Piézométrie des systèmes aquifères : outils de cartographie et optimisation de réseaux de surveillance en Aquitaine

11.08.2016
Dans le cadre d’un programme pluriannuel "Gestion des eaux souterraines en Région Aquitaine" convenu entre le BRGM, la Région Aquitaine et l’État, avec le soutien financier de l’Agence de l’eau Adour-Garonne, le BRGM Aquitaine a entrepris des actions de recherche et de mise en valeur des ressources en eaux souterraines.

L’un des volets de ce programme est consacré à la piézométrie des systèmes aquifères et plus particulièrement à la mise en œuvre d’outils de cartographie des niveaux piézométriques à l’aide de techniques géostatistiques  ainsi qu’à l’optimisation de réseaux de surveillance.

Interpolation de la piézométrie de juillet 2013 de la nappe de l’Oligocène dans l’Entre-Deux-Mers à partir des 79 points de mesure et des 130 points de contraintes par krigeage avec dérive externe sur la topographie lissée sur 250 m (altitude en m NGF, quadrillage de la carte en Lambert 2 étendu) © BRGM

Interpolation de la piézométrie de juillet 2013 de la nappe de l’Oligocène dans l’Entre-Deux-Mers à partir des 79 points de mesure et des 130 points de contraintes par krigeage avec dérive externe sur la topographie lissée sur 250 m (altitude en m NGF, quadrillage de la carte en Lambert 2 étendu). © BRGM

Contexte

Les cartes piézométriques peuvent être considérées comme l’outil de base de l’hydrogéologue. Elles permettent d’identifier les sens d’écoulement des eaux souterraines, les zones de recharge et les zones d’exutoire et aussi d’étudier les interactions nappes/rivières.

La comparaison dans le temps des cartes piézométriques permet d’observer les évolutions naturelles de la nappe (hautes eaux et basses eaux) ainsi que les impacts liés à l’exploitation de la ressource.

Objectifs

L’objectif de l’approche engagée est de :

  • mettre à disposition du plus grand nombre les cartes piézométriques réalisées à ce jour sur le territoire aquitain ;
  • mettre au point des méthodes de cartographie géostatistique des niveaux piézométriques prenant en compte le maximum de contraintes, avec évaluation de la précision de la carte produite ;
  • mettre au point des méthodes d’évaluation (globale ou locale) des différences entre deux situations piézométriques données, avec estimation de l’incertitude sur cette différence ;
  • mettre au point des méthodes permettant d’optimiser un réseau de surveillance des niveaux piézométriques (nombre minimum de piézomètres à suivre et position de ces piézomètres, en fonction de la précision souhaitée).

Programme des travaux

Un travail d’inventaire, de numérisation et de mise en forme a été réalisé pour rendre accessible les cartes historiques sur l’espace cartographique du SIGES Aquitaine (http://sigesaqi.brgm.fr).

Par ailleurs, sur le secteur de l’Entre-Deux-Mers (Gironde), les méthodologies développées ont été utilisées pour réaliser une carte piézométrique de référence. En effet, seules deux cartes avaient été dressées sur la nappe de l’Oligocène dans ce secteur (étiage 1962 et étiage 1966).

Résultats obtenus

L’inventaire des cartes piézométriques a permis de recenser un total de 265 cartes sur 8 nappes différentes. Sur cet ensemble, 151 sont maintenant disponibles sous SIG au format shape. L’objectif est de rendre cette cartothèque accessible au plus grand nombre. C’est pourquoi, une sélection des 18 cartes les plus représentatives a été mise en ligne sur l’espace cartographique du SIGES Aquitaine. Elles sont également téléchargeables au format shape via la page GéoSource associée à chaque carte piézométrique.

La carte piézométrique de la nappe de l’Oligocène dans l’Entre-Deux-Mers a été construite suite à une campagne de mesures réalisée par le BRGM en juillet 2013 sur un total de 84 points de mesure.

Plusieurs méthodologies ont été testées pour construire la piézométrie de la nappe. La validation croisée des données permet dans un premier temps de critiquer les mesures. L’examen des anomalies a conduit à la suppression de 5 points, ce qui ramène le nombre total de mesures piézométriques validées à 79.

La carte obtenue par krigeage ordinaire à partir des seuls points de mesures n’est pas très satisfaisante. En effet, la comparaison de la carte réalisée en 2013 met en évidence de grandes différences avec la carte réalisée en 1966. Les axes de drainage ne sont, pour la plupart, pas représentés correctement et la piézométrie interpolée apparait beaucoup plus lisse que la piézométrie de 1966, pour laquelle la corrélation avec la topographie est très marquée. Par ailleurs, il apparait que la piézométrie est supérieure à la topographie dans de nombreux secteurs, principalement dans les vallées.

La carte réalisée à partir des 79 mesures piézométriques et des 130 points de contrainte permet de mieux retranscrire les axes de drainages de la nappe. Cependant, bien que l’allure générale de la piézométrie soit plus satisfaisante en comparaison de l’interpolation réalisée uniquement à partir des mesures effectuées dans les puits, la carte obtenue apparait moins détaillée que celle réalisée en 1966 à partir de 172 points de mesures. Par ailleurs, malgré l’ajout de points de contrainte, la piézométrie se retrouve encore parfois au-dessus de la topographie dans les vallées.

Le krigeage utilisant comme dérive externe le MNT lissé à 250 m apparait être la méthode la plus adaptée pour représenter le plus fidèlement possible la distribution des isopièzes. Cependant, l’ajout de points de contraintes sur le réseau hydrographique reste nécessaire pour représenter les points bas.

L’inventaire de l’ensemble des points captant la nappe de l’Oligocène de l’Entre Deux Mers a permis de déterminer le nombre de point optimum pour élaborer la carte piézométrique, à savoir 137 points de mesure (en conservant les 130 points de contraintes) en utilisant comme dérive externe le MNT à 250 m.

Partenaires

État
Région Aquitaine
Agence de l’eau Adour-Garonne

Écart-type obtenu en utilisant l’ensemble des données (220 points)

Écart-type obtenu en utilisant l’ensemble des données (220 points).

Écart-type obtenu en utilisant une sélection de 137mesures

Écart-type obtenu en utilisant une sélection de 137 mesures.

RAPPORT PUBLIC

  • BRGM/RP-63575-FR - Gestion des eaux souterraines en Région Aquitaine -Piézométrie des systèmes aquifères : outils de cartographie et optimisation de réseaux de surveillance - Télécharger le rapport