REMERCIEMENTS - Eaufrance

Relations nappe-rivière sur le bassin Rhône-Méditerranée

REMERCIEMENTS

Je tiens à remercier Mr Laurent CADILHAC, mon maître de stage, de m’avoir fait confiance en me confiant ce projet, ainsi que de m’avoir guidé dans mon travail par ses conseils avisés.

J’adresse également mes remerciements à Mr Philippe DUPONT, directeur de la planification

et de la programmation, de m’avoir permis d’effectuer ces trois mois de stage au sein de son équipe. Enfin je voudrais remercier tous les membres de la DPP pour m’avoir aussi bien accueilli et

pour la bonne ambiance qu’ils maintiennent au sein du groupe.

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RESUME

La Directive Cadre sur l’Eau (DCE*), adoptée par la Commission Européenne en septembre

2000, définit le cadre général pour la protection et l’amélioration de tous les milieux aquatiques. L’objectif général recherché est l’atteinte du bon état pour tous les milieux d’ici 2015. Les eaux souterraines constituent une ressource naturelle importante, tant pour l’approvisionnement en eau des populations que pour l’équilibre écologique des écosystèmes en relation. En effet, les eaux souterraines sont en interaction permanente avec les eaux superficielles (cours d'eau, zones humides, plans d'eau…). Ainsi, les échanges existant entre les eaux souterraines et les cours d'eau assurent les débits dans chacun des réservoirs, mais influencent également la qualité des eaux. Le bon état résulte donc de la combinaison de critères à la fois qualitatifs et quantitatifs. Afin d’apporter les premiers éléments d’aide dans la définition du bon état des eaux souterraines, il s’agit donc d‘établir un bilan des échanges existants dans les deux sens entre les cours d’eau, leur nappe alluviale et les aquifères* en connexion, sur l’ensemble du Bassin Rhône-Méditerranée. Une recherche bibliographique approfondie a permis de dresser une carte des échanges nappe-rivière le long des principaux cours d’eau du bassin.

ABSTRACT

The Water Framework Directive (WFD), adopted by the European Commission in September 2000, requires the protection and improvement of all aquatic environments. The main aim is that all waters reach at least good status by 2015. Groundwater is an important natural resource for water provision as much as for stability of connected ecosystem. Indeed groundwater is permanently connected with surface water (rivers, damp zones, lake…). So the quantity but also the quality of water depend on exchanges between groundwater and surface water. In order to define the good status of groundwater, exchanges between river and groundwater of Rhône-Méditerranée basin must be necessarily known. The carte of exchanges is drawn up by means of specific bibliography.

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SOMMAIRE

1. Introduction ........................................................................................................4 2. Mécanismes régissant les échanges nappe/rivière ........................................6

2.1. Les relations quantitatives ........................................................................ 6 2.1.1. Les éléments structuraux.................................................................................... 6 2.1.2. Les types de relations nappe/rivière ................................................................... 7 2.1.3. Les échanges entre aquifères............................................................................ 16

2.2. Les relations qualitatives ........................................................................ 17 2.2.1. Les réactions physico-chimiques ..................................................................... 18 2.2.2. Les réactions liées à l’activité biologique ........................................................ 19

3. Méthodologie ....................................................................................................21

3.1. La recherche bibliographique ................................................................. 21 3.2. Les cartes ................................................................................................. 21 3.3. Les synthèses........................................................................................... 22

4. Résultats ...........................................................................................................23

4.1. Les principaux cours d’eau..................................................................... 23 4.1.1. Le Rhône .......................................................................................................... 23 4.1.2. L’Ain ................................................................................................................ 28

4.2. Tableaux récapitulatifs ............................................................................ 31 4.3. Cartes ........................................................................................................ 59

5. Conclusion........................................................................................................68 6. Lexique..............................................................................................................69 7. Bibliographie ....................................................................................................70

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1. Introduction

En septembre 2000, la Directive Cadre sur l’Eau (DCE*) a été adoptée par le Parlement Européen et le Conseil de l’Union européenne. Ce texte définit le cadre général pour la protection et l’amélioration de tous les milieux aquatiques et prévoit l’élaboration d’un plan de gestion du district hydrographique, intégré dans le SDAGE. L’objectif général recherché est l’atteinte du bon état pour tous les milieux d’ici 2015.

