Inventaire des prélèvements d'eau souterraine

Un inventaire des prélèvements d’eau souterraine déclarés par bassin versant ou entité hydrogéologique BD LISA de niveau 3 (voir articles sur la BD LISA pour davantage d’informations) sur l’année 2009 a été réalisé. Dans un second temps, l’impact de ces prélèvements anthropiques sur la ressource en eau souterraine et le débit des rivières a été étudié. En effet, les eaux souterraines contribuent tout au long de l’année à l’alimentation des rivières, notamment en période d’étiage (voir les Cartes SILURES Bretagne et explications).

Un historique des prélèvements d’eau souterraine déclarés à l’AELB entre 1998 et 2015 a également été réalisé.

A noter : les prélèvements d’eau de surface n’ont pas été pris en compte dans ce bilan. Ils représentent une part conséquente des prélèvements d’eau en Bretagne.

Source des données

Un inventaire des prélèvements déclarés d’eau souterraine a été réalisé par usage sur l’année 2009, en prenant en compte différentes sources de données numériques. Les sources sont :

• L’Agence de l’Eau Loire Bretagne (AELB) qui répertorie les usages alimentation en eau potable ( AEP ), industriel et irrigation (paiement d’une redevance pour une consommation annuelle supérieure à 7000 m³) ;
• La Direction Régionale de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement ( DREAL ) qui recense les prélèvements industriels des Installations Classées pour la Protection de l’Environnement (ICPE) ;
• Les services en charge de la Police de l’Eau (Direction Départementale des Territoires et de la Mer – DDTM) qui répertorient les volumes prélevés supérieurs à 1000 m³/an, hors ICPE ;
• La Banque du Sous-Sol ( BSS ) du  BRGM  qui recense les ouvrages souterrains déclarés au titre du Code Minier, dont les points d’eau.

Les forages domestiques déclarés en Mairie ne sont pas utilisés car la base « forages domestiques » est peu renseignée en Bretagne et parce que ces forages sont renseignés en  BSS  (information sur le volume estimatif prélevé).

Les données proviennent donc de différents organismes, il a fallu vérifier qu’il n’existait pas de doublons entre les différents fichiers (AELB,  DREAL , et Police de l’eau). Un bilan de l’ensemble des prélèvements a été testé tout d’abord sur quatre entités BD LISA :

• Socle sédimentaire et plutonique dans les bassins versants du Guyoult de sa source à la mer, le Biez Jean et le Biez Brillant (173AC01)
• Socle métamorphique dans le  bassin versant de l’Urne de sa source à la mer et côtiers (187AC01)
• Socle plutonique dans le  bassin versant de l’Arz de sa source à l’Oust (non inclus) (199AE02)
• Socle plutonique dans les bassins versants de la Mignonne et l’Hôpital Camfrout de leurs sources à la mer et côtiers (191AE01)

Entités hydrogéologiques « test » pour l’inventaire des prélèvements d’eau souterraine

BRGM

Entités hydrogéologiques « test » pour l’inventaire des prélèvements d’eau souterraine

Ce test a montré la nécessité de prendre en compte des prélèvements complémentaires à ceux déclarés (AELB,  DREAL  et Police de l’eau), notamment à partir de la  BSS . En effet, aucune donnée sur les volumes prélevés à usage élevage n’était disponible en format numérique ; la seule estimation possible de ces volumes peut être réalisée grâce aux informations recensées en  BSS  (estimation des volumes prélevés pour l’usage agricole : 5 m³/jour, sur la base d’études menées précédemment entre 2005 et 2009).
Ensuite, l’analyse a été faite pour chaque entité BD  LISA  de Bretagne et les résultats sont présentés sous forme de tableau chiffrant l’ensemble des prélèvements en eaux souterraines par usage (pour l’année 2009). 

Localisation

La localisation exacte des points d’eau peut être connue (origine des coordonnées : base SISE-Eaux, manuelle ou saisie) ou non. Dans ce cas, les points sont situés par défaut au centroïde des communes. La difficulté du travail a été de replacer ces derniers points (à l’aide de cartes IGN, de recherches internet, des parcelles cadastrales, des points de captage AEP , d’une base de données répertoriant les industries ICPE bretonnes), notamment pour les communes se situant à cheval entre plusieurs entités hydrogéologiques. En effet, il ne faut pas affecter un prélèvement dans l’entité voisine.

Utilisation des données de la BSS

Comme indiqué précédemment, pour une meilleure estimation des prélèvements sur l’ensemble des entités, notamment pour l’élevage, la base des points BSS a été utilisée. Dans la base BSS , une extraction des points d’eau a tout d’abord été réalisée en juillet 2011 ( puits , sources, forages), soit environ 18 000 points d’eau sur 36 000 ouvrages souterrains recensés en BSS en Bretagne.

