La carte de la vulnérabilité et du risque pollution

En Poitou-Charentes le BRGM a réalisé la cartographie de la vulnérabilité intrinsèque des eaux souterraines à l’échelle du kilomètre carré selon les méthodes classiquement utilisées. En croisant vulnérabilité et occupation du sol on obtient la carte du risque pollution ci-dessous.

Aperçu cartographique
Ouverture de la carte dans l'espace cartographique

Sommaire de l’article :

Pour en savoir plus : Douez O., et Touret Y. (2009) - Sectorisation des masses d’eau libres du bassin Adour-Garonne en Poitou-Charentes. Rapport BRGM RP-58878-FR, 49 pages, 29 ill., 3 ann.

La cartographie du risque pollution

Plusieurs méthodes existent pour cartographier la vulnérabilité* intrinsèque des eaux souterraines, mais celles-ci sont basées sur des approches similaires croisant principalement :

• La nature argileuse (donc peu perméable) des roches affleurantes,

• L’importance de l’infiltration* par rapport au ruissellement* : celui se mesure surtout en regardant la densité du réseau hydrographique.

A ces données de base peuvent s’ajouter, en fonction de l’échelle de travail, d’autres paramètres comme la pente, les failles, la nature du réservoir souterrain (sable, calcaire…), les indices de karstification (dolines, gouffres, vallées sèches…).

En Poitou-Charentes, le BRGM a réalisé la cartographie de la vulnérabilité intrinsèque des eaux souterraines à l’échelle du kilomètre carré et en utilisant ces approches. Cette vulnérabilité a été croisée ensuite avec l’occupation du sol pour déterminer le risque* de pollution (cf. carte ci-dessous). Bien que l’impact urbain soit aussi considéré, ce travail s’est surtout focalisé sur la pression agricole.

Mais ces cartographies ne considèrent que les transferts verticaux d’une source de pollution et ne suffisent pas quand on s’intéresse à un enjeu particulier comme un captage pour l’eau potable. Dans ce cas, le captage possède un bassin ou une aire d’alimentation* que l’on peut considérer comme la zone dans laquelle une goutte d’eau tombant sur la surface du sol est susceptible de rejoindre le captage. Pour un même bassin, la vulnérabilité sera différente si l’on considère un forage superficiel ou profond. Par ailleurs, du fait de l’éloignement du point « souillé », des temps de transfert, de la possibilité d’une dégradation de la pollution… une même quantité d’eau polluée ne va pas avoir le même poids vis-à-vis du captage en fonction de l’endroit dans le bassin d’alimentation. La carte de vulnérabilité du bassin par rapport à un captage sera donc différente de la carte de vulnérabilité intrinsèque des eaux souterraines. De plus, pour un même bassin mais pour un captage différent, la carte de vulnérabilité pourra être différente. Enfin, le croisement de la vulnérabilité avec les pressions conduit à la cartographie du risque par rapport à un captage.

Carte régionale du « risque » pollution"
Carte régionale du « risque » pollution

La méthodologie mise en œuvre

Initialement la cartographie de la vulnérabilité et du risque de pollution a été réalisée pour servir de base à la représentativité des qualitomètres du réseau régional par rapport à la masse d’eau dans laquelle il est situé. Cette approche cartographique a été réalisée sur toute la région bien que la demande n’émanait que de l’Agence de l’Eau Adour-Garonne. Elle a été faite en découpant le territoire régional en mailles du kilomètre carré et en intégrant des paramètres dans chaque maille de manière ensuite à les croiser ; chaque maille est caractérisée par rapport à l’occupation du sol et à la vulnérabilité intrinsèque des eaux souterraine au droit de la maille.

La vulnérabilité « intrinsèque » est définie dans ce travail comme la prédisposition à une nappe d’eau souterraine (en partie ou en totalité) à être facilement contaminée ou non par une pollution de surface. Elle est liée principalement à la nature du sol et du sous-sol : couverture argileuse en surface, profondeur et circulation des eaux souterraine, caractéristiques de l’aquifère, importance de l’infiltration par rapport au ruissellement…

Le paramètre « contamination anthropique de surface » ne peut être approché directement du fait de la non connaissance, sur l’ensemble de la surface de la région Poitou-Charentes, des volumes de contaminant répandus sur le sol et susceptibles d’atteindre les eaux souterraines.

Par extrapolation, l’occupation du sol donne néanmoins des indications quant à une source potentielle de contamination de surface, en particulier au droit des zones agricoles ou urbaines. En couplant la carte de vulnérabilité « intrinsèque » avec l’occupation du sol, une carte de risque est obtenue qui prend en compte le paramètre de surface.

Etape 1 : Analyse de l’occupation du sol, pression agricole

  Simplification de la nomenclature CORINE LAND COVER

L’analyse de l’occupation du sol a été réalisée en utilisant les données de CORINE LAND COVER (version 2006).

La nomenclature standard du CORINE LAND COVER reposant sur un découpage trop exhaustif (44 classes du type d’environnement), une simplification a été réalisée de manière à obtenir au final huit classes : territoires artificialisés, la forêt, les zones agricoles (autre que vignes ou vergers), les vignes et vergers, les prairies et pâturages, les zones humides, le littoral et les zones mixtes.

  Affectation d’une pression agricole dans chaque maille

Après avoir réalisé différents tests, la méthode finalement retenue a été de découper la couche d’occupation du sol simplifié en mailles kilométriques.
Les pourcentages de surface pour chaque classe, par rapport à la surface d’une maille (1 km2), ont été calculés et affectés comme information à la maille. A partir de ces proportions, un coefficient de pression agricole a été calculé en additionnant les pourcentages de surfaces des zones agricoles, vignes et vergers et la moitié du pourcentage des zones mixtes :
Coefficient de pression agricole = % ZA + % VV + % ZM/2
Avec :
% ZA : pourcentage de surface de Zones Agricoles dans la maille,
% VV : pourcentage de surface de Vignes et Vergers dans la maille,
% ZM : pourcentage de surface de Zones Mixtes dans la maille.

