Les eaux souterraines en Poitou-Charentes

Des eaux souterraines   d’une grande variété

Située en climat à influence océanique, la région Poitou-Charentes voit tomber chaque année en moyenne un peu moins de 1 m d’eau. Le milieu souterrain constitue une étape dans le cycle de transit de cette eau vers l’océan. La nature du sous-sol conditionne l’importance et la durée de ces transits souterrains. Il en découle une typologie des systèmes aquifères   qui sont, de part et d’autre du seuil du Poitou, en continuité avec le réseau hydrographique   superficiel.
La cartographie de ce dernier reflète d’ailleurs bien ces relations nappes  -rivières* : sur le socle granitique ou schisteux le ruissellement est prépondérant et le réseau est très dense, il en est de même sur les formations sablo-argileuses du Crétacé supérieur/Tertiaire en Nord-Vienne et du Tertiaire en Sud-Charentes ; en revanche, les infiltrations et transferts souterrains sont majoritaires dans les calcaires du Jurassique et du Crétacé supérieur qui forment une grande partie de la région. Le réseau est toutefois un peu plus dense sur les calcaires du Jurassique supérieur et du Crétacé que sur ceux karstiques   du Dogger.
On distingue en Poitou-Charentes 4 grands types d’aquifères  * et, par conséquent, de réseaux hydrographiques : aquifères   de socle, aquifères   des calcaires karstiques  , aquifères   des calcaires fissurés, aquifères   des formations sableuses.

Le réseau hydrographique reflète la nature du sous-sol

Sur le socle granitique ou schisteux le ruissellement est prépondérant et le réseau est très dense ; il en est de même sur les formations sablo-argileuses du Crétacé supérieur et du Tertiaire en nord Vienne et du Tertiaire en sud Charentes. En revanche les infiltrations et transferts souterrains sont majoritaires dans les calcaires du Jurassique et du Crétacé supérieur qui forment une grande partie de la région.

Les aquifères   de socle

Extension des aquifères de socle

Sur le socle Armoricain et du Massif Central, le réseau hydrographique   est dense et très bien distribué, traduisant un bon drainage des eaux de pluie. Dans le sous-sol, la frange d’altération et de fracturation contient des nappes   en général peu productives et peu profondes (inférieures à 50 m). Ces nappes   circulent vers les rivières selon la topographie ; le bassin   versant topographique correspond au bassin   versant souterrain. Les cours d’eau réagissent rapidement à la pluviosité et les graphes hydrologiques montrent des crues et des décrues rapides avec peu de décalage par rapport aux épisodes pluvieux. On rencontre ces nappes   dans le Massif Armoricain des Deux-Sèvres et sur la bordure du Massif Central en Charente et en Vienne. Les bassins versants concernés par ce type de substratum sont ceux de la Sèvre Nantaise et du Thouet (pro-parte), des parties amont de l’Autize, de la Vienne, de la Gartempe, de la Creuse, de la Charente et de certains affluents du Clain.

Structure des aquifères de socle

Socle ancien (quartzite) armoricain plissé (79)

Les aquifères   des calcaires karstiques  

Extension des aquifères karstiques

Au-dessus du socle, dans les 2 bassins sédimentaires, on trouve 2 grands systèmes aquifères   karstiques  * : l’Infra-Toarcien (Jurassique inférieur), à la base de l’empilement sédimentaire, et le Dogger (Jurassique moyen). Au nord-est d’Angoulême, le karst  * de la Rochefoucauld, au sein des calcaires du Jurassique moyen et supérieur, constitue l’un des plus importants systèmes karstiques   de France. Dans le Cénomanien et le Turonien-Coniacien des Charentes (Crétacé supérieur) on trouve également ce type d’aquifère  .

Modèle d’aquifère karstique

De part et d’autre du seuil du poitou, les calcaires du Dogger constituent l’essentiel des plateaux aux formes karstiques   (vallées sèches, gouffres). Les vallées comme celle du Clain sont encaissées et les rivières coulent souvent sur les marnes du Lias (Toarcien). Sur les plateaux, les altérites sableuses et argileuses « beurrent » les karsts et la nappe   est parfois à plusieurs dizaines de mètres de profondeur. Dans les vallées, la nappe   du Dogger alimente des sources.

Schéma de la nappe du Dogger de part et d’autre de la vallée du Clain

Dans ces zones karstiques  , le réseau hydrographique   est très peu dense, les circulations d’eau se font en souterrain avec des exutoires parfois très importants comme les Viviers à Niort et la Touvre près d’Angoulême (seconde résurgence  * de France par son débit). Les rivières peuvent se perdre complètement dans le karst  * comme c’est le cas pour la Dive du Sud et la Bouleure à Lezay (en Deux-Sèvres), la Tardoire et le Bandiat (Est de la Charente), la Seudre près de Gémozac. Les bassins versants topographiques ne correspondent pas forcément aux bassins versants souterrains. Des transferts d’eau sont fréquents d’un bassin   topographique à un autre. Ainsi le bassin   hydrogéologique* du Clain est moins étendu que son bassin   topographique au profit de la Vienne et de la Sèvre-Niortaise.

