En France, 60 % de l’eau distribuée dans les réseaux d’eau potable provient de captages d’eau souterraine. Mais plusieurs milliers de ces captages présentent une dégradation de la qualité de l’eau due aux pollutions diffuses, par exemple en raison de concentrations élevées en nitrates ou en pesticides.
Agir au niveau des périmètres et zonages réglementaires
Cerema pour mieux connaître l’impact des intrants sur son captage.
Face au constat d’une qualité d’eau souterraine dégradée, les gestionnaires ont besoin d’éléments quantitatifs pour optimiser leurs plans d’actions et estimer leur efficacité. Concrètement, il s’agit d’identifier les secteurs sur lesquels agir en priorité pour améliorer ou maîtriser la qualité de l’eau prélevée et obtenir un temps de retour sur investissement le plus rapide possible. Comment identifier ces secteurs d’intervention ?
Les périmètres de protection
La définition des périmètres de protection de ces captages est une étape fondamentale dans le processus de protection quantitative et qualitative de cette ressource. Leur délimitation est régie par les articles L.1321-2 à L.1322- 13, R.1321-6 à R.1321-14 et R.1322-17 à R.1322-22 du code de la santé publique.
Elle permet d’identifier les secteurs d’un territoire où l’eau infiltrée est susceptible d’atteindre rapidement le captage. Ces périmètres de protection sont généralement de l’ordre de quelques hectares et sont localisés à proximité du captage. Ils visent principalement à protéger la qualité de l’eau captée de pollutions ponctuelles ou accidentelles. Par définition, ils n’ont pas vocation à protéger les captages des pollutions diffuses, émises depuis des territoires dont l’extension dépasse très largement celle de ces périmètres de protection.
Les Aires d'Alimentation de Captage
Les aires d’alimentation de captage (AAC), régies par les articles L.211- 3-5 de la loi sur l’eau et les milieux aquatiques et R.114-1 du code rural, désignent l’ensemble des surfaces contribuant à l’alimentation du captage ou, autrement dit, l’ensemble des surfaces où toute goutte d’eau tombée au sol est susceptible de parvenir jusqu’au captage, quel que soit le mode de transfert mis en jeu. Les AAC sont d’une extension de plusieurs kilomètres carrés et ont précisément vocation à protéger les captages des pollutions diffuses, dont les nitrates ou les pesticides.
Bien que les actions de protection/reconquête menées à l’échelle de ces AAC aient une finalité vertueuse – l’amélioration du bon état chimique des masses d’eau en présence – toutes n’ont pas la même efficacité sur la situation au niveau du point de captage. En effet, les AAC sont vastes, et les écoulements d’eau souterraine au droit des parcelles ne se dirigent pas nécessairement vers le captage avec la même intensité.
Comprendre l'origine des écoulements d'eau souterraine autour des captages
Considérons un captage soumis à une pollution diffuse pour lequel une AAC a été délimitée. Pour cibler efficacement les zones de l’AAC où les actions donneront les meilleurs résultats, il faut parvenir à retracer les écoulements d’eau souterraine jusqu’au captage, et donc comprendre, tout autour du captage le lien qui existe entre des apports de surface, induits par les précipitations et les émissions polluantes par exemple et la qualité de l’eau prélevée.
C’est précisément l’idée qui réside derrière la méthode développée ces dernières années au Cerema – avec l’appui du ministère de la Transition écologique et de l’Agence de l’eau Rhône Méditerranée – pour identifier les parcelles les plus contributives d’une AAC.
Cette méthode s’appuie sur les données piézométriques (profondeur de la surface de la nappe d'eau souterraine), sur les caractéristiques physiques telles que la perméabilité, la porosité, et la dispersivité des formations géologiques à l’intérieur desquelles circulent les masses d’eau souterraine pour calculer et cartographier sur l’AAC la probabilité que l’eau infiltrée dans le sol finisse par atteindre le captage et les temps de transit caractéristiques de l’eau entre les différents points de l’AAC et le captage.
Les informations quantitatives obtenues sont ensuite croisées avec le découpage parcellaire de l’AAC afin de déterminer les contributions individuelles des parcelles et les temps de circulation de l’eau entre les parcelles et le captage. Une hiérarchie des secteurs d’intervention ou de protection peut finalement être dressée à partir de ces indicateurs hydrogéologiques. C’est au niveau des parcelles où la contribution est la plus forte que les actions foncières engagées auront le plus d’effets sur la qualité de l’eau prélevée.
Et c’est dans les secteurs où le temps d’arrivée au captage est le plus court que les actions engagées auront un effet plus rapide.
Exemple d'application au bassin de la bourbre
probabilité que l’eau infiltrée atteigne les captages (A), la contribution individuelle des
parcelles à l’alimentation des captages (B) et le temps de transit moyen de l’eau
souterraine jusqu’aux captages (C).
Les résultats issus d’une application de cette méthodologie sont présentés dans l’illustration ci-dessus.
Ce cas d’étude concerne deux captages d’alimentation en eau potable localisés sur le bassin de la Bourbre, en Isère. Ces captages ont un débit cumulé de l’ordre de 10 000 m3/jour et exploitent une nappe d’eau souterraine circulant dans un aquifère alluvionnaire d’une vingtaine de mètres d’épaisseur.
Après une première étape consistant à reproduire la forme des écoulements d’eau souterraine autour des captages, en s’appuyant notamment sur la piézométrie observée, la méthode du Cerema est appliquée pour cartographier les probabilités que l’eau infiltrée atteigne les captages (figure A). Il s’ensuit le traitement de ces résultats pour déterminer les contributions individuelles des parcelles (figure B) et les temps de transit de l’eau souterraine jusqu’aux captages via la zone saturée de la nappe (figure C).
Pour la collectivité, ces indicateurs hydrogéologiques constituent un point de départ pour l’élaboration d’une stratégie foncière relative à la protection des milieux aquatiques dont les eaux souterraines font partie intégrante. Ces résultats permettent notamment de :
- concentrer la mise en place d’une stratégie foncière ou le travail des cellules d’animation des politiques captages sur des périmètres plus limités ;
- vérifier la pertinence des zones de protection existantes et éventuellement en définir de nouvelles ;
- analyser la compatibilité des pratiques culturales, économiques ou industrielles du territoire avec l’ambition de la collectivité vis-à-vis de la qualité d’eau prélevée.