Les eaux souterraines constituent une ressource naturelle importante. Elles représentent un réservoir d'où l'on peut tirer une eau de bonne qualité pour l'approvisionnement en eau potable ainsi que pour des applications dans l'industrie et l'agriculture. Elles sont également précieuses pour maintenir les zones humides et le débit des fleuves, et servent de tampon en périodes de sécheresse. Il est donc primordial de mettre en oeuvre les mesures nécessaires pour prévenir la détérioration de l’état de toutes les nappes d’eau souterraine, et également de les protéger voire d’améliorer et de restaurer leur état suivant leur degré d’atteinte.

Les eaux souterraines sont en interaction avec les autres types de masses d'eau*, d'une part les eaux douces continentales (cours d'eau, zones humides, plans d'eau…) et d'autre part avec les eaux marines en bordure littorale. Des échanges existent entre les eaux souterraines et les cours d'eau qui ont lieu dans le sens nappe-rivière et parfois rivière-nappe. Le sens de ces transferts peut varier le long du cours d’eau ainsi qu'au cours de l’année en fonction des conditions hydrologiques. Les eaux souterraines assurent ainsi le débit de base des systèmes d'eaux superficielles, et de ce fait influencent la qualité des eaux de surface associées. En d'autres termes, les effets de l'activité humaine sur la qualité des eaux souterraines et les débits des nappes peuvent se répercuter sur la qualité écologique des écosystèmes aquatiques associés et des écosystèmes terrestres directement dépendants, et inversement.

Le bon état résulte donc de la combinaison de critères à la fois qualitatifs et quantitatifs. L’objectif est d’assurer d’une part un équilibre sur le long terme entre les volumes s’écoulant au profit des autres milieux ou d’autres nappes, les volumes captés et la recharge de chaque nappe, et d’autre part de veiller à ce que les eaux souterraines ne détériorent pas la qualité des eaux de surface dépendant directement d’une nappe souterraine et ses écosystèmes associés, et inversement.

L’Annexe II de la directive cadre impose aux Etats membres de fournir un « inventaire des systèmes de surface avec lesquels les masse d’eau souterraines sont dynamiquement liées » ainsi que des « estimations des directions et taux d’échanges de l’eau entre les masses souterraines et les systèmes de surface associés ». Afin d’apporter les premiers éléments d’aide dans la définition du bon état des eaux souterraines, il s’agit donc, en premier lieu, d‘établir un bilan des échanges existants dans les deux sens entre les cours d’eau, leur nappe alluviale et les aquifères en connexion, sur l’ensemble du Bassin Rhône-Méditerranée. Ces résultats permettront d’identifier les zones où les échanges sont particulièrement importants et les pressions auxquelles les masses d’eau souterraines et de surface sont susceptibles d’être soumises par l’intermédiaire des milieux associés.

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L’objectif de mon travail est de caractériser les échanges nappe/rivière le long des principaux des cours d’eau du bassin. Cette étude est basée principalement sur l’exploitation de la bibliographie existante (études hydrogéologiques, modélisations de nappes) mais également sur les cartes géologiques et piézométriques des secteurs concernés, ainsi que sur la base de données « masses d’eau souterraine » de l’Agence de l’eau Rhône-Méditerranée & Corse (RMC).

Le caractère spatial des informations nécessite de mettre en œuvre un outil d’analyse spatiale afin de mieux visualiser et interpréter les échanges selon les secteurs. Pour cette raison, les résultats obtenus ont été mis en forme dans un Système d’Information Géographique (SIG), directement exploitable avec les fonds de l’Agence de l’eau.

Le présent document expose les résultats acquis selon le plan suivant :

− en premier lieu, un rappel des mécanismes d’échanges nappe/rivière illustrés par des cas concrets rencontrés sur le bassin RMC,

− ensuite, un guide méthodologique expliquant les travaux effectués et comment les

résultats sont restitués.

− et enfin, les résultats, SIG et documents de synthèses produits. Certaines cartes ont été imprimées à titre d’exemples, la version complète étant mise à disposition sur un CD Rom sous format compatible avec ArcMap.

