 13.8
: 14.3
: 14.8
: 15.3
: 16.3
: 17.3
: 18.3
: 19.3
: 20.3
: 21.3
22.3
N03 •
(MG/L) :
191.5 :
77.3 :
53.8 :
62.8 :
72.6 "
79.8 :
79.9 '
67.5
33.6
30.6
12.0
14.0
30.0
21.0
37.0
47.3
54.1
55.4
: 25.8
: 24.4
36.5
: 30.9
: 63.8
: 43.0
: 40.6
: 41.5
: 36.0
36.5
: 35.9
: 32.6
: 24.8
: 32.5
: 48.5
: 12.0
: 35.1
: 35.4: 31.3
N-N03 '
(MG/L) :
43,0 :
17.5
12.0 :
14,0 :
16,5
18,0
18,0
15.0
7.57,0
2.5
3.0
7,0
4.5
10,5
12,0
12,5
6,0
5,5
8,0
7,0
14,5
9.5
9,0
9,5
8,0
8,0
8,0
• 7,5
: 5.5
: 7,5
: 11,0
: 2,5
: 8,0
: 8,0
! 7'°
NH4 ;(MG/L) :
4.7 :
0.0 :
0.7 :
1.0 :
2.2 :
0.0 :
2.0 :
1.7 :
3.1 :
4.5 •
0.0 :
15.6 :
0.5 '
2.23.2
2.9 :
5.7
4.7
2.9
0.8
1.4
2.5
3.0 '
: 2.4
3.1
: 2.2
: 0.4
: 2.3
: 0.6
: 0.0
0.0
: 0.0
: 0.0
: 0.0
: 0.0
: 0.0: 0.0
N-NH4 "
(MG/L)
3,5
0.0 :
0.5 :
11,50,0 :
1.5
1.5
2.5
3,5
012,0
0,5
1.5
2.5
2.0
4.5
3,5
2,0
0,5
1.0
2.0
2.5
2.0
2.5
1.5
0,5
2,0
0,5
0,0
0.0
0,0
0,0
0,0
0,0
: 0,0
0,0
N TOTAL [
(MG/L) :
46,5 :
17,5 :
12,5 :
15,0 :
18,0 :
18,0 :
19,5 :
16,5 :
10,0 :
10,5 :
2.5 :
15,0
7,5 :
6.0 :
11,0 :
• 12.5 :
16.5 :
16,0 :
8.0 :
6.0 :
9.0 :
9,0 :
17,0 :
: 11,5 :
: 11,5 :
11,0 :
: 8,5 :
10,0 :
: 8.5 :
: 7,5 :
: 5,5 :
: 7.5 • :
: 11,0 :
: 2,5 :
: 8,0 :
: 8,0 :
: 7,0 :
* cote, de ta. (xue du atviottu
TABLEAU 6 : Profil observé des teneurs en azote de V e a u ir.tcrsticielle
de la zone non saturée sur le site 2
\ PROFONDEUR «
: (M)
: .50: 1.00
1.50: 2.00: 2.50: 3.00: " 3.50: 4.00: 4.50: 4.80: 5.30: " 5.80: 6.50: 7.00: 7.50: 7.80: 8.30: 8.80: 9.30: 9.80: 10.30: 10.80: 11.30: 11.80: 12.30: 12.80: 13.30: 13.80: 14.30: 14.80: 15.60: 16.30: 18.00: 19.uu
'. 20.00
'. 21.00
'. 22.00
23.00
! 24.00
! 25.00
27.80
\ ' 30.00
'. 33.30
\ 35.30
! 43.30
! 45.30
47.30
\ 49.30
! 51.20
\ 53.30
\ 55.30
'. 57.30
\ 59.30
\ 62.30
[ 65.00\ 68.30
\ 71.30
[ 74.30
N03 :
(MG/L) :
53.00 :
10.00 :
14.00 :
54.00 :
49.50 :
21.00 :
27.00 :
22.00 :
35.00 :
47.00 :
49.00 :
40.00 :
28.50 :
41.50 :
29.00 :
57.50 :
113.50 :
78.00 :
17.50 :
65.00 :
50.50 :
55.00 :
22.50 :
87.50 :
63.00 :
76.00 :
67.00 :
84.00 :
67.00 :
74.50 :
78.00 :
96.00 :
62.00 :
G7.Ù0 :
81.00 \
. 69.00
. 101.50
. 56.00
. 57.00
. 60.00
. 49.00
49.00
27.00
62.00
29.00
27.50
23.50
\ 40.00
\ 36.00
\ 30.00
\ 36.00
. 36.50
\ 68.00
\ 21.00
17.00
10.00
\ 13.50
13.50
N - N O 3 \
(MG/L) :
12,0 :
2,0 :
3,0 :
12.0 :
11,0 :
4,5 :
6,0 :
5,0 :
8,0 :
10,5 •
11.0
9,0 :
6,5
9,5 :
6,513,0
25,5
17,5
4,014,5
11,5
12.5
5,020,0
14,0
17,0
15,0
19.0
15,0
17,0
17,5
21,5
14,0
15,0
18,5
. 15,5
. 23,0
. 12,5
. 13,0
. 13,5
11.0-11,0
6,014,0
6.56,0
5,5
9,08,07,08,0
8,0
15,0
4,54,0
2.53,0
3,0
N H 4 '
(MG/L) :
16.6 :
15.2 :
10.8 :
13.5 :
15.8 :
20.2 :
15.2 :
15.0 :
39.0 :
18,0 :
12,6 :
0.0 :
0,0 :
0,0 :
0,0 :
0,0 :
0,0 :
0,00,0 :
0,0 :
0,0 :
0,00,0 :
0,00,00,00,00,00,00,00,00,0 :
0,0
0,0
0,0
: 0,0
: 0,0
: 0,0
: 0,0
. 0 ,0
0*0.
0,00,0
0,00,00,0
0,0
0,00,00,00,0
0,0
0,0
0.00.00,00,0
0,0
N - N H 4 \
(MG/L) :
13,0 :
12,0 :
8,5 :
10,5 :
12,0 :
15,5 :
12,0 :
11,5 :
30,0
14,0 :
10,0
0,00,00.0
0,00,00,0
0,00,0
0,00,0
0,00,00,00,0
0.00.00,00,00,00,00,0
0,0
0,0
0,0
: 0 ,0
: 0,0
: 0,0
: 0,0
: 0 ,0
SiSL
0,00,0
0,00,00,0
0,00,00,00,00,0
0,0
0,0
0,0
0,00,00,0
0,0
N TOTAL ]
(MG/L) :
25,0 :
14.0 :
11,5 :
22,5 :
23,0 :
2,0 :
18,0 :
16,5 :
38.0 :
24.5 :
21.0 :
9.0 :
6,5 :
9.5 :
6,5 :
13,0 :
25,5 :
17,5 :
4,0 :
14,5 :
11,5 :
12,5 :
5,0 :
20,0 :
14,0 :
17,0 :
15,0 :
19,0 :
15,0 :
17,0 :
17,5 :
21,5 :
14,0 :
15,0 :
18.5 ;
: 15.5 ':
: " , n :: 12.5 :
: 13,0 :
: 13,5 :
îi.o ;6,0 \
14,0 \
6,5 ;
6,o ;5.5 ;
9,0 ;
8,o ;7.0 ;
8 , 0 •
8,0 \
15,0 \
4,5 '
4,0 \
2,5 !
3,0 !
3,0 ]
Figure.s- Profil observé des teneurs en azote dans l'eauintersticielle de la zone non saturée
sur le site S . 1
NO3 (mg/l)
SO
N H 4 (mg/IJ
50
ir
oCEO .
N.S
Figure.9- Profil observé des teneurs en azote dans l'eauintersticielle de la zone non saturée
sur le site S.1
15
N. total ( mg/ l )
20 25 30 50
tu
Ulazou.oera.
