Vulnérabilité

Notion de vulnérabilité

La vulnérabilité d’une nappe traduit généralement la capacité d’infiltration à travers le sol et la zone non-saturée de polluants issus de la surface.

Il s’agit d’une vulnérabilité intrinsèque, c’est-à-dire qu’elle dépend du contexte topographique (pente du terrain), pédologique ( perméabilité ), géologique ( perméabilité , épaisseur)…

Si l’on considère deux types de contexte hydrogéologique classique, à savoir une nappe libre et une nappe captive, il apparaît évident qu’une nappe captive, étant recouverte par une formation peu perméable (argiles) sera peu vulnérable en comparaison de la nappe libre .

Schéma distinctif d’une nappe libre ou captive

BRGM

                                                                      Schéma distinctif d’une nappe libre ou captive

NB : le caractère a priori peu vulnérable des nappes captives peut être impacté par la réalisation de forages mal cimentés qui mettent en relation une nappe superficielle, dont l’eau est souvent de moindre qualité, avec une nappe profonde naturellement protégée. La bonne réalisation des forages est donc indispensable (cf. article sur les règles de l’art pour la réalisation de forages) pour la préservation des nappes souterraines.

Par opposition, on peut parler de vulnérabilité spécifique qui représente la vulnérabilité de l’eau souterraine à un polluant particulier ou à un groupe de polluants. Elle prend en compte les propriétés des polluants et leurs relations avec les caractéristiques du milieu naturel. Contrairement à la vulnérabilité intrinsèque, invariable dans le temps à l’échelle humaine, la vulnérabilité spécifique est évolutive.

Cartographie de la vulnérabilité des nappes

Afin d’évaluer la vulnérabilité des nappes en région Lorraine et dans le bassin Rhin-Meuse, plusieurs études ont été menées afin d’établir des cartographies distinguant les zones en fonction de leur classe de vulnérabilité.

Ces cartographies peuvent être utilisées dans le cadre de projets d’aménagement, de dossiers de protection des captages d’eau potable…

Les principales cartographies disponibles résultent des travaux suivants :

• L’Indice de Développement et de Persistance des Réseaux ( IDPR ), mis en œuvre à l’échelle nationale par le BRGM , souvent considéré comme une « vulnérabilité simplifiée », qualifie l’aptitude des terrains à laisser infiltrer ou ruisseler les eaux de surface. Il est calculé à partir de la BD CARTHAGE® pour la prise en compte du réseau hydrologique naturel (état et type d’écoulements, nature des axes hydrographiques) et du modèle numérique de terrain pour définir le réseau théorique des écoulements par l’analyse des talwegs. Sur le principe que l’organisation du réseau hydrographique est dépendante des formations géologiques (lithologie, structure) qui le supportent, la densité de drainage est révélatrice des formations et permet la substitution des données liées à la perméabilité des sols et du sous-sol. La carte de l’ IDPR datée de 2004 a été révisée en 2017. La cartographie IDPR est accessible sur l’espace cartographique du SIGES Rhin-Meuse.
• Carte de vulnérabilité intrinsèque simplifiée des eaux souterraines du bassin Rhin-Meuse et de la région Lorraine. Il s’agit d’une cartographie de la vulnérabilité intrinsèque à l’échelle du bassin Rhin-Meuse et étendue au territoire complet de la région Lorraine à la demande de l’Agence de l’Eau Rhin-Meuse. Ce travail a été mené par la combinaison de deux critères qui sont l’ IDPR et l’épaisseur de la zone non saturée ( ZNS ). Le détail de l’étude est présenté dans le rapport BRGM /RP-56539-FR. La carte de vulnérabilité intrinsèque du bassin Rhin-Meuse et de la région Lorraine est accessible sur l’espace cartographique du SIGES Rhin-Meuse.

Carte de vulnérabilité intrinsèque simplifiée des eaux souterraines du bassin Rhin-Meuse et de la région Lorraine (Mardhel V., 2010, BRGM /RP-56539-FR)

© BRGM

Carte de vulnérabilité intrinsèque simplifiée des eaux souterraines du bassin Rhin-Meuse et de la région Lorraine (Mardhel V., 2010, BRGM /RP-56539-FR)

Bibliographie

• Allier.D., Brugeron.A., Mardhel.V. (2018) - Cartographie préliminaire de l’épaisseur moyenne de la zone non saturée, à l’échelle du 1/100 000 ^ème sur la France Métropolitaine. Rapport BRGM/RP-68354-FR.
• Mardhel, Vincent (2010) - Carte de vulnérabilité intrinsèque simplifiée des eaux souterraines du bassin Rhin-Meuse et de la région Lorraine. Rapport BRGM/RP-56539-FR, 67 p.