Cartographie des principaux transferts karstiques entre bassins versants

Les aquifères   des calcaires fissurés

Extension des principaux aquifères fissurés

Le troisième type de situation hydrogéologique correspond aux aquifères   des calcaires fissurés. Le Jurassique supérieur, en général calcaréo-marneux   et peu perméable, contient dans ses zones d’affleurement  * une nappe   superficielle circulant dans une frange d’altération et de fissuration. L’épaisseur de cette frange est rarement supérieure à 30 m et sa base est caractérisée par une couleur gris-bleu, le « banc   bleu » des foreurs, qui matérialise l’absence d’eau contrairement à l’aquifère   qui présente une couleur plutôt ocre (oxydation). Les eaux circulent globalement vers la rivière selon la topographie, dans le réseau de fissures et de plans de stratification. Ce réservoir est peu capacitif (stockage de l’eau) mais assez fortement transmissif (perméabilité  *). Le régime des rivières traduit ces propriétés : l’été, la nappe   s’épuise rapidement, son niveau peut descendre au-dessous de celui de la rivière qui perd alors ses eaux à son profit, ce qui peut entraîner de sévères assecs, l’hiver, la nappe   se remplit rapidement et peut « déborder », d’où une tendance à l’inondation dans les zones basses lors de fortes pluies.

Schéma de la structure de l’aquifère fissuré du Jurassique supérieur

On trouve ces systèmes aquifères   dans une grande partie de la Charente, du Nord de la Charente-Maritime, du Sud des Deux-Sèvres et plus marginalement dans le Nord de la Vienne. Les bassins versants principalement concernés sont la Pallu, les Dives du Nord et du Sud, le Mignon-Courance, le Curé, l’Aume-Couture, l’Antenne, la Boutonne, la Gère et la Devise. Dans ces bassins versants, les prélèvements souvent importants (et peu profonds : les forages font quelques dizaines de mètres de profondeur) viennent aggraver une situation à l’étiage   naturellement difficile.

Calcaires fissurés du Jurassique supérieur sur le littoral charentais

En ce qui concerne les calcaires et marnes du Jurassique supérieur, de nombreux indices suggèrent que l’origine de la frange d’altération superficielle est vraisemblablement à rechercher dans les derniers phénomènes glaciaires du Quaternaire (Wurm*, -15 000 ans environ). A cette époque, la région était située au Sud de la calotte glaciaire et les sols étaient soumis à des épisodes de glaciation/déglaciation à l’image des sols gelés de la Sibérie actuelle.

Les aquifères   des formations sableuses

Extension des principaux aquifères sableux

Enfin, le dernier type d’aquifère  * correspond au réservoir à matrice sableuse. L’eau est contenue entre les grains de la matrice. Ces réservoirs sont fortement capacitifs mais en revanche peu transmissifs. L’espace inter-granulaire peut en effet emmagasiner beaucoup d’eau (le pourcentage de vide par rapport au plein peut dépasser 20%), en revanche cette eau circule lentement. Comme d’importants volumes d’eau peuvent être stockés dans un faible volume de réservoir sableux, il faut des apports d’eau importants pour que le niveau de la nappe   augmente de manière significative. Les graphes des piézomètres* montrent en général des battements annuels faibles entre hautes et basses eaux. Le réseau hydrographique   est dense sur un tel substratum. Par ailleurs, le débit des rivières est assez soutenu par ces nappes   en période d’étiage  .

Structure d’un aquifère sableux comme le Cénomanien en Vienne

On rencontre principalement ce type de contexte au Nord de la région, dans le Bassin   de Paris, sur le Cénomanien, au Sud, dans le Bassin   aquitain, sur les formations sablo-argileuses du Tertiaire. Dans les vallées, les placages alluviaux sont formés par des sables et des graviers plus ou moins argileux qui renferment également ce type de nappe  .

Porosité matricielle entre les grains de quartz d’un grès du Miocène (86)

Pour découvrir Henry DARCY

Des eaux vulnérables en quantité comme en qualité

Tardoire à sec (16)

• Du fait de la faible profondeur des aquifères  * et des étroites relations avec les rivières, les prélèvements d’eaux souterraines   entrainent des conflits d’usage principalement en été entre irrigation agricole, exploitation pour l’eau potable, usagers des cours d’eau et préservation des milieux, et, à l’aval, activités ostréicole et mytilicole.
• Ces relations entre surface et eaux souterraines   entraînent la dégradation de la qualité de la plupart des aquifères  . Les teneurs excessives en nitrates   et pesticides (pollutions agricoles et urbaines) conduisent à l’abandon de nombreux ouvrages qui exploitent l’eau potable.
• Le suivi de l’évolution des niveaux de l’eau dans les forages montre que les nappes   se rechargent d’une année sur l’autre. Il n’y a pas, en règle générale pour les aquifères   de la région, d’évolution sur le long terme, avec une baisse progressive des niveaux, mais des cycles annuels avec une rareté de la ressource en été.
• Il existe toutefois dans les parties les plus profondes des 2 bassins sédimentaires des nappes   captives, protégées de la surface mais en contrepartie plus difficilement renouvelées et leur exploitation peut entraîner des baisses progressives de leur niveau. Ces eaux sont en général anciennes (plusieurs dizaines de milliers d’années) et sont très minéralisées, donc « non-potables », et à température élevée.