10
15
20
25
N.S
Figure.10- Profil observé des teneurs eh azote dans l'eauintersticielle de la zone non saturée
sur le site S . 2
5 -
10 -
20 -
30 -
50 •
60
70
N03(mg/ l |
50 100 0
(mg/ll
50
N.S
Figure.11- Profil observé des teneurs en nitrates de l'eauintersticielle de la zone non saturée
sur le site S . 2
N. total (mg/l)
20 30
5 •
10 •
20-
tuer 30UJ
o
oaa.
40-
50
60
70 N.S
- 25 -
3 - LA MODELISATION :
L'utilisation du modèle "rUMatz" du WATER RESEARCH CENTER (W.R.C)va être conduite dans le but, d'une part, de déterminer la vitesse de descentedes pics des profils nitrates et d'autre part, de prévoir l'évolution du pro-fil et les teneurs arrivant à la nappe dans les années à venir.
La description de ce modèle et le détail des résultats qu'il a fournisont donnés en annexe.
4 - ETUDE DU PROFIL NITRATE S2 (MOUSSEAU-NEUVILLE) ET CONCLUSION DE L'ETUDE :
La modélisation fiable de ce profil de 70m par le modèle du W.R.Cnécessiterait un historique des travaux culturaux et des fertilisationssur environ 2 siècles, aussi nous allons le traiter par des méthodes plus clas-siques à l'aide des résultats obtenus par la modélisation du profil SI.Ceci va permettre de répondre à une des questions essentielles : quand les te-neurs en nitrates de la nappe en S2 vont-elles atteindre et dépasser 50 mg/1 ?
La modélisation du profil SI à mis en évidence une vitesse de descentedu profil de 35 cm/an. Cette vitesse semble assez générale dans la craiepuisqu'elle est sensiblement égale à celle mise en évidence sur des profilsréalisés dans la craie du bassin de LONDRES ou en CHAMPAGNE.
Sur le profil S2 (F-cg. 10 e£ 11), on n'observe de 28 à 70m que deuxpics isolés (fizpoAant chacun ¿U/L un ¿zut zcha.YVtUtt.on anaZy¿z) dépassant 50 mg/1.Tout le reste du profil ne dépasse jamais 40 mg/1, sauf entre 28 et 31moù les teneurs sont comprises entre 40 et 50 mg/1. Par contre, au-dessusde 28m, les teneurs en nitrates dépassent partout 50 mg/1 (en tznant compte.dz¿ tznzwu zn M A à l'exception de quelques rares niveaux ne représentantqu'une épaisseur cumulée d'environ 4m.
- 26 -
Compte tenu de la dilution se produisant lorsque l'eau intersti-cielle, ou de rétention, de la zone non saturée arrive dans la zone saturée,dilution résultant :
. du volumz d'eau plui JmpoKtxmt : la totalité dz& v¿de¿de. la ¿onmatLon y ¿ont nzmpli& d'eau ;
. de. la d¿&pesu¿on molzculcU/izdz V appottt zn nitAatz ¿U/L une.toU.no. zpaJj>i>zux dz la nappe., zpaZàizuA. dJLfâJLoJULz a appAzhzndzn. ;
. dz Vzntha¿nzme,Yit dz& YiítAotzt> vzn¿ l'aval hydAauLLquz¿ou& V z&hzt dz V écoulemznt dz la nappe/
les teneurs de l'eau de la nappe ne pourront être qu'inférieures aux teneursmesurées sur le profil de la zone non saturée, dans une mesure, cependant,qu'il est difficile de préciser dans l'état actuel de nos connaissances (n.z-che/ichz& CLctuzlZzmznt zn cowu &uh. cz pfioblzmz eux. B . R . G . M . ) .
On peut donc estimer, au vu du profil S2, que la tznzun zn HO^dz ¿'eau dz la nappz nz dzpad&eAa pou> 50 mq/t ou mhaz 40 mq/l avant UOAAAUZZ
à ¿'¿nteAjacz, à 70m dz pio^ondzun., dz la zonz da pnojiL iltazz, zn Szptzmbtiz1983, au-dz&Aui dz 28m. La distance à parcourir étant ainsi de 42met la vitesse de descente de 35 cm/an, Iz dzlal d'aAAÀvzz z&t dz MO an&.
Cependant, cette prévision, qui peut paraître optimiste si l'on pro-jette de raccorder les réseaux d ' A . E . P chargés en nitrates de l'Ouest du.pla-teau de St-André sur des réseaux ou des captages de l'Est du plateau encorepeu chargé en nitrates, dott ztn.z con&¿déAzz avzc. pnudzncz.
En effet, les profils nitrates réalisés, de même que leur modéli-sation ne concerne que les nitrates absorbés par l'eau intersticielleou eau de rétention de la zone non saturée et ne tiennent pas compte des apportsvraisemblables à la nappe de nitrates transitant par l'eau gravifique de l'in-filtration efficace, celle-ci atteignant la nappe à des vitesses incompara-blement supérieures, même en milieu poreux non fissuré (de. quelque* cm à 1mpaK JOUA : N . VESPRE1, Cl. MEGNIEN - 7973 ; M.' VAUCLÎN, J.V GAUVET, H. JEGAT,G. VACUAUV - 1976 ; J .P. VELHQME, A . LEVASSOR, A. TALBOT - 1978 ; ?h. LAFFITE,
1980 ^'
• • i / • • •
- 27 -
Les proportions respectives de nitrates utilisant l'un ou l'autre
de ces cheminements, ou autrement dit, les mécanismes d'échanges de soluté
entre les deux phases de l'eau (zaa dz fiztzntion - zau gfiewl^lquiz) ne sont
pas encore bien connus actuellement (n.zckzfichz& de. l'ïn&tltut de. MC.carU.quz
du FZuUdzà dz Gfiznoblz).
On peut, en tout cas signaler que dans la zone Est du plateau
de St-Andrë, les teneurs de l'eau de la nappe, tout en étant inférieures
à 50 mg/1 ( C . M . A . ) , sont cependant d'environ 20 à 30 m g / 1 , soit relativement
importantes (du. mzmz oh.dh.z quz Iz rUvzau. guûdz : 25 mg/l) et semblent,
au vu des analyses réalisées depuis 1975 (H.QJ>ZCHJL dz quaZÂXt du zaux ¿outzn-
tuti.nzt> du. dzpaAtzmznt dz Z'EUAZ zt anaZy¿z& dz i>un.\) zUJjan.cz dz& ca.pta.gza
paA la V.V.A.S.S.), augmenter de 0,5 à 1 mg/1 par an. Si ce taux d'augmentation
se maintient, la C M . A . de 50 mg/1 de l'eau de la nappe de l'Est du plateau
de St-Andrë sera atteinte dans un délai de 30 ä 50 ans, ce qui est cependant
un laps de temps suffisant pour mettre en oeuvre et amortir des réorganisations
de réseaux d ' A . E . P .
Le transfert des nitrates vers la nappe doit donc être approché,
en outre, par des analyses d'eau de la nappe extrêmement fréquentes et régu-
lières (7 à 1 paA ¿zma¿nz) sur des sites à occupation du sol différente
(CUJUHAZA, bol&, patuAz¿) et oü T o n connaîtra la succession des pratiques cul-
turales ; ceci doit permettre de compléter notre connaissance des mécanismes
de transfert en quantifiant les volumes de nitrates transitant à l'échelle
d'une année, voire d'une saison, c'est à dire les nitrates entraînés et attei-
gnant la nappe par l'infiltration efficace.
MONT-SAINT-AIGNAN, DECEMBRE 1984,
Collaboration : D. JAUFFRET
J.J. SEGUIN - R. PANEL Ingénieur Hydrogéologue au B . R . G . M .
