La recharge artificielle des nappes

Sommaire de l’article :

  1. Définition
  2. Objectifs
  3. Techniques
  4. Origines des eaux
  5. Mise en œuvre
  6. Avenir de la gestion active des ressources en eau

Définition

D’après Todd (1959), la recharge artificielle est « l’augmentation de la quantité d’eau bénéficiant aux réservoirs d’eau souterraine   via des dispositifs artificiels ». Flint et al. (2002) la définissent comme étant « l’introduction d’eaux extérieures dans une formation aquifère   par leur transit dans la zone non-saturée à travers des bassins d’infiltration, puits  , aménagement des cours d’eau, etc. ».
La recharge artificielle des nappes est une pratique qui vise à augmenter les volumes d’eau souterraine   disponibles en favorisant, par des moyens artificiels, l’infiltration d’eaux extérieures (ex. rivière) jusqu’à l’aquifère  . C’est une des mesures qui peut être mise en œuvre pour sécuriser l’approvisionnement en eau, compenser certains effets du changement climatique et, plus généralement, aménager la pression quantitative et qualitative sur les masses d’eau souterraine  .

Objectifs

Les objectifs recherchés par la recharge artificielle sont multiples dont les plus importants sont l’amélioration de la ressource en eau tant sur les plans quantitatif que qualitatif, la sauvegarde des nappes côtières sous l’effet de l’intrusion du biseau salé en créant une sorte de barrière hydraulique ainsi que la conservation de l’intégrité de l’environnement (Bouwer, 2002).

En France, les objectifs de la mise en place d’une recharge artificielle sont les suivants :

  • Restauration d’une nappe surexploitée par excès de pompage et dont le rabattement est préjudiciable : c’est le but premier de la recharge artificielle
  • Amélioration de la qualité des nappes : baisse des concentrations en certains éléments chimiques (par exemple nitrate, pesticides), soit par dilution, soit en utilisant le pouvoir d’autoépuration du sol. Ceci permet notamment la mise en œuvre de traitements de potabilisation finaux plus simples et plus économiques, mais également d’améliorer la protection de l’environnement
  • Protection des aquifères côtiers contre l’intrusion d’eau salée
  • Stockage des eaux pour une utilisation différée

Techniques

Les principales techniques de recharge artificielle sont :

  • Les bassins d’infiltration
  • Les méthodes d’injection directe
  • La recharge artificielle indirecte

Les méthodes d’infiltration consistent à faciliter l’infiltration de l’eau jusqu’à la nappe à partir de bassins spécialement aménagés, souvent en profitant des capacités géo-épuratrices du sol et de la zone non saturée de l’aquifère   pour assurer un complément de traitement des eaux infiltrées et améliorer la qualité générale de la ressource. Elles sont généralement utilisées pour réalimenter les nappes libres ou dans certains cas pour mettre en place des barrières hydrauliques.
Les méthodes d’injection directe via des forages sont les méthodes les plus utilisées à travers le monde. Elles permettent de recharger des nappes captives afin d’en accroître le potentiel, ou encore de créer des barrières hydrauliques afin de contenir, maitriser ou dévier des pollutions ou neutraliser un biseau salé, afin de préserver au mieux la ressource en eau exploitée. Elle nécessite un contrôle rigoureux de la qualité de l’eau utilisée.
La « recharge artificielle indirecte », plus souvent appelée « la réalimentation artificielle induite » ou « réalimention induite » consiste à augmenter le transfert d’eau entre un cours d’eau et une nappe alluviale   en mettant en place des sites de pompage souterrains à proximité des berges. Lors de ce transfert, l’eau du cours d’eau est souvent partiellement filtrée grâce au pouvoir épurateur des berges. Cette technique est connue de longue date, ce qui a souvent conduit nos anciens exploitants des ressources en eau à placer des batteries de forages au droit des fleuves et rivières.

