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La nappe d'Alsace
Cette campagne a été mise en place par le Commissariat Général au Développement Durable du ministère du développement durable et organisée par le BRGM et l’Association pour la Protection de la Nappe Phréatique de la Plaine d’Alsace (APRONA). C'est une présentation des modes de suivi de l'aquifer rhénan en terme de hauteur d'eau et l'illustration du suivi d'une station automatique piézométrique avec contrôle manuel.
Intervenants :
Philippe Weng - Directeur du BRGM.
Fabien Toulet - Ingénieur APRONA.
Didier Lihrmann - Technicien hydrogéologue.
WIKHYDRO - La nappe d'Alsace par Wikhydro
La nappe phréatique rhénane est l’une des plus importantes réserves en eau souterraine d’Europe. La quantité d’eau stockée, pour sa seule partie alsacienne, est estimée à environ 35 milliards de m3 d'eau. Présente dans les alluvions du Rhin, la nappe phréatique de la plaine d'Alsace est située entre Vosges et Rhin, de Bâle à Lauterbourg.
Accessible à faible profondeur, elle permet de couvrir une grande partie des besoins en eau potable, alimente les industries fortes consommatrices d'eau de bonne qualité et contribue à l'existence de milieux naturels typiques.
Peu protégée par des terrains perméables et située à faible profondeur, la nappe est vulnérable et sensible aux pollutions diffuses ou ponctuelles, d’origine industrielle, agricole ou domestique.
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La nappe d'Alsace
- Présentation
Aussi les Alsaciens et leurs voisins allemands et suisses ont-ils une forte sensibilité pour l'écologie et le respect de l'environnement, notamment pour ce qui concerne la qualité de la nappe phréatique.
Cette sensibilité environnementale se retrouve auprès des élus et des services de la Région, mais aussi auprès des administrations (DREAL, DDT, ARS notamment).
- Niveau de la nappe
Il existe 200 sites de mesure de niveau. La nappe est présente à partir d’une profondeur allant de quelques centimètres dans le Ried (Sélestat) jusqu’à près d’une vingtaine de mètres dans la forêt de la Hardt (Mulhouse). Cette profondeur par rapport au sol varie dans le temps en fonction de l’importance des pluies, de l’alimentation ou du drainage de la nappe par les rivières et des prélèvements par pompage liés aux activités humaines.
Ces fluctuations de niveau, plus ou moins importantes suivant l’endroit et les types d’événements qui en sont la cause, ne sont pas sans conséquences sur le milieu naturel et les activités humaines : assèchement des zones humides, remontées d’eau dans les caves et les parkings souterrains, incidences sur l’importance et la propagation des pollutions.
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Les architectes, les bureaux d’études spécialisées, les services techniques des collectivités locales et territoriales, les services de police de l’eau, les experts ou les compagnies d’assurance, les constructeurs ou les installateurs-chauffagistes (géothermie), ont souvent besoin de disposer des informations relatives à ces variations.
La mesure de la cote piézométrique est réalisée :
- par 76 observateurs locaux effectuant des relevés hebdomadaires, sur un ou plusieurs ouvrages chacun
- par 5 organismes partenaires relevant une dizaine ouvrages, dont les mesures sont gracieusement transmises à l’APRONA
- par un peu plus de 60 centrales électroniques d’acquisition sur site, programmées pour une lecture horaire de la cote piézométrique, permettant le stockage de la cote maximale et minimale journalière, et dont 8 d’entre-elles sont télétransmises par modem GSM aux bureaux de l’APRONA pour la réalisation d’un bulletin hydrologique mensuel.
Les données piézométriques relevées sur ce réseau sont ensuite stockées, après analyse et validation, dans la banque piézométrique régionale, à partir de laquelle sont notamment édités des graphiques représentant les variations du niveau de la nappe sur plusieurs années. L’APRONA dispose, pour chaque piézomètre, d’au moins un relevé hebdomadaire du niveau de la nappe, pour une période d’observation moyenne de 20 ans ; certains points sont observés depuis les années 1950, ce qui permet d’effectuer des traitements statistiques, mensuels ou annuels, sur de longues séries de données.
Le rôle de l'APRONA et du BRGM
L’Association pour la Protection de la Nappe Phréatique de la Plaine d’Alsace (APRONA) a été créée le 28 mars 1995 à l’initiative du Conseil Régional d’Alsace, de l’Agence de l’Eau Rhin-Meuse, des Conseils Généraux et de la Préfecture de la Région Alsace.
Cette association regroupe des représentants du Comité de Bassin Rhin Meuse, des collectivités locales ainsi que des usagers, industriels, agriculteurs ou association de protection de la nature. Des personnalités compétentes sont également associées, et notamment un représentant du Ministère de l’Environnement du Bade-Wurtemberg.