Les points d’eau à usage « géothermie » et « piézomètre » ont ensuite été supprimés de cette liste, aucun prélèvement d’eau n’étant réalisé sur ces points (géothermie basse énergie sans prélèvement d’eau en Bretagne et suivi du niveau de la nappe au repos dans les piézomètres). Puis un tri a été fait pour sélectionner deux informations importantes : l’état du forage (exploité ou abandonné), et son utilisation (industrie, AEP , irrigation, agricole, domestique).

Sur chaque entité, certains points de la BSS ont pu être associés aux prélèvements présents dans le fichier fourni par la Police de l’Eau. Pour cela, l’ensemble des points BSS présents sur chaque entité ont été sélectionnés puis, à partir des informations communes entre la base BSS et le fichier Police de l’Eau (commune, lieu-dit, exploitant, propriétaire, date des travaux, usage), des associations ont pu être faites entre ces deux sources de données. Ce travail a permis d’éviter un double comptage des volumes prélevés.

Les points de l’AELB ont aussi été rattachés à la BSS , les champs en communs étant ici la commune, le lieu-dit et l’usage. Les points à usage AEP présents dans la base BSS ont été rattachés à un point de captage AEP quand cela été possible, afin de ne pas les comptabiliser deux fois dans le bilan.

Après avoir supprimé l’ensemble des points déjà présents dans les fichiers de l’AELB et de la Police de l’Eau (doublons), un débit moyen équivalent à 5 m3/jour (débit moyen pour un usage agricole, industriel et irrigation, estimé sur la base d’études menées par le BRGM entre 2004 et 2009) et un débit moyen équivalent à 150 m3/an (débit moyen pour usage domestique, hypothèse de 3 personnes par foyer) ont été appliqués pour l’ensemble des points d’eau de la BSS sur chaque entité.

Ci-dessous, un exemple d’inventaire des prélèvements d’eau souterraine déclarés en 2009 sur l’entité « 199AE02 – Socle plutonique dans le bassin versant de l’Arz de sa source à l’Oust (non compris) » :

Estimation des prélèvements déclarés en eau souterraine sur le bassin versant de l’Arz en 2009 (entité 199AE02)

@ brgm

Estimation des prélèvements déclarés en eau souterraine sur le bassin versant de l'Arz en 2009

Incertitudes associées aux données

Les calculs des prélèvements d’eau souterraine déclarés par entité hydrogéologique BD  LISA  de niveau 3 sur l’année 2009 sont associés à un certain nombre d’incertitudes. On peut notamment citer les incertitudes suivantes :

• existence d’ouvrages et donc de prélèvements non déclarés (ces ouvrages non déclarés représenteraient environ 1/3 des ouvrages recensés. Il s’agit principalement d’ouvrages à usage élevage et domestique, à prélèvements modestes, qui ne représenteraient donc pas 1/3 des volumes prélevés),
• utilisation de volumes déclarés lors de la création du forage qui ne sont pas identiques aux volumes effectivement prélevés annuellement (sauf pour les données issues de l’AELB),
• estimation simplifiée des volumes prélevés à usages élevage (5 m³/j sur la base d’études menées précédemment par le  BRGM  entre 2004 et 2009) et domestique (hypothèse de 3 personnes par foyer soit 150 m³/an),
• opérateurs différents travaillant sur cet inventaire (un écart de l’ordre de 8 à 10% du volume total peut être constaté entre 2 opérateurs travaillant sur la même entité, lié à l’identification de plus ou moins de doublons entre les bases de données).

Sources d’incertitudes dans l’estimation des prélèvements d’eau souterraine déclarés et impact associé

@ brgm

Suite à l’analyse des premiers résultats, il semble que certaines estimations sont plus ou moins minorées. En effet, on peut considérer comme réalistes les chiffres des prélèvements pour l’eau destinée à la consommation humaine, à l’irrigation ou à un usage industriel car ils sont soumis à redevance de l’AELB. A l’opposé, les données élevage, ainsi que celles des usages domestiques, sont sans doute sous-estimées compte-tenu : des ouvrages non déclarés par l’usager au titre du Code Minier, et du faible taux de renseignement par les municipalités de la base de données nationale « forages domestiques ».

Les résultats obtenus ne pourront être affinés que grâce à des études spécifiques destinées à obtenir des bilans plus précis des volumes réellement prélevés sur les différents territoires (exemple : études « bilan besoins-ressources » réalisées par certains SAGEs bretons).

Les prélèvements souterrains déclarés sur les entités hydrogéologiques ont ensuite été comparés aux débits des rivières correspondantes (écoulement annuel et écoulement d’étiage) et aux volumes d’eau infiltrés annuellement dans le sous-sol (à partir des précipitations efficaces), afin d’étudier l’influence de ces prélèvements sur la ressource en eau.