Schéma présentant quelques modes de recharge artificielle dans différents environnements hydrogéologiques (d'après Gale et al., 2002, Pettenati, 2007) -  voir en grand cette image"
Schéma présentant quelques modes de recharge artificielle dans différents environnements hydrogéologiques (d’après Gale et al., 2002, Pettenati, 2007)

Origines des eaux

Un critère fondamental concernant la faisabilité d’un projet de recharge artificielle est la disponibilité d’e eau de recharge à proximité du site d’injection, nécessaire pour pouvoir assurer un apport régulier et limiter les coûts économiques liés aux transports. On distingue en général deux types d’eau utilisés pour la recharge : les eaux de surface issues de cours d’eau et les eaux usées traitées (actuellement interdit en France).
En raison de leur disponibilité, les eaux de surface issues de cours d’eau sont généralement utilisées si l’objectif de la recharge artificielle est principalement quantitatif. Il est toutefois souvent difficile d’utiliser ce type d’eau en période déficitaire sans courir le risque de dégrader le débit   du réseau hydrographique  , sauf dans les cas où s’il s’agit de grands fleuves ou de rivières importantes (ex. Seine, Oise, …).
Un examen rapide des différents dispositifs de recharge artificielle actuellement en activité en France montre que la quasi-totalité de ces dispositifs utilisent des eaux de surface en provenance de cours d’eau importants, notamment en raison de la disponibilité de cette ressource.

Mise en œuvre

Quatre volets indissociables sont à considérer dans un projet de gestion active de nappe :

  • Le volet technique Un projet de gestion active des ressources en eau demande des techniques spécifiques et adaptées à chaque cas. Néanmoins, quelques principes sont incontournables : le premier est de disposer de la connaissance nécessaire et de données fiables, pérennes, suffisantes et représentatives pour décrire le fonctionnement naturel et modifié de l’hydro-système. La modélisation du dispositif paraît également souvent indispensable pour d’abord dimensionner, anticiper les situations de stress, évaluer et contrôler les impacts, et ensuite mettre en place le cas échéant les systèmes d’alerte et de contrôle appropriés, voire des mesures préventives et correctives adaptées. .
  • Le volet juridique et politique La partie réglementaire est souvent en lien avec la modification des équilibres naturels et des impacts qui en résultent. De plus les services de l’État surveillent particulièrement la protection des aquifères contre la sur-exploitation ou leur dégradation. Enfin, l’aspect politique est souvent déterminant pour la mise en place effective d’une gestion active des ressources en eaux, et ne peut pas être négligé.
  • Le volet économique La première démarche d’un projet de gestion active d’un aquifère   ou d’un système aquifère   consiste à évaluer sa faisabilité économique et ensuite sa rentabilité économique par rapport à d’autres solutions possibles. A ce titre des analyses « coûts-efficacité » et « coûts-bénéfices » sont souvent nécessaires. Par ailleurs, l’investissement dans les projets de gestion active concerne souvent des infrastructures permanentes pour une utilisation qui peut parfois n’être qu’intermittente ; en effet, le recours au dispositif installé ne sera pas forcément nécessaire chaque année dans certains cas, ou pas opportune en saison humide dans d’autres cas. Ces aspect doivent être pris en considération.
  • Le volet social Dans certains cas, une opposition des riverains ou de structures associatives peut se mettre en place contre le projet aux motifs qu’il risque de trop fortement impacter l’environnement et les éco-systèmes existants, et de mettre en péril la qualité de la ressource. Cet aspect, loin des moindre, est à considérer avec la plus grande prudence et il convient d’assurer une parfaite transparence et communication dès l’amont autour du projet.

Avenir de la gestion active des ressources en eau

A l’avenir, la gestion active des ressources en eau en France est appelée à se développer avec l’intensification des pressions à prévoir sur les ressources liées notamment au changement climatique, voire au changement global en cours. Dans le bassin Seine-Normandie, on prévoit en effet que la recharge de nappes diminuera et que les niveaux piézométriques baisseront. Il faudra donc s’adapter et trouver des moyens pour optimiser ces ressources. En plus des solutions classiques restant à mettre en œuvre (lutte contre les gaspillages, amélioration des rendements des réseaux, etc.), une hydrogéologie « innovatrice » avec une action directe ou indirecte sur les hydro-systèmes fera assurément partie des réponses à apporter.

Pour en savoir plus

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Gestion active des ressources en eau et réalimentation artificielle