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2. Mécanismes régissant les échanges nappe/rivière

L’alimentation en eau des rivières provient de plusieurs processus, qui participent de façon plus

ou moins importante aux écoulements de surface. Il existe, d’une part, les contributions directes, comprenant le ruissellement des précipitations tombée sur le bassin versant, celles-ci pouvant être d’abord stockées sous forme de glace ou de neige, et d’autre part les contributions indirectes, comprenant les nappes alluviales et les aquifères en relation. Le taux de contribution varie selon l’origine des apports et la période de l’année.

A titre d’illustration, sur la bassin de la Garonne, dans la région Midi-Pyrénées, une étude a

permis d’estimer la contribution de chaque processus à l’écoulement total de la Garonne. A Toulouse, en 1993, la part du ruissellement était comprise entre 34 et 48%, la composante neigeuse à 6%, l’écoulement souterrain représentait quant à lui entre 46 et 60%. On voit donc l’importance des réserves souterraines dans l’alimentation des rivières.

Des échanges, non négligeables, entre les nappes souterraines et les eaux de surface peuvent ainsi se dérouler au niveau des cours d’eau. C’est ce que l’on appelle les relations rivière/nappe. Ces échanges peuvent avoir lieu dans un sens comme dans l’autre, et peuvent être étudiés d’une manière quantitative, qui fait alors intervenir la notion de débit ou qualitative, en prenant en compte les éléments solubles qui transitent d’un milieu à un autre.

2.1. Les relations quantitatives

2.1.1. Les éléments structuraux

Les structures morphologiques et géologiques sont les principaux éléments qui régissent les échanges nappe/rivière (Cf. Figure 1). Il est intéressant de distinguer :

− Le fond et les berges de la rivière permettant (ou non) les transferts d’eau selon leur nature

lithologique, − Les réservoirs aquifères caractérisés par leur perméabilité : les alluvions sous jacentes

formant la plaine alluviale et les alluvions adjacentes disposées en terrasses perchées au dessus de la rivière,

− La base perméable ou imperméable des alluvions, appelé substratum*.

Figure 1 : Coupe perpendiculaire au cours d’une rivière

(Source : BRGM)

Selon la nature géologique et stratigraphique de ces éléments, selon leur existence ou non, les conditions hydrodynamiques à l’interface entre la rivière et l’aquifère peuvent être différentes.

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2.1.2. Les types de relations nappe/rivière

A. Echanges inexistants

Dans certaines situations, les eaux souterraines et les cours d’eau n’entretiennent aucune relation hydrodynamique. C’est le cas lorsque l’on a :

− Nappe peu ou pas développée

Le cours d’eau circule sur des formations peu ou pas perméables n’abritant pas de nappe phréatique.

− Colmatage du lit et des berges

Le lit et les berges de la rivière sont colmatées et ne permettent pas le passage de l’eau d’un réservoir à un autre. Le colmatage se manifeste, dans des conditions de courant très faible, par un dépôt de particules très fines constituant une couche imperméable. La diminution des vitesses d’écoulement peut être naturelle ou influencée par des aménagements anthropiques, comme le montre l’exemple de la basse vallée du Var, dans les Alpes-Maritimes : afin de remonter le niveau de la nappe alluviale, abaissée par une surexploitation des matériaux, il a été installé des seuils tout le long du cours d’eau. Cependant, la mise en place de ces obstacles a ralenti notablement la vitesse des eaux du Var et a entraîné en amont de ces seuils, le dépôt de sédiments, réduisant ainsi les relations nappe/rivière.

Dans le cas d’un colmatage, il peut exister une zone non saturée en eau entre la rivière et la limite supérieure de la nappe (Cf. figure 2). Ces milieux sont donc complètement indépendants l’un de l’autre.

Figure 2 : Colmatage du lit et des berges de la rivière, présence d’une zone non saturée entre la rivière et la nappe.

− Apports indirects

Bien que la rivière soit déconnectée de la nappe sous jacente, il arrive qu’elle reçoive tout de même des apports indirects des nappes contenues dans des formations latérales. Ces aquifères ne sont pas en contact direct avec le cours d’eau mais leurs réserves se déversent par ruissellement, la rivière constituant leur niveau de base.

