Mise à jour 11 juin 2007

Outils techniques de gestion

Les mesures de niveaux d'eau sont obtenues grâce à des piézomètres et les flux (débits) par des stations de jaugeage ou des compteurs de débit.

Les piézomètres

© BRGM

Dispositifs servant à mesurer la hauteur piézométrique en un point donné d'un aquifère, qui indique la pression en ce point, en permettant l'observation ou l'enregistrement d'un niveau d'eau libre ou d'une pression.

De simples forages non exploités ou d'anciens puits domestiques, dans lesquels on mesure la profondeur de la surface libre de la nappe, peuvent jouer le rôle de piézomètres. La profondeur est mesurée à l'aide d'une sonde électrique, il s'agit d'un ruban gradué en mètre et en centimètre, comportant deux conducteurs reliés à deux électrodes lestées. Quand ce dispositif atteint la surface de la nappe, il est court-circuité par l'eau, un témoin lumineux ou sonore s'allume et l'on peut lire sur le ruban, en face du rebord du tube ou de la margelle du puits, la profondeur du niveau.

Réseau piézométrique

Ensemble de puits d'observation ou de piézomètres répartis méthodiquement, dans lesquels des mesures périodiques sont opérées selon une fréquence appropriée pour connaître les variations de charge hydraulique d'une nappe.

L'information fournie par un seul piézomètre n'a le plus souvent que peu de valeur intrinsèque, aussi associe-t-on ces ouvrages dans le cadre de réseau.

Ces réseaux peuvent être denses et de petite taille pour la surveillance d'un aménagement hydraulique ou le contrôle des écoulements a proximité d'un site pollué. Ils peuvent aussi être étendus à la gestion d'un système aquifère entier, ou encore être très lâches à l'échelle d'un département, d'une région, d'un bassin et même du pays, ceci pour fournir des valeurs de référence sur la recherche et l'état des stocks.
En application de la Directive Cadre sur l'Eau n°2000/60/CE du 23 octobre 2000 la circulaire n° 2003-07 du 8 octobre 2003 relative au cahier des charges pour l'évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France, impose la mise en place d'un réseau de surveillance quantité à l'échelle de chacun des bassins hydrographiques pour la fin décembre 2006.

Réseau DCE de surveillance quantitatif des eaux souterraines

© DIREN L-R

Ainsi, à l'échelle nationale, il est possible de distinguer un réseau de surveillance quantitatif des eaux souterraines (réseau D.C.E.) et un réseau patrimonial national de suivi quantitatif des eaux souterraines auquel s'ajoute les réseaux de bassin, les réseaux départementaux et les réseaux développés au sein de l'aquifère.

Réseau patrimonial national quantitatif
 

BDCarto © IGN Paris 1999

Réseau patrimonial quantitatif du bassin
Rhône Méditerranée et Corse

BDCarto © IGN Paris 1999

Le jaugeage des sources

© BRGM

La connaissance du flux sortant d'un système aquifère est au moins aussi important que celle de la pression ou du stock d'eau présent dans celui-ci, indiquée par le niveau piézométrique.
Le jaugeage d'une source est toujours une opération délicate. Le choix du site nécessite un examen attentif pour s'assurer que la totalité du flux passe bien par la section choisie en hautes eaux comme en étiage. Le principe hydraulique du jaugeage est simple, mais son application s'avère très variable.
On force l'écoulement au travers d'une section calibrée, naturelle ou artificielle, ce qui provoque une mini cascade dont on mesure certaines dimensions caractéristiques.

Une relation mathématique débit/niveau est établie, il suffit d'enregistrer avec une bonne précision la cote de l'eau pour disposer, en continu, de la valeur du flux sortant. En définitive, la station de jaugeage est équipée d'un limnigraphe enregistreur d'un type très peu différent de celui qui équipe les piézomètres à ceci près qu'on attend une précision millimétrique sur la hauteur de la lame d'eau, car celle-ci a une incidence sur la mesure de débit.