J . P . HOLE
B I B L I O G R A P H I E
J .F . ARANYOSSY "Con&Ubuution a. ¿uztudz du ^Aani^eAti d'zau zt dz ¿oluiu
dan& ¿a. zone, non ¿atuAzz pan. t/uaçxigz c.atioviiqu.z oX U>oto-
p-cqae", thlùz 3mz cycJLa, U.YIÍVQAAÁJ:Q. PARÎSl/T, Scptembuz Î91Î,
RAPPORT B . R . G . M .84 SGN 148 EAU : "Lu vuMuitu danà ¿u ÜJXUX ¿outeAJuUneA, constat du
cubion, pfu.ncJ.paZu ztadu <¿X pfiOQficmmu de. fizch2Ac.hu
an couAA au. SGN" - Fév^uceA 79S4.
J . P . DELHOMME, A. LEVASSOR,et A . TAL BOT : "Modele dz ¿ùmudicutLon du H U A O U A C U en zau da beuiln
dz t'Qinz", EcoZz NcutLonaZz Su.pfrU.zuAz du Ulnu dz
CzniAZ d'Jn{¡ohincutiqu.z Gzolog¿quz,
N. DESPREZ, etCl. MEGNIEN : • "Hydxogzologtz dz la Bzaucz", buZlztin du B . R . G . M . , llmz iz/Uz,
¿zctlon III, n"3, p. 797 a 277, 7973.
•*• / • • •
Ph. LAFFITE : "Con&Ubutíon à l'étude, dz¿ tuanAfieAtf, d'eau zt de. ¿olutzidan& ta zone, non &atun.zz pan. t/iaçagz l&otopX.quz et ccutLon¿que.,en néQ-üne. de. pluv¿o&ÁJ:£ natuAeZZe.", tkue. lerne. cycZz,
PARIS I/I, Mal 19S0.
M. VAUCLIN, J . P . GAUDET,H . SEGAT et G . VACHAUD :• "•^aJUme.ntcution de. nappe, libne., œo<LC ou ¿am
de. .pottuant. Aspecto phy¿¿que¿ et. ¿únüZation" ; Tn&tübutdz mécanique., UnLvetuité SclzntZ&lque. eX Mdlcale, dz Gh.znoblz,dam, So&lztz Hydfiotzchnique. dz V/vanaz, Xll/e. jou/inzz& dz V hy-dhjaullquz, PARIS, I976.
A N N E X E
PRESENTATION DU MODELE DU WATER RESEARCH CENTER
TABLE DES MATIERES DE L'ANNEXE
TEXTE
BIBLIOGRAPHIE
TABLEAUX HORS TEXTE
- 1 -
1 - PRESENTATION DU MODELE DU WATER RESEARCH CENTER
Le modèle sera présenté principalement du point de vue des hypothèseset des conceptions qui le fondent et en délimitent le champ d'application.La justification deces hypothèses est exposée dans le rapport techniquedu W.R.C. {Kli. 5).
La pertinence du modèle relativement aux objectifs fixés,en particulier ceux de prévision, sera discutée après analyse des résultatsobtenus.
î./.-
Le modèle permet de suivre l'évolution d'un profil d'azote
le long d'une verticale de la surface du sol à la nappe.
Le pas de temps est annueZ ; les variables nécessaires en fonctionnement
du modèle sont :
annu.ziZ.ZA ;
do¿>U> d'<Ln.QK.aJUi appLíqaíu cliaque. année. ;
- ¿<u
Le programme comprend deux fonctions indépendantes
- ime ^onatÀjon pfiodu.ctA.on azote. ;
- une fonction
- 2 -
a) Production d'azote :
1).La transformation de la forme ammoniacale des engraisen forme nitrique est supposée totale, de même que celle de l'azote organiquedu sol.
al) Sous culture annuelle :
2). Il est considéré que l'azote lessivé représente un certainpourcentage de l'azote annuellement épandu. Se référant aux travaux de Kolen-brander, les auteurs (-tëtf. 5) fixent ce pourcentage à 50 % et le fractionnementen trois parts :
- 30 I lm>&Jboe\ la pimWiz. annêz ;
- 15 % " la dexvUhne. " ;- 5 ! " la. friolblzmz. ".
(ce¿ chifáfLtu, ¿ont avpliqu.ti> aux C2AQ.OI.IIA <L£ di^èAinf ¿dion lu
b) Transfert :
7). La migration de l'azote nitrique est purement
et il n'y a pa¿> d'apports lat&iaux,
2) . Le déplacement s'effectue dans un milieu homogène.,
à doublz ponoAÁjté. ; les auteurs distinguent en effet :
- une "poKo&ÂXi de. ¿¿¿¿g/ie, " où la circulation de Veauest rapide ; une fraction des précipitations efficaces,déterminée en fonction des fluctuations observées de la nappe,emprunte cette voie.
- 3 -
" une "pofio&ÂXz ¿nteAgA.anulaJA&" caractérisant la matrice poreuse ;on y trouve l'essentiel de l'eau infiltrée et du soluté.
L'eau JLn{XXÂh.e\e. et le¿ maá¿e¿ de. ¿oùité. empruntant l'une. eJL l'aut/ie.vole, ¿ont &uppo&ze¿ êJJiz dan& le. tappoit de. eu
3) . Dans la matrice poreuse, le long de la verticale considérée,les masses d'azote sont concentrées en des noeuds dont l'espacement est cal-culé en fonction de l'intensité des précipitations efficaces et de la poro-sité "¿nteAghanulaviz" (c¿. VZg. Í). Chaque année, il y a déplacement de l'inté-gralité des masses d'un noeud : vers le noeud suivant : l + 1. [e.&&<¿£ p¿&ton).Le premier noeud est alimenté par la fonction production azote ; le dernieralimente la nappe.
Pour atténuer le mécanisme "piAton", un 2.jh<it dJUpun&ij est prisen compte. Dans la version originale du modèle, appliquée à la craie du bassinde LONDRES, le coefficient de dispersion retenu a été mesuré en laboratoire.Cette valeur nous a servi ici de point de départ pour le calage.
4). Enfin, la migration vers la nappe se fait sans interactionavec une éventuelle fraction "nau. LLo.z, " l'équilibre de concentration étantsupposé établi.
Le modèle ainsi constitué est simple d'emploi, et peu coûteuxen temps calcul. Compte tenu des hypothèses faites, il ne prétend pas décrirela totalité des processus (convection, dlfäuuZon, dJL&poJulon, íchangu)qui conditionnent le transport de l'azote dans le milieu non saturé. Utilisépour reconstituer des profils observés, il permet notamment d'z&timzn.ZJX \)¿£<ut>z do. díplacmznt du p¿c¿ de. conczntsicubLon, oX de. díte/mlneA la datzd'awuvé.e. de. c&6 pla, a la nappe..
- 4 -
Figure 1 : SchímcutUation du t/ianófieAt dtí> nít/iatu dam, le. modèle,du W . R . C .
i ess i te.
contribution
du dernier noeudcontribution des fissures
(apport
DILUTION DANS LA NAPPE
INF = JLn{¿UUthx>JU.on f = fiiaction d*QJXU Àjfi^UJjiQ.2. empruntant
CO = potLO&ÁAz & = tunojuJi en eau
M (I)= mo64e d'azote, en noeud I danjd VQXXJU ¿nte/u>t¿¿LeLte.
M F = maó4e d1 azote. cAAc.uia.nt dan& ¿e¿ ^¿vJieM
C = concznt/Lotion tiuuZtante. au niveau de. ta nappe.
