Aquifère de la craie normande

Sur le plan hydrogéologique, la craie a une faible perméabilité intrinsèque. Elle ne contient de l’eau mobilisable que lorsqu’elle est fracturée, condition rencontrée le long des failles géologiques et sur les bombements anticlinaux, ou lorsqu’elle est altérée sous les plaines alluviales des grands cours d’eau.

Un aquifère caractérisé par une triple porosité

L’ aquifère de la craie de l’ouest du Bassin Parisien est caractérisé par l’existence d’une triple porosité (une porosité de matrice, de fracture et de conduits) telle que décrite ci-dessous :

• la porosité matricielle inter-granulaire a une fonction capacitive conséquente de 15 à 45% selon les horizons lithologiques et les auteurs. Cependant la porosité efficace reste faible, les valeurs de conductivité hydraulique ou perméabilité sont de l’ordre de 10^-8 à 10^-6 m/s, les coefficients d’ emmagasinement de 5 à 10% et les transmissivités inférieures ou égales à 1.10^-5 m²/s. Ces valeurs conduisent à des vitesses de transport dans le milieu souterrain de l’ordre du mètre par an
• la porosité de fracture, selon l’importance de la fracturation et des processus de dissolution qui peuvent les affecter, conduit à des perméabilités de l’ordre de 10^-4 m/s à 10^-6 m/s (et des transmissivités jusqu’à 3 ou 4.10^-2 m²/s) soit des vitesses de transfert de l’ordre de quelques mètres par mois.
  Cette porosité est associée à la fonction de stockage temporaire dans les formations superficielles ; elle pourrait expliquer le retard de la recharge de l’ aquifère comme l’atteste les variations piézométriques au cours d’un cycle hydrologique. Cette porosité peut ainsi jouer un rôle dans la fonction capacitive de l’ aquifère , mais exerce surtout un rôle primordial dans la fonction transmissive de l’ aquifère et dans l’organisation des gradients hydrauliques

• la porosité de conduits karstiques peut, localement (selon des connexions actives avec les bétoires), assurer des vitesses de transfert (depuis un point d’infiltration préférentiel à l’exutoire du système karstique) pouvant atteindre et dépasser 100 m/h. Les pseudo-perméabilités associées sont de l’ordre de 10^-1 m/s à 10^-3 m/s. La porosité de conduits n’a qu’un rôle transmissif dans les transferts rapides. Ce rôle reste en partie contrôlé par les gradients hydrauliques hérités de la porosité de fracture et le contexte structural régional. Son importance et les vitesses de transfert qui en découlent exercent aussi un rôle primordial sur la vulnérabilité des ressources exploitées.

Une des particularités de la craie de l’ouest du Bassin Parisien est son intense karstification (cf. Photographies plus bas).

Le karst génère en surface des effondrements naturels (les bétoires) qui constituent des points d’engouffrement des eaux superficielles vers la nappe phréatique de la craie, sans filtration naturelle par le sol. Une base de données des bétoires et traçages a été mise en place en 2012 en Haute-Normandie. Plus de 9400 bétoires étaient recensées en Haute Normandie en 2014 . Les données de cet inventaire sont consultables et téléchargeables sur le SIGES dans l’article concernant les karsts (cf. Figure Carte de répartition des bétoires en Haute Normandie - Etat de la bancarisation au 02 Aout 2012 - plus bas).

En règle générale la fissuration affecte les horizons superficiels. En plateau dans la zone non saturée, son épaisseur ne dépasse pas quelques mètres sous le contact formation résiduelle à silex/craie. En vallée sèche, elle réside dans les premiers 20m sous la surface de la nappe . En vallée humide les épaisseurs de craie fissurée s’accroissent pour atteindre dans la vallée de Seine des valeurs de 50 m si ce n’est parfois plus (cf. Figure Caractéristiques hydrodynamiques de l’ aquifère crayeux dans la vallée de la Seine - plus bas).

Les productivités sont de l’ordre de 2 à 10 m³/h en plateau et de 30 à 300 m³/h en vallée voir plus localement.

Du point de vue ressource, la nappe de la craie est fortement sollicitée pour tous les usages (agriculture, eau potable, industrie) car elle constitue souvent l’unique ressource économiquement exploitable.

La quasi-totalité des besoins en eau potable de la Haute-Normandie est satisfaite à partir des eaux souterraines prélevées dans la nappe de la craie. Les autres aquifères exploités (ou ayant été exploités) sont les Sables de l’Albien et les formations du Tertiaire (sables et calcaires). Les alluvions de la vallée de la Seine sont quant à elles très utilisées par l’industrie.

Les données de prélèvements sont disponibles via la BNPE (Banque Nationale des Prélèvements quantitatifs en Eau), banque qui collecte les volumes d’eau prélevés pour l’intégralité des usages.

Là où la nappe de la craie est libre, les puits traditionnels sont nombreux et, de par leur conception, ils peuvent contribuer au transfert des eaux superficielles polluées vers la nappe . Plusieurs captages d’eau potable ont ainsi été abandonnés en raison de la mauvaise qualité de l’eau et de l’impossibilité de les protéger efficacement.

Le karst haut-normand génère en surface des effondrements naturels (les bétoires) qui constituent des points d’engouffrement des eaux superficielles vers la nappe phréatique de la craie, sans filtration naturelle par le sol.