In fine, les valeurs calculées pour ce coefficient ont été rangées en quatre classes. Au terme de ce traitement chaque maille est caractérisée par une pression agricole comme suit :
• 0 % - 25 % de surface agricole Pression faible,
• 25 % - 50 % de surface agricole Pression moyennement faible,
• 50 % - 75 % de surface agricole Pression moyennement forte,
• 75 % - 100 % de surface agricole Pression forte.

Passage de la carte simplifiée du sol avec maillage kilométrique à la carte de pression agricole "
Passage de la carte simplifiée du sol avec maillage kilométrique à la carte de pression agricole


Carte de la pression agricole pour la partie Adour-Garonne de Poitou-Charentes"
Carte de la pression agricole pour la partie Adour-Garonne de Poitou-Charentes

Etape 2 : vulnérabilité intrinsèque des eaux souterraines

  Le recouvrement argileux

La couverture argileuse est prise en compte dans ce travail car elle va ralentir voire empêcher l’écoulement vertical des eaux à travers le sol (et donc retarder une possible contamination des eaux en profondeur).

Les formations argileuses et marneuses de la région ont été identifiées et cartographiées à partir d’une synthèse des cartes géologiques à l’échelle 1/50 000 et des notices correspondantes. Ces travaux ont été réalisés ces dernières années par le BRGM dans le cadre du programme national de cartographie départementale de l’aléa retrait/gonflement des argiles, risque naturel majeur pour le bâti. Depuis 2007, les 4 départements de la région sont réalisés et tout le territoire régional est donc couvert par ces cartographies.

A partir de ces cartographies, l’information « argileux » ou « non argileux » a été intégrée dans chaque maille de la grille kilométrique. La maille, pour être définie comme « argileuse », doit comporter une surface minimale d’argile représentant 50 % de la maille.

A noter que la cartographie des argiles a été réalisée pour traiter un problème de risque naturel et non par rapport à la problématique des nappes, c’est pourquoi elle a été adaptée en fonction des connaissances hydrogéologiques.

Traitement de la carte des argiles de Poitou-Charentes"
Traitement de la carte des argiles de Poitou-Charentes

  L’Indice de Développement et Persistance des Réseaux (IDPR)

L’IDPR, développé par le BRGM, traduit l’aptitude des formations du sous-sol à laisser ruisseler ou s’infiltrer les eaux de surface. Basé sur l’analyse des réseaux hydrographiques et celle du Modèle Numérique de Terrain (MNT) [Mardhel (2006), Mardhel V. et al. (2008)], il repose sur la comparaison entre le réseau hydrologique réel et le réseau virtuel élaboré par rapport à la topographie.
Cet indice, a été calculé sur l’ensemble du territoire et fait l’objet d’une base nationale établie sur une grille de 500 m de coté.

Les valeurs d’indice ont été regroupées en classes de manière à disposer d’une échelle simplifiée :

•IDPR : 0 – 800 : infiltration dominante,

•IDPR : 800 – 1200 : infiltration et ruissellement équivalent,

•IDPR : 1200 – 2000 : ruissellement dominant.

Comme pour les autres paramètres, un code correspondant à ces classes a été introduit dans chaque maille de la grille.

Par rapport à la cartographie des argiles précédemment traitée, l’IDPR apporte des précisions supplémentaires, en particulier sur les zones d’infiltrations dominantes. De plus, l’IDPR intègre d’autres facteurs pouvant intervenir dans l’infiltration ou non des eaux vers les nappes, par exemple, des calcaires marneux compacts peu perméables vont limiter l’infiltration au même titre que des formations argileuses, à contrario des discontinuités verticales telles que les failles au droit de zones argileuses peuvent faciliter le transfert des eaux en profondeur. Ces deux cartographies sont donc complémentaires.

Traitement de la carte de l'IDPR de Poitou-Charentes"
Traitement de la carte de l’IDPR de Poitou-Charentes

  Vulnérabilité intrinsèque

La carte de vulnérabilité intrinsèque a été obtenue en croisant les résultats du traitement des cartographies des argiles et de l’IDPR.

Pour chaque maille de la grille kilométrique, un indice de vulnérabilité intrinsèque a été attribué en utilisant le tableau croisé ci-dessous. Précisons que ce tableau est issu de nombreux essais préalables. Là encore, la connaissance hydrogéologique de la région a été nécessaire pour critiquer les résultats de chaque essai et retenir la meilleure approche.

Croisement argile/IDPR"
Croisement argile/IDPR


Carte de la vulnérabilité intrinsèque de la partie Adour-Garonne de Poitou-Charentes"
Carte de la vulnérabilité intrinsèque de la partie Adour-Garonne de Poitou-Charentes

Etape 3 : cartographie du risque

La superposition des grilles d’occupation du sol et de vulnérabilité intrinsèque donne la carte du risque pollution des nappes d’eaux souterraines. L’attribution de l’indice de risque dans chaque maille de la grille a été réalisée en considérant le tableau croisé ci-dessous.

Croisement vulnérabilité/pression"
Croisement vulnérabilité/pression

De ces traitements successifs, il découle donc trois classes de risque : faible, moyenne et forte.
A noter que la qualité d’une eau souterraine en un point dépend, non seulement de l’occupation du sol au droit du point mais aussi de l’occupation du sol à l’amont « nappe » de ce point.

Carte du risque pollution, partie en Adour-Garonne de Poitou-Charentes"
Carte du risque pollution, partie en Adour-Garonne de Poitou-Charentes

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