Principe du bilan hydrologique
 

@ brgm

Principe du bilan hydrologique

Débit des rivières

La  DREAL  Bretagne a réalisé une extraction le 07/06/2012 dans HydroPortail des paramètres suivants :

• VCN30 quinquennal (débit moyen minimal annuel calculé sur 30 jours consécutifs, de période de retour 5 ans) en m³/s
• lame d’eau annuelle (= module) en mm/an.

Ces valeurs ont été calculées sur toute la chronique disponible de 70 stations hydrologiques positionnées sur les rivières bretonnes. Cependant, ces chiffres sont biaisés par :

• la date de début de mesure (les stations « qui ont connu » la sécheresse de 1976 produisent des valeurs plus faibles) ;
• la station peut être influencée ou non par la présence de barrages, ou de prélèvements  AEP .

Précipitations

La pluie efficace correspond à la différence entre les précipitations et l’évapotranspiration réelle, exprimée en mm. L’eau des précipitations efficaces est répartie, à la surface du sol, en deux fractions : le ruissellement et l’infiltration (source : Ministère en charge de l’Ecologie).

Les données de pluies efficaces, qui permettent le calcul des volumes d’eau infiltrés annuellement, proviennent du Ministère en charge de l’Ecologie (MEEDDM - 2005) : Normales de pluies efficaces (mm) – moyennes annuelles sur la période 1946-2001.

Hypothèses de calcul

Pour réaliser le bilan hydrologique, des hypothèses simplificatrices ont été établies :

• les prélèvements souterrains sont répartis uniformément sur toute la surface de l’entité,
• les prélèvements souterrains sont répartis uniformément durant l’année pour tous les usages sauf l’irrigation. Pour ce dernier, la répartition durant l’année des besoins en eau des différentes cultures irriguées a été estimée pour chaque département breton. Pour cela, un bilan hydrologique mensuel a été établi d’après des données météorologiques (pluie et ETP durant l’année 2009) et des données agricoles (surfaces irriguées pour chaque type de culture, coefficients culturaux et profondeur d’enracinement). Il a ainsi été calculé, pour chaque département, la proportion du volume annuel d’eau souterraine destiné à l’irrigation correspondant au besoin en eau des cultures irriguées durant le mois d’étiage.

Attention, seuls les prélèvements souterrains sont pris en compte dans ce bilan (et les prélèvements de surface représentent une part non négligeable des prélèvements totaux).

Présentation des résultats

Un tableau a été réalisé par entité pour présenter le bilan hydrologique. Dans chaque tableau, on trouve :

• le pourcentage « lame d’eau annuelle », qui correspond à la part des prélèvements annuels déclarés d’eau souterraine sur le volume d’eau s’écoulant annuellement dans la rivière ;
• le pourcentage « lame d’eau à l’étiage », qui représente la part des prélèvements déclarés d’eau souterraine sur le volume d’eau disponible dans la rivière en période d’étiage (période de basses eaux) ;
• le pourcentage de la « ressource infiltrée », qui représente la part des prélèvements déclarés d’eau souterraine sur la quantité d’eau de pluie infiltrée dans le  bassin versant.

Ci-dessous, un exemple de bilan hydrologique sur l’entité « 199AE02 – Socle plutonique dans le  bassin versant de l’Arz de sa source à l’Oust (non compris) » :

L’inventaire des prélèvements d’eau souterraine sur l’année 2009 a été synthétisé sur 4 cartes régionales :

• Pression de prélèvement par entité hydrogéologique de socle (volume d’eau souterraine prélevé en 2009 par entité rapporté à la superficie de l’entité),
• Répartition par usage des prélèvements d’eau souterraine estimés en 2009 par entité hydrogéologique de socle,
• Part des prélèvements souterrains estimés en 2009 par rapport à l’infiltration moyenne annuelle par entité hydrogéologique de socle,
• Part des prélèvements souterrains estimés en 2009 par rapport à la lame d’eau annuelle dans les rivières par entité hydrogéologique de socle.

Chacune de ces cartes est accompagnée d’une fiche descriptive indiquant la source des données, la méthodologie suivie, des commentaires sur les résultats et un avertissement (incertitudes associées à la méthode suivie et aux données disponibles, prélèvements d’eau de surface non pris en compte).

Une meilleure connaissance des prélèvements (eau souterraine et eau de surface) est nécessaire à l’échelle des territoires et différentes études sont actuellement menées sur la région Bretagne (à l’échelle régionale, départementale ou locale) pour y parvenir.

En prenant seulement en compte les données de l’Agence de l’Eau Loire Bretagne, un histogramme d’évolution des prélèvements (usages : AEP , irrigation, industrie) entre 1998 et 2015 a été réalisé, pour chaque entité hydrogéologique bretonne de socle.

