eaux souterraines territoire
Études
Eau potable
Ressources en eau et milieux aquatiques
TSM 12 2023 - Page(s) 99-119

Diagnostic multiscalaire de la vulnérabilité des aquifères karstiques face au risque ruissellement-érosion

Multiscalar diagnosis of the vulnerability of karst aquifers to runoff-erosion risk

Résumé

En Normandie, les départements de la Seine-Maritime et de l’Eure sont particulièrement sensibles au ruissellement et à l’érosion des sols, ce qui provoque, du fait du caractère karstique du sous-sol, une forte
dégradation de la qualité des eaux souterraines. Des arrêts de distribution d’eau potable y sont observés ponctuellement suite à l’infiltration des eaux et des sédiments de surface via l’exokarst (appelé localement « bétoires »). 14 305 points d’infiltration rapides vers l’aquifère karstique sont ainsi recensés sur ces deux départements. Actuellement, les collectivités définissent leurs stratégies d’aménagement de ces bétoires face aux risques de pollution en se basant sur des analyses qualitatives sans quantifier les flux hydro-sédimentaires. Dans cette étude, les flux hydro-sédimentaires au droit de l’ensemble des 14 305 bétoires ont été quantifiés à l’aide du modèle de ruissellement et d’érosion des sols WaterSed. Les entrées du modèle intègrent différentes bases de données (RGE Alti, RPG, BD Topo, RRP) combinées à des tables de décision. Le modèle a été calibré puis validé (coefficient de Nash-Sutcliffe NSE = 0,84) sur deux stations de suivi des transferts hydro-sédimentaires localisées à Bourville (76). Les flux ont ensuite été calculés pour toutes les bétoires et pour différentes pluies de projets tout en considérant la variabilité hydroclimatique spatiale de la zone d’étude. À partir des résultats de modélisation, un indice de sensibilité à l’aléa ruissellement-érosion a été défini, permettant de classer la sensibilité de chaque bétoire en cinq classes. Cette approche originale a permis d’élaborer une cartographie régionale de vulnérabilité des ressources en eau des systèmes karstiques vis-à-vis des entrées d’eau turbides par les bétoires. Ce résultat constitue une première étape pour accompagner les collectivités à diagnostiquer la vulnérabilité de leur territoire face au risque ruissellement-érosion et à élaborer des programmes d’actions hiérarchisés pour la protection de la ressource en eau souterraine.

Abstract

In Normandy (France), the departments of Seine-Maritime and Eure are particularly sensitive to runoff and soil erosion. It causes a significant degradation of groundwater quality. Drinking water distribution
is occasionally interrupted due to the infiltration of surface water and sediments via sinkholes (locally called “bétoires”). 14,305 sinkholes linked to the karstic aquifer have been identified in these two departments (12,318 km2 ). Local stakeholders defined their sinkhole pollution protection strategy based on qualitative analyses without quantifying the hydrosedimentary flows. In this study, runoff and erosion were modelled at the 14,305 sinkholes with the WaterSed model. The model inputs integrate different databases (RGE Alti, RPG, BD Topo, RRP) and expert-based decision tables. The model was calibrated and validated (NSE = 0.84) on two hydrosedimentary transfers monitoring stations located in the Bourville catchment (76). Hydrosedimentary transfers were calculated for every sinkhole and for different rainfalls scenarios while considering spatial hydroclimatic variability of the study area. Based on modelling results, a sensitivity index of runoff/erosion was defined. It classifies the sensitivity of each sinkhole into 5 classes. This approach has made it possible to map the regional vulnerability of water resources in karst systems with regard to turbid water entry through sinkholes. This result constitutes a first step to help local stakeholders to diagnose vulnerability of their territory to the risk of runoff/erosion and to develop prioritized action programmes for the protection of groundwater resources.

Mots clés : ruissellement, érosion, ressource en eau, Bétoire, Karst, WaterSed
Keywords : runoff, erosion, water resources, Sinkholes, Karst, WaterSed
https://doi.org/10.36904/tsm/202312099

1,9,13Université Rouen Normandie – Unicaen – CNRS – M2C UMR 6143 – Rouen

2,8,10Altereo – Venelles

3,6BRGM – Orléans

4,7,11Areas – Saint-Valéry-en-Caux

5,12BRGM Normandie – Rouen – Mont-Saint-Aignan

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Article paru dans TSM 12 2023
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