Analyse des indicateurs sécheresse en région Grand Est et pistes de réflexion pour l’élaboration de nouveaux indicateurs

05.09.2018
En France, dans de nombreuses régions, les ressources en eau (souterraine et de surface), sont vulnérables aux épisodes de déficit pluviométrique qui, lorsqu'ils se produisent en automne, hiver ou printemps, conduisent à une diminution de la recharge des eaux souterraines Dans les cas extrêmes, tout le fonctionnement de l'hydrosystème peut être perturbé durablement : la réserve en eau des sols est épuisée et les nappes, du fait d'une baisse importante de leurs niveaux, n'assurent plus le soutien d'étiage des cours d'eau et l'alimentation des sources .La sécheresse peut être différemment ressentie par les acteurs sociaux suivant sa durée, le compartiment de l'hydrosystème affecté (sol, cours d'eau, nappe) et le type d'activité économique impacté (agriculture, alimentation en eau potable, production d'électricité).

Pour anticiper les problèmes, voire les atténuer, et garantir au mieux la continuité des approvisionnements en eau (en particulier pour l'alimentation en eau potable et l'irrigation) et la protection des écosystèmes aquatiques, un suivi de l'évolution du niveau des nappes et du débit des cours d'eau est nécessaire. L'état quantitatif de la ressource en eau est alors évalué par rapport à des seuils piézométriques et débitmétriques spécifiques permettant de déclencher des alertes et des mesures de restriction appropriées.

Dans la région Grand-Est, la déclinaison régionale de la politique de préservation de la ressource en eau en période de sécheresse n’est pas effectuée à partir de critères identiques sur tous les bassins. Pour cette raison, la DREAL Grand Est, l'Agence de l'eau Seine-Normandie et l'Agence de l'eau Rhin-Meuse, en partenariat avec le BRGM, ont initié une étude qui vise à homogénéiser les pratiques et améliorer le réseau de suivi sécheresse de la région.

 Guillaume Philipps – DREAL Alsace

Le Giessen à Sélestat le 23 août 2005. © Guillaume Philipps - DREAL Alsace

Contexte

En France, le dispositif de préservation de la ressource en eau (souterraine et de surface) est principalement encadré par les articles L211-3, L214-7 et R211-66 à R211.70 du code de l’environnement, ainsi que par la circulaire du 18 mai 2011 relative aux mesures exceptionnelles de limitation ou de suspension provisoire des usages de l’eau en période de sécheresse.

Pour les eaux souterraines, un des objectifs des services de l’État est de disposer de seuils piézométriques de référence adaptés au contexte hydrogéologique et aux usages prioritaires de l’eau et de préservation des milieux aquatiques en période de sécheresse.

Dans la région Grand-Est (réunissant les anciennes régions Champagne-Ardenne, Lorraine et Alsace), la déclinaison régionale de la politique de préservation de la ressource en eau en période de sécheresse n’est pas effectuée à partir de critères identiques sur l’ensemble du territoire. C'est la raison pour laquelle la DREAL Grand Est, l'Agence de l'eau Seine-Normandie et l'Agence de l'eau Rhin-Meuse ont initié, en partenariat avec le BRGM, la présente étude. Elle porte sur les nappes exploitées dans la région Grand Est (nappe d'Alsace exclue) et s’inscrit dans le cadre global d’une réflexion sur la pertinence des trois indicateurs sécheresse existants (seuils d'alerte, d'alerte renforcée et de crise) ainsi que sur les possibilités d’amélioration de ces indicateurs et du dispositif de surveillance du niveau des nappes.

Objectifs

Cette étude vise à :

  • établir un état des lieux des indicateurs sécheresse dans la région Grand Est ;
  • fournir des pistes de réflexion sur la définition de nouveaux indicateurs de référence, si nécessaire ;
  • harmoniser les dispositifs et les protocoles de suivi de l'état des nappes pour anticiper les tensions sur les ressources en eau et les conflits d'usage éventuels.