- 5 -
2 - ADAPTATION DU MODELE AUX CAS ETUDIES
L'existence de la forma amoniacale en quantités abondantesdans les premiers mètres des deux profils a imposé un traitement en parallèlede cette forme et de la forme nitrique pour tenir compte de la transfor-mation éventuelle de N H ^ + en NOj~ en cours de migration (c¿. Tig. 2).
D'autre part, le calcul du stock d'azote lessivable procède d'un point
de vue différent de celui des auteurs du modèle.
2,1. - Calcul du ¿tock d'azoto. annu.elZeme.nt
Chaque année, sur une période s'étendant de la région de la miné-ralisation de la matière organique du sol à la cessation de cette minérali-sation (ou à -i>on nxxZ.znti¿t>emznt t/iu ¿e.ni,¿ble.), c'est à dire approximativementde la fin de l'hiver à la fin de l'automne, le stock d'azote nitrique qui échap-pera définitivement à l'absorption par les racines et à l'interception à la mi-crofaune du sol aura été constitué par deux fractions :
- l'unz pft.ove.nant d<L VzngfiaJj, azoté, zpandu ;
- Vaatn.0. ¿¿¿uz de. la. m¿néAaLL&at¿on dz¿> ¿ub¿tance¿
on.Qanijqu.ej> du
oh.qanAjqu.ejt, ¿tabler [humu&]
," deA pne.te.de.nti, cuZtunaux
chaumes, )
. b¿oma¿6& : zn&embZe. du oA.gan¿t>m&¿ v¿vant¿ &1 aJLL
m&ntant en même, tempi que. ¿a cuttu/iz à pafitin.
de. Vazote, du e.ngtouu et de. l'azote, du ¿0¿
organique.
- 6 -
Figure 2 : Sc.he.ma ¿Ájnpti^lz du. cycle, dz ¿'azote, dam, le. &ol
RELIQUAT ANNUEL
V
C.S
•"> i O »4 f\_ Q
V *'
i-«- Ti, a b . .
„• non pnÀJte. en comptei £e modoZe..
- 7 -
En l'absence de résultats expérimentaux, la contributiondes sources organiques à l'enrichissement de la solution du sol en azote ni-trique est difficile à préciser et l'utilisation d'une équation de bilanen termes " d'e.ntn.ée¿ - ¿omtLu" conduirait à une incertitude non tolerablesur le reliquat cherché. En particulier l'estimation de la consommationdes cultures suppose de connaître, outre les rendements, les taux de consom-mation unitaire {Aim,i, pouK. un blé on admit que. ce. taux ut en moye.nne.de. 3 feg d'azote, pan. he.ctaA.e. et pah. quintal cíe QticüLn produit, mais en faaitil pzut vaJiieA de. 1.5 à 4 kg).
1.1.- Calcul:
. Il a été considéré que la quantité d'azote lessivée Spouvait être représentée par la somme :
+ d'un certain pourcentage K, de l'engrais épanduintégrant l'engrais directement lessivé et celui libéré après avoir été tem-porairement sous forme organique bloqué par les micro organismes du sol.
+ d'une fraction K2 de l'azote produit par :
. la mX.noAjali&ation du dibnZi végétaux e
plu¿ ou moÀjii, ÀjnpofLtantu &elon la cultuJio. ;
. Za mine/LotUation de. V huinuA qui. ¿e. poufuuit apnzt>
Aícoltz et qui pe.ut h.e.pné&e.nteA. la. moitié, de. la minén.a-
lUation annueliz.
S = Kj. N engrais + l . N minéralisé
Un intervalle de variation du coefficient K^ a été défini
ä partir des résultats obtenus par Remy et Hebert (4.2¿.4), confirment les ré-
sultats de Kclenbrander cité par Young (*.&£.5) ; ces deux auteurs montrent,
que pour un sol limoneux et sous culture de blé :
- le. coe.llicie.nt d'utilisation de VzngfiaiM ¿'établit
autouh. de. 50 % ;
- 8 -
la. Inaction JumobZXJL&z<L pan. la bloma&&z ut de. 1'on.dn.e.dz 90 % dont S § n.2minlfiaLUeAaLt la pn.<mWi<L ann&z ;
- le. n.oJUqwxt m¿n&ia¿ dan* le. ¿>ol apn.u ntcoltz <u>t dapouA. cznt (5 %). (5 %)
Les pertes sous la culture représenteraient donc 15 % environ
de la dose appliquée {iz&Alvaaa ut divUt/U^cation).
Un tel ordre de grandeur a été introduit dans le modèle comme point
de départ pour la phase de calage.
C'est un ordre de grandeur de la "m¿n&uxLUatLon d ' a w U & w ¿qÂ
qui a été également introduit (30 a 40 Kg d'azotn M / lux) et ajusté à l'aide
du coefficient K2 au cours du calage.
L'effet d'un retournement de prairie a été simulé de la même façon
que dans le modèle initial et en particulier le jeu de coefficients utilisé
est identique à celui du modèle, à savoir :
. 60 % à la première année
. 30 % la deuxième année
. 10 % la troisième année.
2 .3 . "
2 . 3 . 1 . -
Le déplacement de l'ion NH^ est traité en parallèle
avec celui de l'ion nitrique en tenant compte du comportement spécifique
de cet ion susceptible d'être absorbé et donc moins mobile que l'ion NO3 .
- 9 -
Rappelons que d'un point de vue théorique, la migration de l'ionNH4 est représentée par une équation formellement identique à celle appliquéeà i'ion NO3" à condition de supposer un processus d'absorption - dësorptiondescriptible par un isotherme linéaire (c¿. tableau / ) . La différence qui s'in-troduit par rapport au cas de NO«" est la multiplication de la porositépar un coefficient "R" appelé fiacteun. de netasid ; autrement dit, il y a ré-duction de la vitesse de déplacement et du coefficient de dépression,tous deux divisés par "R".
Un coefficient jouant le même rôle a donc été introduit dans le modèleutilisé : il atténue l'effet piston et le phénomène de dispersion et doitêtre considéré davantage comme un paramètre ajustable que comme un paramètresusceptible de prendre une valeur représentative du phénomène physique en jeu.
TABLEAU 1
EQUATIONS DECRIVANT LE TRANSFERT DES IONS NO3" et NH4"
- dans un miîieu poreux de teneur en eau uniforme
- avec transformation possible de NH4 en NO-, (coefifiiclent de nutAA.filcaJU.cn K.)
- avec prise en compte du phénomène d'adsorption - désorption supposé descrip-tible par un isotherme linéaire.
(1) oliv (D.grad (N03") - (N03").î)= $ W ¿ X ~ Kj_ (NH4+)
(2) oliv (D.g^d (NH4+) - (NH4
+).Î)= ?(NH4+ - Kj (NH-+) + f ^
** FT fot- et NH4 ) = concentration en masse / unité de volume
U = vitesse de Darcy
D = teneur de dispersion
S = quantité d'ions ammonium dans la phase solide
(en nvu&e pan unité de mane de¿ ¿oZJjdu)
= masse voluminique du milieu.
L'isotherme linéaire est du type : S = K.. (NH4 )Après transformation il vient, pour (2) :
(3) oliv (D.grad (NH4+) - (NH4
+).U),= R ( N H ^ > fcj
R = (1 + p .Kd) = facteur de retard
- 10 -
2.3.2.- Redéfinitign_des_ggrosités
. Dans le modèle initial, le milieu crayeux est schématiséà l'aide de deux types de porosités :
- une. pono&itz de.
- une. pofio¿¿££
En postulant que le rapport du volume d'eau circulant dans lesau volume d'eau "¿nt2Agia.viuJtaÂA.e." est égal au rapport de ces porosités,
les auteurs sont conduits à attribuer à la porosité de fissure une valeurtrès différente (75 %) de celle qui pourrait caractériser une telle porosité(î à 2 $), ceci pour expliquer les réponses de la nappe à la pluviométrieannuelle.