Figure 3 : apport indirect des versants (Source : BRGM)

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B. Echanges entre la nappe et le cours d’eau

De façon générale et suivant le principe des gradients de charges hydrauliques, un cours d’eau draine sa nappe alluviale lorsque son niveau piézométrique* est situé au dessus et l’alimente lorsqu’il est situé au dessous (Cf. figure 4).

Figure 4 : sens des échanges nappe/rivière (Source : BRGM)

L’infiltration de l’eau de la rivière peut contribuer de façon significative à la recharge en eau de l’aquifère. Sa contribution dépend du type de pénétration du cours d’eau dans l’aquifère (Cf. figure 5). Dans le cas d’une pénétration totale, la participation de l’eau infiltrée est prépondérante, alors que dans le cas d’une pénétration partielle, une part plus ou moins importante de l’eau de la nappe originelle est présente.

Figure 5 : pénétration partielle et totale d’un cours d’eau dans un aquifère (Source : BRGM)

Les relations hydrodynamiques entre les nappes et les rivières sont imposées par les conditions, naturelles ou non, qui existent au niveau de l’interface nappe/rivière. Ces conditions varient dans le temps et l’espace. Ainsi durant la saison humide, la rivière peut alimenter la nappe, alors qu’elle la draine durant la saison sèche. De même, une situation de recharge de la nappe peut prévaloir localement en un point, alors que des conditions de drainage de cette nappe existent en un autre point.

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C. Principaux facteurs régissant les conditions d’échange

− Facteurs naturels

a. Variations saisonnières En période d’étiage, le débit des rivières n’est plus alimenté par le ruissellement et

l’alimentation du cours d’eau ne se fait ainsi plus que par les eaux souterraines et/ou la fonte des neiges (pour les cours d’eau possédant un bassin versant d’altitude). Il est ainsi possible d’observer une inversion de la direction d’échange selon la saison : en période de basses eaux, la rivière draine la nappe et en période de hautes eaux, elle l’alimente.

Figure 6 : variations saisonnières

(Source : BRGM)

b. Cours d’eau perchés

Les grand cours d’eau constituent en temps normal le niveau de base de leur bassin versant et jouent un rôle de drain pour les aquifères inclus dans leur bassin versant. Il arrive, en revanche, que des cours d’eau de moindre importance se trouvent perchés par rapport au niveau piézométrique de la nappe sous jacente, ils s’infiltrent alors dans la zone non saturée des alluvions pour alimenter l’aquifère. C’est le cas de l’Albarine dès qu’elle rejoint les alluvions grossières de la plaine de l’Ain.

Figure 7 : Infiltration d’un cours d’eau perché

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Relations nappe-rivière sur le bassin Rhône-Méditerranée c. Apport des versants L’alimentation des rivières par les eaux souterraines peut également se faire de manière indirecte. Certains aquifères, perchés par rapport au cours d’eau, peuvent s’y déverser par l’intermédiaire de sources. C’est le cas pour le Doubs entre Pont de Roide et Dole : les exutoires des massifs calcaires se situent aux pieds des versants par des sources ou au travers des alluvions.

Figure 8 : Relation hydrodynamique entre la rivière, la nappe alluviale et la nappe de versant (ici karstique)

(Source BRGM)

d. Différence de perméabilité

L’hétérogénéité de la perméabilité* (K) des alluvions le long d’une rivière peut faire varier le sens des relations nappe/rivière.

L’exemple le plus caractéristique se trouve sur la Durance, entre la retenue de Cadarache et

Noves. Sur ce tronçon de la rivière orienté Est-Ouest, quatre bassins s’individualisent entre des rétrécissements pour le franchissement des reliefs voisins. Ils sont tapissés d’alluvions récentes dans lesquelles circule la nappe alluviale de la Durance. Dans chaque bassin, le remplissage alluvial présente presque toujours les mêmes caractéristiques : en tête sont déposés les matériaux grossiers de bonne perméabilité, ensuite viennent des cailloutis plus fins et finalement des sables et des limons peu perméables, en amont du seuil séparant ce bassin du secteur aval suivant. Les échanges hydrodynamiques qui prévalent entre la nappe et la rivière sont donc similaires dans chaque bassins : au milieu, la nappe s’écoule parallèlement à la rivière ; la pente de la nappe diminue, son niveau se rapproche de la surface du sol ce qui permet le drainage en aval ; en amont, le niveau de la nappe est éloignée de la surface du sol et est ainsi nettement plus bas que celui de la rivière, l’alimentation de la nappe est ainsi possible par la rivière (Cf. figure 9).