L'APRONA est chargée de la gestion des réseaux d'observation régionaux concernant la piézométrie (niveau de la nappe), la qualité des eaux souterraines, de l'exploitation d'un modèle mathématique de nappe à grande échelle, de conduites d'opérations liées à la connaissance de la ressource, ainsi que de la mise à disposition des informations auprès des différents acteurs de l'eau.
Le BRGM est en charge, un peu partout en France du réseau piézométrique.
Reprises dans les conventions de partenariat signées entre la Région Alsace, l'Agence de l'Eau Rhin Meuse et l'APRONA, les missions principales sont les suivantes:
- L’amélioration de la connaissance de la nappe d'Alsace, avec notamment :
- la gestion du réseau piézométrique régional ;
- la gestion des réseaux de suivi de la qualité à l'échelle régionale ;
- la gestion du nouveau modèle hydrodynamique régional ;
- le pilotage d’études ou de travaux de connaissance relatifs à l'aquifère, à la qualité des eaux, ou aux activités de surface pouvant faire peser des risques sur la ressource.
- L’animation, la communication et le "porter à connaissance", avec notamment :
- l’animation du SAGE ill-nappe-rhin ;
- la mise à disposition d'informations sur la nappe sous diverses formes ;
- les actions de communication autour de ces informations : conférences, expositions ...
- La gestion de la station d’alerte de Huningue, mise en service en novembre 1988 et qui a été modernisée, en 2003, suite à l’accident industriel survenu sur le site de Sandoz, propriété de l’APRONA depuis 1997.
Le modèle hydrodynamique de la nappe rhénane
La nappe rhénane est un vaste système hydrologique, subissant l'influence de nombreux facteurs :
- alimentation par les pluies (pluies efficaces),
- apports latéraux par infiltration en bordure des Vosges ou de la Forêt Noire,
- échanges avec les cours d'eau qui peuvent drainer ou alimenter la nappe,
- prélèvements par pompage pour des usages domestiques, industriels ou agricoles.
Afin de pouvoir évaluer l'importance des différents phénomènes qui affectent la nappe, on simule son fonctionnement sur ordinateur. Cette simulation mathématique, appelée modélisation hydrodynamique, est ajustée par "calage" sur une piézométrie connue de la nappe ; elle permet de quantifier l'écoulement des eaux souterraines et d'établir ainsi un bilan hydrologique.
Pour reproduire au mieux l'écoulement des eaux, ce modèle hydrodynamique doit être alimenté par des données nombreuses et fiables sur la piézométrie de la nappe, la hauteur et le débit des cours d'eau, les prélèvements d'eaux souterraines par pompage, etc.
Une des grandes difficultés de la réalisation d'un modèle hydrodynamique transfrontalier réside dans le recueil, l'harmonisation et la synthèse de ces données, gérées par divers organismes de part et d'autre du Rhin.
L’exploitation du modèle hydrodynamique peut fournir diverses données sur la nappe rhénane, qui peuvent être valorisées sous forme de cartes, dans un système d'information géographique, et mis à disposition des décideurs pour la gestion et la protection de la ressource. On peut citer à titre d’exemple, les documents cartographiques suivants :
- Carte de la profondeur du toit de la nappe par rapport au sol, permettant d'identifier les zones de remontées de nappe à l'échelle régionale ou la profondeur minimale de forage d’un puits, d'évaluer la vulnérabilité de la nappe
- Carte de l'épaisseur de l'aquifère, permettant d’apporter les éléments d’information indispensables pour les modélisations de propagation de pollutions
- Carte simplifiée des directions générales d'écoulement , permettant notamment, en cas de pollution accidentelle, de déterminer les captages d’alimentation en eau potable susceptibles d’être contaminés, à l'aval hydraulique de la zone concernée.
Ce modèle hydrodynamique régional constitue également un référentiel technique de base pour la réalisation d'études locales et de travaux de modélisation à une échelle beaucoup plus fine. En retour, les nouvelles données acquises dans le cadre de ces études sont intégrées dans le modèle de base, lors de mises à jour régulières, et permettent ainsi son actualisation et sa validation permanente.
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Les projets transfrontaliers de modélisation de la nappe
Les projets transfrontaliers concernant la nappe rhénane dans l’espace du Rhin supérieur sont pilotés par le groupe d'experts "Ressources en eau" dela Conférence franco-germano-suisse du Rhin Supérieur.
Cette collaboration franc-allemande permet de dresser des cartes franco-allemandes à l'échelle de tout le secteur.
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