Mieux valoriser les données sur les eaux souterraines

29.08.2017
La directive européenne DCE définit un cadre pour la gestion et la protection des eaux par grand bassin hydrographique, dans une perspective de développement durable. Elle a entraîné dans son sillage une kyrielle de travaux de recherche sur les eaux souterraines. En France, le BRGM continue d’innover avec des outils comme QUALINET ou MétéEAU des nappes, conduisant à valoriser les données des analyses chimiques et de niveaux d’eau.

Mesure du niveau des nappes

Mesure du niveau des nappes. © BRGM

Au vu de l’importance stratégique croissante de la ressource en eau, tant pour les usages domestiques qu’industriels, la Directive-cadre sur l’eau (DCE) de 2000 dicte aux États membres d’en assurer la protection. Dès lors, comment mieux valoriser les données de surveillance des eaux souterraines ? C’est l’objet de travaux de recherche menés au BRGM : il s’agit de développer de meilleurs outils de gestion des informations recueillies par les scientifiques.

En France, précisément, on estime aujourd’hui à 100 milliards de m3 en moyenne les ressources en eau dans le sous-sol métropolitain. Environ 30 milliards sont prélevés chaque année pour répondre aux différents besoins. Les
eaux souterraines représentent plus de 20 % des prélèvements totaux en eau (environ deux tiers de l’alimentation en eau potable).

Il est indispensable de disposer d’outils de gestion de la qualité et de la quantité des masses d’eau souterraine.

Publier en temps réel des courbes d'évolution des nappes

Le BRGM développe depuis longtemps déjà des outils scientifiques pour mieux connaître les aquifères : mesures de niveau de nappe grâce à un réseau de piézomètres automatisés, modèles numériques pour prévoir l’évolution des niveaux… Le BRGM est aussi l’opérateur national de la banque de données ADES, et a créé des logiciels permettant l’exploitation des données pour caractériser la qualité de l’eau ou identifier les tendances d’évolution pour certains éléments (par exemples les nitrates ou les pesticides) à différentes échelles. La généralisation de la télétransmission des données de niveau d’eau a permis par ailleurs de faciliter leur mise à disposition. Produire et diffuser des données brutes quotidiennement est donc possible aujourd’hui, ce qui s’avère important en période de sécheresse notamment.

Le BRGM cherche désormais à produire ces données « valorisées » à partir de ses outils de modèles numériques en complément des mesures de terrain. Le souhait, à terme, est ainsi de publier en temps réel les courbes d’évolution des nappes, et même de prédire leur niveau pour les mois à venir : « la météo des nappes ». 

 exemple de prévision en Bourgogne

MétéEAU des nappes : exemple de prévision en Bourgogne (Bassin de la Tille, Piézomètre 04398X0002/SONDAG). © BRGM

Une représentation numérique multicritère des ressources en eau

QUALINET, financé par l’Agence de l’eau Seine-Normandie et le BRGM, entre dans cette perspective. C’est un nouvel outil d'aide à l'implémentation de la DCE par l'analyse numérique des données en vue d'améliorer la connaissance des eaux souterraines. Avec une spécificité : il traite les données chimiques et de niveau d’eau d’ADES dans une approche multicritère.

Concrètement, il s’agit d’un logiciel de calcul statistique couplé à un outil cartographique dit « R-SIG ». Les résultats des traitements statistiques sont rendus directement sous l’interface ArcGIS, système d’information cartographique, mais aussi sous forme de tableaux, de graphiques et de cartes.

Le développement du logiciel a dû faire face à une contrainte particulière. Les données de qualité des eaux souterraines ont des caractéristiques qui rendent peu puissants ou même inapplicables certains tests statistiques. En effet, ces données sont irrégulièrement échantillonnées, souvent auto-corrélées et non-normalement distribuées ; elles présentent fréquemment des valeurs non numériques reportées inférieures à une limite de quantification. Les méthodes statistiques intégrées dans QUALINET ont donc été sélectionnées lors d'études préalables, sur les méthodes statistiques de traitement de séries temporelles appliquées au domaine des eaux souterraines (menées depuis 2010 par le BRGM).

Résultat : une représentation numérique et cartographique des ressources en eaux souterraines, une analyse de l’état chimique exploitable de façon ergonomique grâce à des cartes, pour une réévaluation en continu de l’état des eaux souterraines et des risques de non-atteinte du bon état.

L’ensemble de ces données, dans le cadre de la mission d’appui aux politiques publiques, contribue à l’aide à la décision au service d'opérateurs publics comme les agences de l'eau par exemple.

 QUALINET

Logiciel d’aide aux calculs réglementaires de l’état quantitatif et chimique des eaux souterraines : QUALINET. © BRGM