Pour lever toute ambiguité, il est préférable d'introduirele couple porosité de drainage - porosité de rétention. Le premier terme carac-térise une "macAopon.o¿¿tí" dans laquelle l'eau circule sous l'effet de la gra-vité ; quant au deuxième terme, il correspond à une "mlcAopofioàÂJil"où l'écoulement de l'eau, très lent, est induit par un gradient de potentielcapillaire prépondérent par rapport au potentiel de gravité.
Gardant l'hypothèse faite sur la répartition de l'eau infiltréeet désignant par / ^ f r a c t i o n de cette eau circulant dans la macroporosité,il vient alors : v
0 porosité de drainage
porosité de rétention
Connaissant la porosité globale mesurée, Pt, il est donc possible,
en se fixant JL , de calculer la porosité de rétention P ret nécessaire
en fonctionnement du modèle et contenant l'essentiel du soluté en déplacement
- 11 -
Remarquons que si l'on se fixe Á alors la valeur de la porositéde rétention est déterminée ce qui peut conduire, si  est trop fort,à une valeur peu réaliste de cette porosité ; inversement, en partant d'une va-leur Prêt, la valeur de /-obtenue peut être trop faible pour expliquerles fluctuations de la nappe.
3 - RESULTATS DE LA MODELISATION
3.7.-
Les "kü>to'Uqu.<¿¿" disponibles, onze ans pour le profil Sj,
trente trois ans pour le profil S2, n'étaient pas suffisamment longs pour allerau-delà de 3 - 4 mètres de profondeur en S^, 10 - 12 mètres en S£. Ils ont doncété complété de façon à pouvoir explorer au moins la totalité du profil S-psoit une quinzaine de mètres de "non ¿aJnué". Pour cela, il a fallu prendreen compte plus de soixante ans de données (pfié.cJ.p¿,ta.£¿on¿ Z^ZCCLCZA oX azotz¿ZA^ivablz). La profondeur de la nappe en S 2 excluait toute tentativesérieuse de reconstitution {pùu dz 2 ¿Xzclz* dz données).
Les données climatiques nécessaires au calcul des précipitationsefficaces étaient disponibles en totalité qu'à partir de 1951 (¿toutlon d'EVAZUX)antérieurement à cette date les pluies efficaces ont été calculées sur la based'une évapotranspiration moyenne cumulée de 84 mm pour l'ensemble des mois d'Oc-tobre à Mars inclus (moyznnz 795Í - 19S3 ; Vícatá. typt zâlcuJLi ¿un ceXte. pê-nÀJod<L u t dz 10 mm).
Les entrées en azote ont également dues être reconstituées :
. 52 a.nt> zn S, (ILLIERS-L1 EVEQUE)
. 10 am> zn S £ (MOUSSEAUX-NEUVILLE)
- 12 -
Dans les séquences reconstituées, il convient de noter que les va-leurs introduites représentent une quantité d'azote lessivable et non unedose d'engrais appliquée. Ces valeurs ont été ajustées en cours de calage(po¿¿tion da.n& Z'année, ut ohdJit de.
Au cours des onze dernières années, les quantités qui ont migréhors de portée des racines des plantes ont varié entre 2.5 ut 3.5 g/mZ).
Antérieurement à cette période, les cultures ne sont pas connueset les valeurs obtenues ne sont que le reflet des valeurs injectées pour re-constituer l'historique. En particulier, les fortes valeurs (60 kg pan. hanotamment) peuvent correspondre à l'effet d'un retournement de prairiedont l'impact durerait trois ans conformément au mode de calcul adoptépour ce type de culture. Les 8 Kg par ha du tableau précédent pourraient cor-respondre aux pertes sous prairies non fertilisées.
. Le stock d'azote lessivable est bien sûr fonction des conditionsclimatiques de Tannée considérée qui déterminent un certain nombre de carac-téristiques physiques du sol (notamment teneuA en eau, tempeAatuute),caractéristiques qui influent sur la production de l'azote nitrique, issude la matière organique du sol. La relation utilisée pour le calcul ignoreces facteurs externes ; une fois fixé, le terme de minéralisation, (vatUable¿uivant les cuZtuAz*), cette relation est une fonction linéaire des quantitésd'azote épandues. L'information contenue dans le tableau précédent n'est doncque le reflet de cette linéarité et nous signalent que les pertes augmententdans les mêmes proportions que les doses appliquées.
Une bonne connaissance du terme de minéralisation serait donc sou-
haitable pour affiner le calage du modèle.
i•>' Concentration.1
i • , • < .
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Figure 3 : Compahaibon pKo^AZ calculi [2] pio^il
V^v
(1)
7ga.fD
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- 14 -
Tableau 2 : Leo ZYUAZU da modèle.
INFILTRATION ANNUELLEŒN MM)38.
327.252.170.0214.043.0136.0
DOSE HE0.0
20.020.00.00.00.0
170.0
12866
1371088572
207
*t
•
.0
.0
.0
.0FÉRTIL]
020200•0
0190
.0
.0
.0
.0,0.0.0
202.82.95.
228.087.070. ô
189.0[SANTS
0.020.0100.0
0.00,0
130.0190.0
INDEX DES CULTURES0000001
RENDEMENTS000000
55
0000001
DES000000
69
0000012
338.138,122.
I .054.058.0
119.238.319.170.0151 .0281 ,0
- •APPLIQUEE(EN
0.020.00,0
B5.00.0
120.0
000002
CULTURES00000
6074
00000
60
0.020.00.00.00.0
140.0
000001
00000
60
213.320.116.76.0
275.045.0
KG N/HA)100.020.00.00.00.0
175.0
000001
00000
75
154161134105231126
(ouX 2020000
140
*
,»0.0.0
147.131 .106.139.0198.0251.0
193215509729130
».0.0.0
•H
AZOTE DISPONIBLE'.0.0.0.0.0.0
000002
00000
35
20.020.00.00.00.0
170.0
000001
00000
78
2020000
160
.0
.0
.0
.0»0.0
000001
00000
70
286.233.164.85.
203.315,
1951-]20.20.0.0'.0.
160.
000
.q000000
000002
00000
61
* ValeuM ¿nt/iodiUteó pouA Jie.con¿>titut¿on de. V h¿6tosu.quz : il ne ¿'agZt peu
d'une
La valeun. O ¿nd¿quz unz pnxuAÀ.z ¿apposée, ¿OUA laqaelle lu pzKtu ont e-té
à S Kg d'azote. M pan. ha.
- 15 -
3 . 2 . - Calaçiz - knalvjhz dzt>
Les paramètres utilisés pour le calage figurent dans le tableau 3 .
3 . 2 . 1 . - Çalçul_du_stgçk_d^azote_!essiyabl.e :
. 4 coefficients ont été utilisés :
- un cozfá¿c¿zn£ K* appLLquz aux do¿zi d'znghaJj,
tpanduzi : Kj = 14 % ;
- un cozfá¿c¿zrvt K„ pzAmzttant d'ajuAtzà. ta coYi&UbutLon
de. ¿a. matWtz oiga.ru.quz du &ol : Y.^ = 10 % ;
- un cozfâ'LcxzYVt dz pastfaQZ znfriz fioAmz cumoyUacaZ
zt lohmz n¿&Uquz pouJi ptiznduz zn comptz la pizt>znaz
dz UHM dan& Zzi ph.zmi.zni> mztn.z6 du
N0,~
— - .
m4
75 %
- un quaijLizmz coz^^dznt a ztz ¿n&Loduuit a^ln dz
XJLtzh. tz tnavcUZ d'ajuAtzmznt dz& VOZZUAA dz Vkidto
nJjquz A.zcont>£Uu(L ( = cozHidLznt qlobat &u/i ¿'hM>to-
fuiquz).