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Figure 9 : différence de perméabilité liée à un granoclassement d’amont en aval.

e. Dimension du réservoir

La variation des dimensions du réservoir peut également inverser localement les relations nappe/rivière. Les alluvions d’un fleuve sont souvent individualisées en bassins, séparés par les resserrements des massifs dans lesquels elles sont encastrées. La section de la vallée remblayée par les alluvions peut varier donc fortement passant, par exemple, d’environ 3 km de large à 700 m et d’environ 50 m d’épaisseur à 10 m. La loi de Darcy explique relativement bien, dans ce cas, le mécanisme qui a lieu :

Q = K.S.i

Q : débit (m3/s) K : perméabilité du milieu (m/s) S : section totale traversée (m2) i : gradient hydraulique

Figure 10 : Application de la loi de Darcy

En effet, si S1 est plus grand que S2, pour K et i équivalents, le débit Q ne peut plus circuler

dans S2. Il y a donc émergence de la nappe au profit du cours d’eau. L’écoulement à fort débit de la nappe dans les bassins est ainsi perturbé à l’arrivée dans ces

goulets, ce qui provoque l’émergence d’une partie des eaux souterraines au niveau du fleuve.

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− Facteurs anthropiques

a. Les aménagement hydroélectriques

Les grands fleuves sont depuis longtemps aménagés par l’homme, soit pour palier à d’éventuels risques d’inondations, soit pour faciliter les transports fluviaux, ou encore produire de l’électricité au moyen de centrales hydroélectriques. Ces aménagements modifient les écoulements le long des fleuves et influent donc sur les échanges nappe/rivière. Le Rhône illustre bien ces relations.

Barrage de Péage de Roussillon (Source : CNR)

Le Rhône est un fleuve puissant, aménagé depuis plusieurs siècles, d’abord pour les besoins de la navigation, puis pour l’hydroélectricité et l’irrigation au début du 20ème siècle. Actuellement les 18 usines de la Compagnie Nationale du Rhône crées sur le fleuve fournissent près du quart de la production hydroélectrique française. L’ouvrage type comporte un barrage de retenue qui relève de 6 à 10 m le niveau naturel moyen du Rhône. Cette retenue permet d’alimenter une dérivation sur lequel une usine-écluse sépare le canal d’amenée et le canal de fuite qui ramène l’eau au fleuve. Le cours naturel du Rhône, entre le barrage et la restitution du canal de fuite, dénommé Rhône « court-circuité », ne reçoit qu’un faible débit, le « débit réservé », mais reste utile comme évacuateur de crues.

Figure 11 : Barrage type de la vallée du Rhône

(Source : Agence de l’eau)

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Ces aménagements ont eu, sur les nappes alluviales, un impact considérable qui a pu cependant être maîtrisé grâce à des dispositifs relativement simples qui ont été affinées au cours du temps. Sans précaution, ils auraient donc pu conduire à une surélévation des nappes phréatiques en bordure de la retenue et du canal d’amenée et un abaissement en bordure du Rhône court-circuité et du canal de fuite.

Des fossés de drainage ont été établis le long de la dérivation pour pallier à l’exhaussement de la nappe. Ces contre-canaux drainent non seulement les eaux des bassins versants mais également celles des digues qui ne sont pas parfaitement imperméables. Pour améliorer leur efficacité, on a parfois réalisé des forages de « décompression » qui permettent aux eaux de la nappe sous pression hydrodynamique de s’évacuer vers la surface et à la nappe de se stabiliser au niveau désiré. Afin de diminuer le risque d’abaissement du niveau de la nappe, un procédé particulier a été mis en œuvre : l’injection d’eau par gravité dans des puits dit « de réalimentation ».

