Quelques vidéos réalisées avec le modèle des nappes du Jurassique

L’évolution des niveaux de nappes   à la périphérie du Marais Poitevin

Le fonctionnement hydro(géo)logique du Marais Poitevin a fait l’objet d’un grand nombre d’études depuis plus de 30 ans (cf. Bibliographie) montrant les préoccupations des gestionnaires. En effet, les bassins versants à la périphérie du Marais font l’objet de prélèvements importants en nappe   pour l’irrigation. Ces prélèvements saisonniers sont de l’ordre de 50 Mm3 par an.

Carte géologique simplifiée du Marais Poitevin

Schéma illustrant le fonctionnement des nappes à la périphérie du Marais

Le Marais Poitevin proprement dit correspond à une vaste dépression dans ces terrains du Jurassique, comblée durant les 10 000 dernières années par des terrains argileux fluvio-marins (le Bri). C’est une vaste zone plate, dont la cote est généralement située entre 2 et 3 m NGF, qui reçoit les eaux des bassins versants périphériques (y compris des nappes  ) et à la gestion hydraulique très anthropisée. Ce Bri est quasiment imperméable comme le souligne l’existence d’eau saumâtre dans la nappe   du Dogger comme dans la nappe   du Jurassique supérieur sous le Marais, voire la quasi-absence d’eau pour cette dernière dans les derniers forages réalisés. Ceci témoigne en effet d’aquifères   confinés difficilement alimentés. On admet toutefois la possibilité d’échange entre la nappe   et les canaux en surface dans une frange d’environ 800 m de largeur en bordure nord du Marais.

Le fonctionnement du Marais est donc assez bien connu et admis par les experts. Il est assez différent entre la bordure nord, avec 2 nappes   de terrains calcaires (l’Infra-Toarcien [Jurassique inférieur] et le Dogger [Jurassique moyen]) qui « s’enfoncent » sous le Marais, et la bordure sud avec une nappe   « superficielle » (dans une frange altérée de 0 à 20 m de profondeur) dans les calcaires marneux   et marnes du Jurassique supérieur. Au nord, les prélèvements créent en été de grandes dépressions piézométriques, notamment entre Luçon et Fontenay-le-Comte, avec des niveaux de nappe   qui descendent sous le 0 m NGF. Au sud, ces dépressions sont plus ponctuelles mais les prélèvements entrainent des assecs précoces des rivières en relation étroite avec la nappe  .

Cette première vidéo reconstitue l’évolution piézométrique   mois par mois, de 2000 à 2007, de la nappe   du Dogger en utilisant les résultats de la modélisation. On y voit se créer chaqu’année durant l’été deux vastes dépressions, l’une entre Fontenay-le-Comte et Luçon, l’autre du coté de Longeville. Les niveaux piézométriques y descendent bien au-dessous du niveau de la mer, jusqu’à -1 à -2 m NGF par endroit, sous l’effet des prélèvements estivaux dans les nappes  .

La seconde vidéo présente la situation durant la même période de la nappe   du Jurassique supérieur qui se développe surtout au Sud du Marais Poitevin. Cette nappe   est peu profonde et l’impact des prélèvements agricoles se matérialise surtout par des baisses locales du niveau de la nappe   en été. On n’est pas dans des dépressions piézométriques généralisées comme au Nord du Marais.

L’évolution des débits de rivière sur la zone couverte par le modèle

Les échanges nappes  /rivières jouent un rôle important dans l’hydrodynamique régionale : les nappes   sont en effet souvent en étroite relation avec les rivières, avec en particulier un rôle de soutien des débits d’étiage   des cours d’eau.

Le modèle régional des nappes   du Jurassique intègre le réseau des principaux cours d’eau du domaine modélisé, c’est à dire depuis Châtellerault au Nord, juqu’à une limite Angoulême/Rochefort au Sud, en incorporant aussi une grande partie de la Vendée au Nord du Marais Poitevin.

Réseau hydrographique intégré dans le modèle

Outre l’introduction dans le modèle de la structure du réseau (arbre des affluents et sens d’écoulement), il faut attribuer à chaque maille traversée par un cours d’eau une valeur pour les paramètres suivants :

• Longueur de la rivière au droit de la maille,
• Largeur de la rivière :
• La cote moyenne du fond de rivière : en général elle a été calculée en considérant le minimum du MNT au pas de 50 mètres sur le tronçon de rivière correspondant à la maille. Toutefois, pour les canaux du Marais et pour certains cours d’eau (Dive du Nord, Péruse, Dive du Sud…), l’imprécision du MNT a conduit à corriger les valeurs en considérant les points cotés des cartes IGN 1/25 000.
• La pente et le coefficient de Manning’s : considérés généralement comme paramètres de calage. Ils ont été évalués respectivement à 0,005 (5 m de dénivelé pour une distance horizontale de 1 000 m) et 0,02 sur l’ensemble du domaine.
• L’épaisseur (0,1 mètre) et la perméabilité   de colmatage du lit de la rivière.

Dans chaque cours d’eau introduit dans le modèle, il est possible de calculer un débit en tout point (= maille) de son linéaire que l’on peut comparer avec les chroniques de mesures disponibles sur les stations hydrométriques.

Ce réseau hydrographique   est fortement « anthropisé » par les nombreux stockages, et particulièrement à l’amont des bassins versants, sur les zones de socle. D’importantes retenues d’eau sont ainsi utilisées notamment pour le soutien d’étiage  . Les chroniques des lâchers des grandes réserves ont été utilisées et injectées dans le modèle. Il s’agit de :

• barrage du Marillet en Vendée (données VEOLIA),
• barrages du Mervent, Graon, Rochereau, Vouraie, Angle-Guignard en Vendée (données de la SAUR),
• le barrage de la Touche-Poupard (79) est pris en compte en injectant dans le Chambon les chroniques de la station de Saivre (Donia) située à l’aval du barrage,
• les barrages sur la Charente amont (Lavaud et Mas Chaban) sont pris en charge à travers l’injection à l’entrée dans le modèle des données de débit de la station de Pont-de-Suris,
• de même sur la Vienne avec l’utilisation de la station d’Etagnac.
  De la même manière, du fait que la totalité des bassins versants de la Tardoire et du Bandiat ne sont pas intégrés, on injecte à l’entrée de ses rivières dans le modèle (stations fictives) les données (modifiées pour tenir compte de l’accroissement de superficie du bassin   versant) des stations respectivement de Montbron et de Feuillade.

La première vidéo présente l’évolution des débits de rivière, mois par mois de 2000 à 2007, reconstituée par le modèle. Ces reconstitutions fournies par le modèle ont été comparées avec les observations réalisées sur les rivières par les Fédérations de pêche et par les agents de l’ONEMA (réseaux RDOE et ROCA). Malgré les limites inhérentes à la modélisation (maille du km2, pas de temps mensuel…), les reconstitution du modèle sont cohérentes avec les observations dee trrain. Chaqu’année, on observe en été l’assèchement progressif du réseau secondaire à l’amont des bassins versants.

La seconde vidéo montre la même évolution mais sans les prélèvements en nappe  . Il s’agit donc là d’un état (pseudo-)naturel dans la mesure où les milieux sont anthropisés. Dans le détail on observe des assecs moins sévères que dans la vidéo précédente ; mais cette reconstitution montre aussi que les assecs à l’amont des bassins versants ont une composante naturelle. Enfin rappelons que, du fait de l’inertie de certaines nappes  , les pompages estivaux en nappe   peuvent avoir une incidence sur le débit de la rivière en hiver, incidence qui peut parfois être supérieure à l’impact estival.