Les valeurs obtenues depuis 1920 sont portées dans le tableau
ci-dessous ou elles sont exprimées en g par m 2 . (lz& 11 dzn.nWizi> valzu/u> con.-
xz&pondant aux 11 dzn.nÀ.eJiz& annzzé ).
STOCK r: AZOTE DU ?O! DT SF'ON J PL.F CHAOUF AÎU'F.F A F'AFTJR DF i ?? O, ,(en g/i
0,001 ,601 , 60O» 800,80O, BO3, 18
0.303 .601 *600,800,800,803, ",6
0,801 ,606,000.800,802,6?3,46
0.1"7
irt. k
0* • >
f 80»60,80» 1 0-80* 18
0 ,301 ,601 ,803 »350 ,802,7 6
6 , 00.1 r- 6 00 ,80.1 ,650,803,25
•i
1
00
0
,60»60, 80- 30, 8 o,76
2,-60l»óO0 .. 8 00,800 . 8 0
3 » :i 8
1 , í-0.i »600 • 8 00 < 300-8'.'~:0-1
!4
A
0o0
, 6 0, 6 0
» 80. 80-30
- 16 -
TABLEAU 3
PARAMETRES UTILISES POUR LE CALAGE ET LA PREVISION
PREVISION (=1)OU CALAGE(=O)NOMBRE D ANNEES DE PREVISIONANNEE DE DEPART POUR LA PREVISIONAVANT DERNIERE ANNEE DE PREVISION'DOSE MOYENNE D ENGRAIS POUR PREVISIONPLUIE MOYENNE EFFICACE POUR PREVISIONVALEURS DE POROSITEANNEE DE DEPARTNOMBRE TOTAL D ANNEES POUR LE CALAGEAVANT DERNIERE ANNEE DE CALAGENOMBRE DE NOEUDSCOEF SUR ENGRAISCOEF SUR MINERALISATION M,O,COEF GLOBAL SUR HISTORIQUEFRACTION D'EAU DECOEFFICIENT DE PARTAGE NH4/N03VITESSE MOYENNE DE TRANSPORT<M/AN)FACTEUR DE RETARDCOEF DE NITRIFICATIONCOEFFICIENT DE DIFFUSION <M2/J0UP)
O50198?.2031170,155..381920
631981
60• 14.20• 8
• 16
»75,35
2,8,01.000024
190,
- 17 -
3 . 2 . 2 . - Le_grgfil_çalçulé_£_résultats_du_ça1age
La figure 3 montre l'ajustement obtenu sur 20 mètres de profondeur
environ. Les valeurs des paramètres utilisés s'établissement à :
- 16 % pouA la fyuxctxon d'eau <¿mpn.ixnta.Yvt la macïioponot>i£e\ ;
- 38 I pouA la posio&Ztê. de. tâ.te.ntion [mLcAopoAo¿Ztí],
[KappeJLon* que. la ponoiltl totale. u>t de. 45 %\.
- 24.10' mî/iouA. poun. Le. co&fá¿c¿e.nt de. d¿fáu¿¿on di¿,peAi¿oyi
- 14.10~ m2/joun dam ¿a cAole. de. Champagne.).
Le calage peut être jugé satisfaisant : la position des picsde concentration et leur amplitude coïncide avec ceux du profil observé.Notons que le "p-cc" des 4 premiers mètres correspond aux pertes en azotedes onze dernières années du calage, (la v¿te¿¿e. d'avanceront eAt de Vendue.de 35 cm / cm, C¿. : 4 . 3 . 7 . ) . La "dé.pnejt>t>ionil qui fait suite à ce picentre 4 et 8 m , résulterait d'une absence de fertilisation pendant 18 ans(tabl.a), les pertes prises alors en compte se réduisant aux seules pertessous prairies en supposant qu'il y ait en une prairie durant ces dix huitannées. Quant aux pics suivants, ils peuvent avoir été engendré égalementpar un retournement de prairie.
Les tableaux Al et A3 situés en annexe présentent le détaildes calculs pour l'ensemble du profil (Al) et pour les années prises en compte(A3).
3 . 2 . 3 . - N2te_sur_la_migration_de_Vazote_ammgniaça^
Les valeurs obtenues figurent en dernière colonne du tableau Al
(cjj. annexz). La migration est beaucoup plus lente que celle de la forme
nitrique et au bout de cinquante ans, les concentrations au delà de 8 mètres
de profondeur restent inférieures à 1 m g / 1 . , (tableau A3 en annexe).
- 18 -
La constitution des pics observés a été moins bonne que celle ob-tenue avec N03 . En particulier, on note dans le profil mesuré une concen-tration maximale de 15 ppm. entre 5,50 et 6 m de profondeur, alors que la va-leur maximale n'est que de 5 ppm. (a 4,70 m) dans le profil calculé.
4 - SIMULATION :
Le profil SI seul a été traité en prévision. La vitesse de dépla-cement des "pZc¿" de concentration a pu être précisée et l'évolutiondes teneurs à l'interface - nappe "non ¿cutixué." a été suivie sur cinquante ans(I9S3 - 2032) sous trois hypothèses différentes :
- a) cessation des épandages d'engrais pouvant correspondre
par exemple à l'installation d'une prairie non fertilisée ;
- b) doses d'engrais maintenues à leur niveau actuel, soit 170 kgpour le mais et 190 kg pour le blé.
- c) doses d'engrais réduites de 25 %, soit environ 130 Kg
pour le maïs et 140 kg pour le blé.
Sur toute la période de prévision la pluie efficace annuelle
a été prise égale à la moyenne des 30 dernières années de calage, soit 155 min.
4.1.- \Ji£te&z de dzAce.nt& d u "p-cc-6"
La progression des maxima de concentration et l'évolution du profilcalculé peuvent être suivies sur les figures 4 à 9 établies pour le casde la prairie non fertilisée. Une perte résiduelle de 8 Kg/ha d'azotea été maintenue (¿ti> poAt<u ¿OUA pioJbuLu, ¿ont ¿£uM&ó, maÀA non
- 19 -2.0 3.8 4.0 S.0 8.1 7.i 8.1 9.0 It 11 12 IS u IS 16 17 It
Fig.4f i.i 2.6 s.f x.a s.a 6.e 7.« a.g g.e 10
« F I L OLOJLE EN 19B2 • SITE SI
12 13 14 IS IS 17 M 19
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Fig.5I l.t 2.Ï 9.6 4.8 5.B 6.6 7.8 8.8 9.0 18
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H 1 1 1 1 h H 1 h -\ 1 1-
H 1 h H 1 1 1 1 1 h
Fig.68 I.* 2.8 1.6 4.6 5.6 8.6 7.8 6.6 9.0 18 II 12 13 M 15 16 17 18 19 20
IWJFIL CfCOUE EN 2682 • SITE S!
1.0 2.0 S.» 4.0 S.« 6.9 7.1 S.« 9.1 II 11 12 13 U IS 16 17 1« 19 20
H—I H-T- H 1 1 1 1 1 i i 1 h
Fig.7H 1 1—
9 1.9 2.9 3.9 4.9 5.0 6.0 7.0 8.0 9.9 19 II 12 13 14 15 16 17 16 19
PfiCFIL CELÓLE EN 2B12 • SITE SI
l.B 2.0 3.9 4.9 5.0 6.9 7.9 6.9 9.0 19 U 12 19 U 15 le 17 19 19 29
I 1 h—I 1 1 1 1 1 1 1
Fig.80 1.9 2.9 3.0 4.0 5.9 6.0 7.0 B.