Ci-dessous, un exemple d’historique des prélèvements d’eau souterraine sur l’entité « 199AE02 – Socle plutonique dans le bassin versant de l’Arz de sa source à l’Oust (non compris) » :

Evolution des prélèvements d’eau souterraine dans le bassin versant de l’Arz (entité 199AE02) entre 1998 et 2009 (source : AELB)

@ brgm

Evolution des prélèvements d'eau souterraine dans le bassin versant de l'Arz entre 1998 et 2009 (source : AELB)

Les mêmes histogrammes de prélèvements ont également été réalisés pour les aquifères des alluvions fluviatiles de l’Oust et de la Vilaine.

Le même travail a été effectué dans les aquifères d’âge Tertiaire, ensemble de petits bassins se situant principalement en Ille-et-Vilaine. On recense 35 ouvrages captant les aquifères tertiaires. Ils sont destinés à l’ AEP et à l’usage industriel. Cependant, peu d’informations dans les fichiers de l’Agence de l’Eau permettent de distinguer les points captant les aquifères tertiaires des points captant les aquifères de socle. Certains prélèvements n’ont donc probablement pas été comptabilisés dans ce dernier bilan. Néanmoins, un récent travail sur le rattachement des points BSS à la base de données de l’AELB ainsi qu’aux entités BD LISA tertiaires permet de réduire l’incertitude quant aux prélèvements qui ne seraient pas comptabilisés parmi ces bassins.

Un bilan des prélèvements d’eau souterraine déclarés auprès de l’Agence de l’Eau Loire Bretagne en 2009 a été réalisé par département et par usage :

Volume d’eau souterraine déclaré par secteur d’activité et par département en 2009 (en millions de m3) - source : AELB

@ brgm

Volume d'eau souterraine déclaré par secteur d'activité et par département en 2009 (en millions d em3) - source : AELB

Ce graphique nous indique quelques tendances régionales :

• usage  AEP  (Alimentation en Eau Potable)  :
  • prélèvements souterrains très importants dans le Finistère, où on trouve de nombreux forages à usage  AEP  ;
  • beaucoup de prélèvements d’eau souterraine en Ille-et-Vilaine : nombreux forages dans les bassins tertiaires très productifs (plus de 9 millions de m³) ;
  • dans les Côtes d’Armor, l’alimentation en eau potable est principalement réalisée par des prises d’eau de surface (barrages sur l’Arguenon, le Blavet et le Gouët) ;
• usage irrigation : nombreux forages utilisés pour irriguer les cultures légumières dans le Finistère (région du Léon) et le Morbihan ;
• usage industriel : prélèvements les plus importants dans les départements du Finistère et du Morbihan où se trouvent de nombreuses industries agro-alimentaires (en particulier des laiteries).

L’eau souterraine est également utilisée pour des usages agricoles autre que l’irrigation (abreuvage), mais les volumes prélevés dans ces forages ne sont pas comptabilisés par l’Agence de l’Eau.

En prenant en compte l’ensemble des usages (y compris élevage), à partir de l’inventaire des prélèvements d’eau souterraine déclarés en 2009, la répartition des prélèvements d’eau souterraine dans les aquifères de socle par départements est la suivante :

Répartition par usage des prélèvements d’eau souterraine dans les aquifères de socle en Bretagne (chiffres 2009)

@ brgm

Répartition par usage des prélèvements d'eau souterraine dans les aquifères de socle en Bretagne en 2009 ( BRGM )

Environ 100 millions de m3 d’eau souterraine ont été prélevés en 2009 en Bretagne dans les aquifères de socle (auxquels il faut ajouter environ 10 millions de m3 prélevés dans les aquifères tertiaires et environ 500 000 m3 prélevés dans les aquifères alluviaux, non représentés dans le graphique ci-dessus).

Les résultats du bilan hydrologique et de l’historique des prélèvements d’eau souterraine sont disponibles par entités dans les Fiches de synthèse hydrogéologique.

Pour en savoir plus sur la méthodologie suivie pour réaliser l’inventaire des prélèvements d’eau souterraine sur l’année 2009, consulter les rapports suivants :

1. SIGES Bretagne phase 1 : rapport BRGM/RP-61885-FR (p. 35 à 40)
2. SIGES  Bretagne phase 2 : rapport BRGM/RP-65483-FR (p. 32 à 34)
3. SIGES  Bretagne phase 3 : rapport BRGM/RP-69971-FR (p.27 à 35)

Pour savoir quelles sont les entités hydrogéologiques présentes sur un  SAGE , consultez le tableau de correspondance entre SAGE, masses d'eau souterraines et entités BD LISA.