Mesures des débits pompés

© SMETA

Ces données relèvent à la fois du domaine technique et du domaine de l'économie. Elles sont obtenues grâce à la déclaration effectuée par les exploitants auprès de l'Agence de l'eau.
Certaines données telles que celles concernant les "prélèvements" sont parfois biaisées par la crainte qu'ont les propriétaires de forages de voir employer ces informations à des usages fiscaux. En revanche, les données sur le réseau d'alimentation en eau potable (l'AEP), ainsi que les prélèvements industriels présentent une bonne fiabilité. Cependant, des estimations indirectes sont nécessaires pour connaître les prélèvements agricoles, comme l'évaluation des quantités d'eau consommées grâce au dénombrement des surfaces irriguées.

La gestion d'un bilan des ressources dont l'un des paramètres n'est pas strictement mesuré, n'est pas scientifiquement acceptable. Il est donc nécessaire que les dispositions de la loi n°92-3 du 3 janvier 1992 sur l'eau concernant la mesure des débits prélevés pour l'irrigation, soient concrétisées, sur le terrain notamment, par la pose de compteur au niveau des forages agricoles.

Suivi de la qualité

Les chlorures et les nitrates sont les paramètres les plus couramment analysés parmi ceux préconisés par les textes réglementaires, en application de la Directive Cadre sur l'Eau n°2000/60/CE du 23 octobre 2000.
Le réseau le plus analysé est celui des points de contrôle sanitaire de l'Alimentation en Eau Potable (AEP), géré par les Directions Départementales des Affaires Sanitaires et Sociales (DDASS).
Cependant, afin de pallier certaines carences que comporte le réseau DDASS inapproprié pour détecter les pollutions dès leur origine, les Agences de l'eau développent des réseaux patrimoniaux qualitatifs spécifiques, sans pour autant dédaigner les points de contrôle sanitaire, qui s'ajoute au réseau national patrimonial qualitatif des eaux souterraines.

Réseau patrimonial national qualitatif
des eaux souterraines

BDCarto © IGN Paris 1999

Réseau patrimonial qualitatif du bassin
Rhône Méditerranée et Corse

BDCarto © IGN Paris 1999

Par ailleurs, des réseaux spécialisés ont été mis en place comme ceux des DRIRE sur des secteurs liés à des activités polluantes, le réseau DCE de surveillance qualitative des eaux souterraines en application de la circulaire n° 2003-07 du 8 octobre 2003, ceux des départements et ceux développés à l'échelle de la nappe (cas de l'Astien).

Réseau DCE de surveillance quantitatif des eaux souterraines

© Agence de l'eau RM&C

Outils de synthèse et de prévision

En hydrogéologie, le long terme s'impose. Le suivi à long terme des niveaux, des débits et de la qualité permet de discerner les tendances lourdes de surexploitation ou de dégradation qualitative causée par les oscillations du climat, des prélèvements et des pollutions accidentelles.
La prévision requiert des outils plus aptes à représenter la réaction des systèmes à des influences nouvelles et c'est bien là que réside l'intérêt des données du suivi.
Mettre en place des modèles de simulation nécessite une connaissance détaillée de la géologie et de la géométrie des aquifères, ainsi que des propriétés hydrauliques du milieu. Seuls les aquifères à enjeu sont susceptibles de faire l'objet d'une modélisation.
Un aquifère est soumis à différentes pressions (climatiques, anthropiques, etc.) qui varient au cours du temps.
Les modèles, en plus des réseaux de suivi, permettent de simuler des scénarios de gestion (modèles prédictifs) en faveur de l'établissement de protocoles pour la détermination des seuils critiques minimums, limites à partir desquelles des restrictions de l'eau sont mis en place.

Jean-Jacques Collin 2004, Les eaux souterraines Connaissances et gestion,
BRGM éditions, Hermann éditeur des sciences et des arts