PROFIL CFLCULE EN 2222c SITE SI
9.S 19 II 12 13 14 15 16 17 18 19 28
0 2.0 3.0 4.0 5.9 6.0 7.0 6.a 9.0 10 U 12 13 U IS 16 17 IS 19 20
Fig.9
1 1 1 1 1 ! 1 ! 1 1 1 ! 1 1
1.0 2.« 3.9 4.« 5.9 8.9 7.9 6.0 9.9 19 II 12 13 14 IS 16 17 16 19
morn, CPLCULE n 2932 • SITE SI
- 21 -
RI «11 «t « H a¿ M « ar K R ti t
—i—i—i—i—i—H—i—iïl 111
H 1 iE I «il rai «6 «s
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D.
- 22 -
Les pics se déplacent à une vitesse de l'ordre de 35 cm pan an,comparable à celle obtenue dans la craie de Champagne (Ré¿. 7). Il s'agit doncd'un mouvement très lent et le pic très étalé des quatre premiers mètresdu profil n'est pas encore complètement absorbé par la nappe au bout de cin-quante ans (F^g. 9).
4.2.- Evolution du pno^XZ zn cat> d'êpandage.
Les Figures 10 à 13 retracent cette évolution lorsque les dosesd'engrais appliquées sont maintenues aux niveaux actuels. Au bout de cin-quante ans les teneurs sont comprises entre 70 et 80 ppm., sur l'ensembledu profil (F-ôj. Í3 Q£ tablexux. kl zn annzxz).
4.3.- Evolution d u tzn<La>u à V i
La figure 14 montre les fluctuations des teneurs à la surfacelibre pour les trois hypothèses envisagées. En raison de la lenteur du dépla-cement du soluté dans l'eau intersticible, les différences observéesentre les trois situations simulées sont dues à nV afázt ¿¿ó-óuAe" : 16 %dans l'eau infiltrée conduisant directment 16 % du stock d'azote lessivable.
Cet "e^et ¿¿¿¿u/te" conjugué à "-¿'e^ei piston" dans le dépla-cement explique la singularité observée sur la figure 14 en 2008 : un pic cor-respondant à la situation d'épandage 170 - 190 Kg N / ha opposé à un creuxcorrespondant au cas d'épandage nul. On retrouve en effet cette année làau niveau de la nappe, la très faible pluie efficace de 1954 (7 mm), (qui auna,donc mÂj, cJLnquo.ntz qucutne. ano pou/i pctAv&niA à V¿yvtox^acz). Le volume d'eaude dilution est donc faible, ce qui explique le "p¿z" en situation d'épan-dage et, corrélativement le "cteux" en absence de fertilisation.
- 23 -
4.4.- EvoZuuLLon de¿ tznoixsu da.YU> la. nappz
Pour suivre l'évolution des teneurs dans la nappe, il fauttenir compte de la dilution. Or l'épaisseur de nappe sur laquelle s'effectuecette dilution n'est pas connue. De plus, la concentration résultante dépendégalement du flux d'eau amont et de sa concentration comme l'indique le calculdu tableau 4 . , effectué sous les conditions suivantes :
- peu de, tmpi annueZ ;
- fiZQAJïïQ, peAmamnt : filux znt/uxnt = fitax ¿ox.ta.nt
- ¿lux
En supposant de plus une maille suffisamment grande, il est possible
de simplifier encore en éliminant le flux d'eau amont ¿?^.La concentration
résultante est alors donnée par : {Q^~O QÁ¿/$ — JL )
+ À,
h = hauteur d'eau infiltrée annuelle de concentration C. inf. ;
H = épaisseur de nappe ;
o = porosité.
- 24 -
Tableau 4 : ConczntncutLon Jií&uJttantz apfi&> dilation dam la nappe.
<r
t '(»
s w
_—t-. Q e +
5 H
stf
r « . , ^ . « - ^ Á-:
•" «"fr**
H ^e ^'V
- 25 -
En supposant : h = 155 mm (colonne, d' eau aAJU.va.nt â la. nappe.en filQÂMQ. uni^onme. d' ¿n^AZt/ioution) et en tablant sur une hauteur de dilutionCJ H = 5 m , il vient :
C 1 = 0.97 C° + 0.03 C.inf.
En prenant C.inf. = 35 mg/1, concentration atteinte pour les dix
années qui suivront 1983 et en situation d'épandage (F¿g. 74), on obtient :
C1 = 0.97 C° + 1.05.
soit, une augmentation de 1 ppm. environ, (hJxppeJLonb qu'¿l ¿'ag¿¿ d'un ccJLcuJLportant 4uA tin ¿eo£ poa> de. tempi,).
FIGURE 14
0 I.« M J.» i.l S.l C I 7.« e.l 9.1 II II 12 13 14 IS 18 17 IB 19 2« 21 U 23 24 25 28 27 20 M 39 SI M S3 34 35 38 37 38 39
I I I I \—\—)—)—(—I 1 1 1 1 I I 1 I I I h-jl^ I I I I I I I I I I I I I
41 42 43 44 45 48 47 48 49
I I I I I I I h
» J —i—i—i-—i—i—+— i-—t— h- -4 —i -1—i—i —i—i -H—i—y0 I.I ?.« 3.« 4.8 5.8 8.8 7 . • 8.0 9.B III II 12 13 U IS 18 17 18 19 28 21 22 23 24 25 26 27 28 29 38 31 32 33 34 35 36 37 38 39 a 41 42 43 44 45 48 47 48 li 5»
1983 FVOLUflON DES TENEURS EN NU3 fl L INfERFRCE NON SfHURE-NRPPE - 2 0 3 2
I
7) do¿e¿ d'zngtuili, 170 ut 190 Kg {maZà ei blé.)
Z) do&<u d'ingteLU 130 et 140 Kg
3) peu d<L
* cf. 4 .3 .3 . -
- 27 -
5 - CONCLUSION
Les profils réalisés dans îa zone d'aération de la nappe corres-pondent aux quantités d'azote contenues dans la fraction d'eau interstitielle ;ce sont ces quantités que le modèle utilisé a tenté dans un premier tempsde reconstituer.
La restitution des profils a pu être menée à bien sur le sitede ILLIERS-L'EVEQUE ; par contre, le calage est nettement moins bonà MOUSSEAUX-NEUVILLE et seule une partie de profil a d'ailleurs pu être ex-plorée sur ce deuxième site où la nappe se rencontre à plus de 70 m de pro-fondeur.
Après calage, le modèle a permis d'estimer la vitesse de descentedes pics de concentration dans l'eau de rétention, soit un déplacementd'environ 35 cm par an.
Les résultats obtenus en prévision restent à confirmer, mais il estprobable que le modèle tend ä sous-évaluer la fraction de nitrates qui arrivechaque année à la nappe par l'intermédiaire de la porosité de drainage.Or, c'est manifestement cette fraction qui contribue notablement â l'augmen-tation actuelle des teneurs dans la nappe étant donné la lenteur de la migra-tion du soluté dans l'eau interstitielle, (en paAtlcutieA, le¿ "plu"de. c.once.ntn.ation COAAUpondant à V utilisation de. ^oKtu do¿e¿ dx engfwJii,n'ont peu encore atteÂntà la nappe.).
Les objectifs de prévision susceptibles d'être assignés au modèle,à savoir :
- évolution dut, te.ne.uru dan¿ la nappe, au. duolX
deJt> ¿¿teó d'ípandage. ;
do¿e¿ d'zngial¿ qu'il ¿eAalX. bon d'appLLque/i
pouA éviXeA que. lu te.ne.wu ne. de\pat,i,e.nt un ceAtcUn t>euJUL
ne. pouhAont donc eWie. at£eÀ.ntt> de. façon t>atU> {allante.,
qu'à deux cond¿t¿on& :
- 28 -
a), une meilleure appréciation de la quantité de nitratesqui arrive à la nappe l'année même de son lessivage. En particulier, l'hypo-thèse d'une répartition eau de drainage - eau interstitielle dans le rapportdes porosités correspondantes reste à tester.