Programme des travaux

Le projet est structuré autour de quatre phases. La première phase  a consisté en un état des lieux : (1)  recueil des données relatives aux cours d’eau, aux nappes souterraines et aux prélèvements (données fournies par les partenaires du projet et par les bases de données publiques: HYDRO, ADES, BNPE, BSS, …) ; (2) évaluation des pressions de prélèvements sur les eaux souterraines ; (3) recensement des problèmes d’usage (notamment en lien avec l’alimentation en eau potable) survenus au cours des années 2000-2015  et des secteurs des aquifères qui se sont montrés vulnérables aux épisodes de sécheresse ; (4) analyse des arrêtés sécheresse et des mesures de restriction de même que des seuils piézométriques correspondants au déclenchement d’une alerte.

À partir des résultats de cette analyse historique, la deuxième phase s’est attachée à l’identification d’éventuelles inadéquations entre les mesures de restriction et l’état des ressources évalué à partir des "seuils sécheresse".

Dans la phase suivante, les causes de ces inadéquations ont été recherchées en examinant notamment les points faibles méthodologiques de la définition des seuils, qui peuvent potentiellement conduire à une gestion de la ressource non adaptée.

Dans la dernière phase, des propositions ont été élaborées en vue de renforcer le dispositif de suivi sécheresse avec un focus particulier sur les seuils d'alerte et de crise.

Résultats obtenus

L'analyse des arrêtés sécheresse et des chroniques de niveaux mesurés sur les piézomètres du réseau sécheresse mis en place en Champagne-Ardenne et en Lorraine a révélé, pour ces deux territoires, plusieurs points faibles dans la définition des seuils d'alerte, d'alerte renforcée et de crise.

Ces seuils présentent en effet souvent des valeurs erratiques sur une période de 12 mois :

  • existence de fortes discontinuités, à la hausse ou à la baisse, d’un mois à l’autre (exemple du piézomètre de Vailly), modifiant par conséquent l’appréciation de la situation hydrogéologique ;
  • des seuils parfois identiques d'un mois à l’autre (exemple du piézomètre de Praslin) : l’objectif assigné aux différents seuils, à savoir prévenir une situation graduellement plus critique que la précédente, n'est donc pas atteint ;
  • des écarts entre différents seuils (crise et alerte renforcée par exemple) parfois très faibles (exemple des piézomètres de Mécringes et de Linthelles) et, par conséquent, non significatifs d’un point de vue hydrogéologique.

Pour remédier à ces points faibles, il est proposé de mettre en place des seuils annuels plutôt que des seuils mensuels qui compliquent l'évaluation de l'état de la ressource et de travailler à partir des séries constituées par les niveaux moyens mensuels minimum de chaque année (HMNA par analogie avec les débits moyens mensuels annuels, dits QMNA) plutôt qu’avec les séries des niveaux moyens annuels. Parmi les variables qui pourraient être utilisées pour fixer ces seuils et qui ont été testées dans l'étude, on peut citer :

  • la moyenne des niveaux moyens mensuels minimum de chaque année (moyenne des HMNA) ;
  • le minimum de la série des HMNA ;
  • le HMNA5 (période de retour 5 ans sec) lorsqu'une analyse fréquentielle est possible ;
  • la moyenne des minima relevés chaque année dans la chronique journalière ;
  • le minimum absolu (seuil historique) relevé dans la chronique de mesures.

Les tests réalisés avec ces variables ont montré qu'il était difficile d'une part, de standardiser en ne retenant qu'une seule solution convenant à tous les piézomètres et d'autre part, de définir systématiquement trois seuils. Plusieurs solutions sont toutefois envisageables et doivent être étudiées.

Une solution possible pour fixer des seuils consisterait par exemple à faire intervenir l'indicateur piézométrique standardisé (IPS) utilisé pour le Bulletin de Situation Hydrologique.

Afin d’approfondir cette étude, l'analyse de courbes de récession en périodes de sécheresse prononcée permettrait d'affiner le choix des seuils.

Représentation des seuils du piézomètre de Bussy-le-Château et chronique piézométrique en 2003.

Représentation des seuils du piézomètre de Bussy-le-Château et chronique piézométrique en 2003.

Partenaires

Agence de l’eau Seine-Normandie

Agence de l’eau Rhin-Meuse

RAPPORTS PUBLICS

Les indicateurs sécheresse en région Grand Est (Champagne-Ardenne, Lorraine, Alsace) : analyse et propositions. Rapport final. - RP-67043-FR