Le karst de la craie est à l’origine de la turbidité  : la qualité des eaux souterraines en Haute-Normandie est soumise à de fortes contraintes liées aux phénomènes d’érosion des sols sur les plateaux ainsi qu’au système d’écoulement souterrain des eaux de pluie qui s’engouffrent dans ces pertes karstiques (bétoires), traversent la craie en partie dans des conduits naturels à écoulement rapide ( karst ) avant de ressortir aux exutoires ou dans les forages (notamment AEP ).

La vulnérabilité de la nappe de la craie est donc très variable d’un point à un autre du territoire haut-normand ; elle doit être définie localement par la prise en compte de l’ensemble des conditions naturelles favorables (recouvrement, nappe profonde, vitesse d’écoulement lente, lit de cours d’eau colmaté…) et défavorables (bétoires, endokarst, puits de marnières, nappe subaffleurante, craie fissurée, pertes en cours d’eau…).

• Les cartes piézométriques de l’ aquifère de la craie sont téléchargeables depuis l’article « Isopièzes de la craie (Crétacé supérieur) »
• Atlas hydrogéologiques en Normandie (ex-Haute Normandie)
• Article concernant les karsts

• Colloque sur l’hydrogéologie de la craie, qui s’est tenu en mai 2018 au Havre (journées techniques du Comité Français d’Hydrogéologie), et pour lequel les actes, livret guide et compte-rendu sont disponibles sur le site CFH-AIH
• Revue Géologues (décembre 2018) sur l’hydrogéologie de la craie

• Albinet M.(1967) -Piézométrie moyennes eaux de 1967 : Carte hydrogéologique du bassin de Paris au 1/500 000. Éditions BRGM .
• Arbonnier G., Equilbey E., Hanot F., Mardhel V., Pointet T., Quesnel F., Robelin C., Schomburgk S., Tourlière B. (2004) –Atlas hydrogéologique numérique de l’Eure. Volet cartographie de l’ aquifère de la craie. Rap. BRGM /RP-52989-FR
• Arnaud L., Baran N. (2009) – Détermination des vitesses de transfert de l’eau et des nitrates dans la zone non saturée de l’ aquifère crayeux en Haute-Normandie. Rapport BRGM /RP-57828-FR, 100 p., 54 ill., 3 ann.
• Chemin J et Holé J.-P. (1989) - Carte hydrogéologique du département de l’Eure – BRGM
• David P-Y.– Inventaire régional Haute-Normandie des bétoires, itinéraires souterrains des eaux (traçages) et des exutoires – Rapport final Année 3. Rap. BRGM /RP-59933-FR, 95 p., 43 ill., 5 ann.
• David P.-Y., Moisan J., Nachbaur A., Dörfliger N. (2010) – Aménagement des bétoires en Haute-Normandie – Etat de l’art et préconisations de bonnes pratiques – Rapport final. Rap. BRGM /RP-58795-FR, 218 p., 39 ill., 10 ann.
• Dupont J.-P., avec la collaboration de Valdès D., Slimani S., Jardani A., Brown J., Mouhri A., Rodet J ., Masséi N. et Laignel B. (2009) – Synthèse du contexte du fonctionnement hydrogéologique et de la vulnérabilité des ressources en eaux du département de l’Eure – programme de suivi des points d’eaux potables affectés par les problèmes de turbidité au sein du département de l’Eure. - juin 2009P
• El Janyani S. (2013) - Incidence des bétoires et de la karstogenèse des plateaux crayeux de la Haute-Normandie sur le fonctionnement hydrologique de l’ aquifère de la craie - Modélisation hydrogéologique des influences climatiques à différentes échelles spatio-temporelles. Thèse Soutenue le 14 mars 2013 - Université de Rouen – UFR des Sciences et Techniques UMR –CNRS 6143
• Equilbey E., Normand M., Schomburgk S. (2004) - Atlas hydrogéologique numérique de l’Eure – Volet bilan quantitatif – Rapport final BRGM /RP-52988-FR
• Mégnien C. (1980) – Synthèse géologique du Bassin de Paris. Volume I. Stratigraphie et paléogéographie. Mémoire BRGM n°101, 466 p. - Volume II. Atlas. Mémoire BRGM n°102, 50 cartes. 5 annexes.
• Mougin B., Branellec M., David P-Y., Zammit C., Bourgine B. (2011) - Atlas hydrogéologique régional de Haute-Normandie - Cartes piézométriques de l’ aquifère crayeux - Rapport final - BRGM /RP-59301-FR - 102 p., 51 ill., 2 ann.
• Quesnel, F. (1997),
• Roux J.-C., Artis H., Tremembert J. (1990) - Carte hydrogéologique du département de Seine-Maritime - BRGM
• Roux J.C. et al. (2005) - Aquifères et eaux souterraines en France. Ouvrage collectif publié aux Éditions BRGM ISSN 1773-7893 – ISBN 10 : 2-7159-0980-2
• S. Slimani (2009) - Les fonctionnements hydrogéologiques de l’ aquifère karstifié de la Craie de Haute-Normandie : conséquences des contextes morphologiques et structuraux - Thèse – Université de Rouen – UMP – CNRS 6143
• Valdes D. (2005) – Variabilité du fonctionnement hydrologique de l’ aquifère karstique de la Craie (département de l’Eure, France)- Université de Rouen UMR-CNRS 6143
• Pinault, Jean-Louis – La sensibilité des eaux souterraines au changement climatique - Géosciences n°3, 2006