Lorsque des éléments pluvieux exceptionnels surviennent, dans une période où la nappe est d’ores et déjà en situation de hautes eaux, une recharge exceptionnelle s’ajoute à un niveau piézométrique déjà élevé.

Le niveau de la nappe peut alors atteindre la surface du sol. La zone non saturée est totalement envahie par l’eau lors de la montée du niveau de la nappe  : c’est l’inondation par remontée de nappe .

Le phénomène de remontée de nappe ( BRGM - M. Villey)

© BRGM

                                                               Le phénomène de remontée de nappe ( BRGM - M. Villey)

On conçoit que plus la zone non saturée est mince, plus l’apparition d’un tel phénomène est probable.

Le dossier thématique sur le risque inondation du site Géorisques, M’informer sur les inondations, présente le phénomène d’inondation par remontée de nappe  :

• la manifestation du phénomène,
• les phénomènes observés,
• les conditions favorisant le déclenchement du phénomène,
• les conséquences du phénomène,
• les coûts induits,
• les mesures de préventions.

Une cartographie des zones sensibles de phénomènes de remontée de nappe est également accessible sur le portail internet Géorisques :

Géorisques

Ministère de la Transition Écologique, de la Biodiversité, de la Forêt, de la Mer et de la Pêche - BRGM

                                                 Site internet Géorisques : remontées de nappe

Avertissement : la cartographie des zones sensibles est étroitement dépendante de la connaissance d’un certain nombre de données de base, dont :

• la valeur du niveau moyen de la nappe , qui soit à la fois mesuré par rapport à un niveau de référence (altimétrie) et géoréférencé (en longitude et latitude). Des points sont créés et renseignés régulièrement, ce qui devrait permettre à cet atlas d’être mis à jour.
• une appréciation correcte (par mesure) du battement annuel de la nappe dont la mesure statistique faite durant l’étude devra être confirmée par l’observation de terrain.
• la présence d’un nombre suffisant de points au sein d’un secteur hydrogéologique homogène, pour que la valeur du niveau de la nappe puisse être considérée comme représentative.

D’autre part, la méthodologie utilisée pour déterminer la sensibilité aux remontées de nappe est différente selon le type d’aquifères (sédimentaires ou aquifères de socle).
L’exploitation de la carte de sensibilité aux remontées de nappe n’est possible qu’à une échelle inférieure à 1/100 000.

Bibliographie

• Bessière, H., Tillier, L., Bourgine, B., Brugeron, A., Foumelis, M. (2019) - Mise en place d'une méthodologie de cartographie de risque d'inondation par remontée de nappe à l’échelle locale – Application à la nappe d’Alsace au Sud de Strasbourg. Rapport final. BRGM/RP-68600-FR, 86 p.
• Brugeron, A., Bessière, H., Bourgine, B., Stollsteiner P. (2017) – Étude méthodologique pour l’amélioration de la cartographie de sensibilité aux remontées de nappes et réalisation d’une carte nationale - BRGM/RP-65452-FR
• Alexandre Brugeron, Quentin Fabregoul, Hélène Bessière (2023) – Actualisation de la carte nationale de sensibilité aux remontées de nappe . Rapport final V1. BRGM/RP-72333-FR, 44 p.
• Chabart, M., Bourouay, O., Javaux, B. (2022) - Évaluation des zones à risque de remontée de nappe dans le bassin versant de la Chiers et ses affluents. Rapport final BRGM/RP-71344-FR,189 p.
• Nguyen.Thé D. (2013) - Rapport hydrogéologique sur les inondations à Bicqueley (54). Lorraine. Rapport BRGM/RP-62833-FR. 13 p., 2 ann.
• Schomburgk S., Pinault J.-L., Longuevergne L. (2005) – Méthodologie de définition des zones de remontée de nappe . Cartographie de l’aléa sur la plaine d’Alsace. Rapport BRGM/RP-53579-FR.