6). une estimation de l'épaisseur de nappe affectée par 1'enrichis-sement de façon à pouvoir prendre en compte la dilution.
Pour ce faire, il conviendrait de réaliser un suivi régulierdes teneurs en nitrates dans le forage d1ILLIERS-L'EVEQUE ; ce suivi qui pour-rait être plus serré à certaines époques permettrait d'une part de leverles incertitudes précédentes et d'autre part de mieux cerner les relationsentre fuites d'azote et pratiques culturales.
B I B L I O G R A P H I E
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SIMULATION OF NIKROGER BEHAVIOUR OF soil, plant systems 1981 -Center fer Agricultural Publishing and -Documentation Waganingen.
TABLEAUX HORS TEXTE
- TABLEAUX Al et A2 :
. masse de nitrate (en g/m2) et concentration en NOg et NH^ (mg/l)
à chacun des noeuds du profil.
Al : n.é¿uZtati> du calage
A2 : ¿ÂmuZcuUon en situation d'epandage [170 Kg QX 190 Kg)
et AéAuZtat* obtivwLb en 2032.
TABLEAUX A3 - A4 - A5 - A6 : Itération sur les années :
en_calage : iahlnjxu. A3
en_simulatign : tableau A4, [170, 190 Kg)
" A5 (130, 140 Kg)
" A6 Uaná ípandagz).
+ Ç2l2QD§_Z : ^ 3 ciMÁvaYVt à Za yiappz (en mg/Z)
+ çolgnne_6 : azotz N dan¿ V&yu>amb¿í du pno^XZ (en g / ml)
5_§t_i : "KW-42. d'azote. M paA.ve.nant à Za nappe, pan. Za macAo-
poK.ot>Àjte [coZonne S) et la mlcJiopoKOilté [colonne 4),
menée calculez au deh.nA.en. noeud).
?_§î_? : haut&uÂ. d'eau ¿n^ilt/iee [en m) pan. Za ma.cn.opo-
h.oi>ite [coZonne 3) et au niveau du den.nX.en. noeud
dan& Za mLcn.oponoi,ité [coZonne 1).
BILAN EN NITRATES POUR: 1982A.l
NOEUD
34567891011121314151617
IB19202122232425262728293031
34
333'"'4041
4344454c47¿8¿9505152535455
PROFONDEUR
(M)0. 210. 651. 031. 522. 022. 442. 853. 043. 403. 783. 924. 034. 204. 484. 734. 9S5. 46
6. 026. 496. 716. 577. 067. 397. 727. 92S. 136. 45B. 658. 929. 119. 379. 7410. 0410. 4110. 6510. 821 i. 0911. 3t-,11. 3512. 3512. 5712. 3212. 2=.13. 7=-14. 2914. 6715. 0015. 53lo. 1416. 5616. BO16. 9717. 4013. OBIB. 61
TENEUR ENEAU
(M3/M3)0. 3800. 3800. 3800. 3800. 3800. 3800. 3800. 3800. 3800. 3800. 3800. 3300. 3800. 3800. 3800. 3800. 380
G. 3B00. 3300. 3300. 3800. 3800. 3800. 3800. 3800. 3300. 3800. 3800. 3800. 3800. 3800. 3300. 3800. 3300. 3300. 3B0ö. 3ööG. 3300. 3S0G. 330G. 3SÜG. 380G. 3300. 3800. 3300. 3800. 3S00. 3300. 3800. 380C. 3S00. 3300. 3800. 3800. 380
MASSE DEN03(G/M2)2. 172. 271. 822. 331. 612. 611. 910. 673. 330. 790. 9D0. 890. 471. 450. 170. 910. 78
0. 94• 0. 760. 310. 520. 521. 290. 580. 721. 171. 010. 791. 920. 012. 571. 041 331. ID0. 340. 720. 940. SS2. SB1. 311. 041. 472. 321. 681. 340. 770. 921. 771. 420. 850. 510. 412. 051. 991. 61
CONCENTRATIONN03
(MG/L!60. 2757. 3270. 2038. 7464. 9054. 4679. 4178. 1562. 1171. 2370. 8064. 8156. 9937. 5431. 0123. 9817. 65
17. 8126. 3029. 9631. 4431. 9531. 5835. 9739. 1444. 0950. 4254. 6859. 1359. 1459. 1150. 2342. 5436. 6335 6535. 443h. 6539. 7047. 2256. 0957. 5256. 234Ô. 3237. 7032. 7430. 9829. 9929. 0331. 2032. 4132. 7032. 7732. 3236. 3643. 69
NH4 '>2. 662. 132. 680. 941. 640. 691. 152. 770. 582. 552. 452. 473. 751. 025. 121. 080. 74
0. 580. 962. 241. 471. 210. 410. 740. 540. 230. 260. 240. 090. 34Ö. 050. 020. 010. 000. 010. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 00
BILAN EN NITRATES POUR: 203;A . 2
QEUD
123456789
1011121314151617181920212223242526
PROFONDEUR
< M)0.170.510.861.201.541 .882.232.572.913.263.603.944.284.63"4.975.315.656.006.346.687.027.377.718.058.398.74
TENEUR ENEAU
(M3/M3)0.3800.3800.3800 .3800.3800.3800.3800.3800.3800.3800.3800.3800.3800.3800.3800.3800.3800.3800.3800.3800.3800.3800.3800.3B00 .3800 .380
HASSE DEN03(G/M2)2.172.062.182.122.212.182.242.232.272.272.302.312.332.342.362.372.392.402.412,422.432.442.442.452.452.45
CONCENTRATIONN03
<MG/L:73.3769.4873.8171.7974.6173.6875.5875,2876,6576.7077.7377.9878.7979.1479.8180,1980,7481 .1181 .5581 .8582, 1882,4082,6182.7482,8582,91
NH4
3.323.193.113.022.942.862.782.702.632.552.482.412.332.252.162.061 .951 .821 .6S1 .531 .371 .231 .090.970,870,79
27282930313233343536373839404142434445464 74849505152535455
9.089.429.77
10.1110.4 510.7911 .1411 .4811 .8212.1612.5112.8513.1?13.5313.8814.2214.5614.9015.2515.5915.9316.2816.6216.9617.3417.7818.161B.6619.15
0.3800,3800.3800,3800,3800.3800,3800,3800.3S00.3B00,3800.3800,3800,3800,3800.3800.3800.3800,3800.3800.3800.3800.3800.3B00,380 .0.3800.3800.3800,380
2.452.462.462.462,462.462.462,462,452.452.452.4 52.452.452.442.442,432.422,412.402.372.332.272.192 , 552.641 .653.651 .55
82.9682.9882,9983.0083.0082.9982., 9982,9782,9582.9282,8882,8132.7482,6482,5282.3782,1881 ,9381 .5680.99SO. 0978.7176.7474.1570.7766.7063.6660.6862.36
0,740.710.690.670.660.650.640,620,590.56
. 0,520,470.420.370.320.280.230.190.150. 120.090.070.050.040.020.010.010.000.01
avec épandage
A.3
ANNEE
1
19201921192?19231924192519261927192R19291930193119321933193419351936T93719301939194019411942194319441945194619471948194919501951195?1953195419551956195719581959I960196119¿?19631964 .1965196619671968196919701971197?19731974197519761977197819791980198119B2
VOL. EAUPORE
0 .0 ,0 .0»0 .0 .0 .0 .0 .
o.0 .0,.0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0»0 .0 ,0 .0 ,
- 0 .0 .0 .0 .0 .0»0 .0 ,0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 ,0 .0»0 .0 .0 .0»0 .0 .0 .0*0 .0 ,0 .0 .0 .0 ,0 .0 .0 .0 ,0 ,0 ,0 ,
2
13131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131?.13131313131313131313
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