Figure 12 : Aménagement hydraulique de la vallée du Rhône (Source : Aquifères et eaux souterraines en France)

Malgré ceci, la nappe reste sensiblement plus élevée en amont des chutes et abaissée en

aval, phénomène qui influe sur les relations entre la nappe et le fleuve : le cours d’eau alimente la nappe en amont des barrages et la draine en aval.

b. Les pompages

Les nappes alluviales connectées à un cours d’eau représentent une ressource essentielle pour la satisfaction des usages (alimentation en eau potable, industries et agriculture) dans la plupart des régions tempérées (environ 50% en France et jusqu’à 80% en Suisse). Elles présentent en effet deux avantages majeurs : proximité de la ressource pour des besoins eux aussi concentrés dans les vallées et productivité élevée.

Dans ces aquifères, les captages peuvent extraire de 60% à 100% d’eau provenant de la rivière adjacente, par réalimentation artificielle induite due aux pompages. En effet, un pompage se traduit toujours par un abaissement du niveau piézométrique autour du forage. Si celui-ci est effectué à proximité immédiate d’un cours d’eau, il s’établit un gradient hydraulique entre ce dernier et l’ouvrage. On observera donc une circulation des eaux depuis la rivière jusqu’au forage d’exploitation.

L’importance de la réalimentation induite dépend, en partie, de la nature des échanges en

régime naturel entre la nappe et le cours d’eau :

Dans le cas où la rivière alimente la nappe de façon naturelle, les pompages peuvent avoir une influence non négligeable sur le débit des flux mis en jeu. La figure 12 montre que le flux d’eau tiré de la rivière (Qr1) est plus important que celui tiré sans pompage (Qr) alors que le débit alimentant la nappe (Qr’) est plus faible que celui d’origine (Qr). Il en résulte un abaissement significatif de la nappe.

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Figure 13 : influences des installations de pompage

sur le débit apporté par la rivière à la nappe (Source : BRGM)

Dans le cas où la nappe alimente la rivière, le pompage situé à proximité peut réduire voire

supprimer le flux d’eau allant à la rivière. Dans certains cas, le sens des échanges peut même être inversé et c’est alors l’eau de la rivière qui alimente la nappe et le pompage.

Figure 14 : influence des installations de pompage sur le débit apporté par la nappe à la rivière (Source : BRGM)

La ville d’Avignon (10 000 habitants) est alimentée en eau potable par le champ captant de la Saignone, au Sud-est de la ville qui comprend 21 forages produisant un débit total journalier de 40 000 m3. Ces ouvrages sont creusés dans les alluvions de la Durance, dans lesquelles la nappe alluviale est en étroite relation avec la rivière. Sous l’effet des pompages, cette nappe s’écoule aujourd’hui en direction du Nord-ouest, de la rivière vers les captages, alors que les écoulements qui prévalaient à l’origine étaient orientés du Nord-est vers le Sud-ouest.

c. La réalimentation artificielle des aquifères

L’essor démographique, industriel et agricole que la France a connu depuis les années soixante entraîne des utilisations d’eau nécessitant des ressources toujours plus importantes. Cependant, il n’est plus possible actuellement de se contenter d’effectuer des prélèvements intensifs dans les aquifères, au risque d’être confronté à une baisse significative du niveau des nappes. Les eaux souterraines doivent être maintenues à un niveau constant afin de garantir une exploitation acceptable tant sur le plan sanitaire qu’économique. Une intervention dans le cycle naturel de l’eau permet de modifier le bilan des nappes souterraines afin de pérenniser la ressource : c’est le but de l’alimentation artificielle des aquifères. Les réserves capables de fournir les débits demandés sont généralement les rivières importantes ou les plans d’eau (lac par exemple) régulièrement alimentés. L’eau brute destinée à la recharge devant être de qualité acceptable, il est possible de traiter l’eau de recharge avant son introduction dans le

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Relations nappe-rivière sur le bassin Rhône-Méditerranée sous-sol. De nombreuses méthodes ont été développées afin de réintroduire artificiellement des eaux de surface dans un aquifère. Les deux principaux systèmes d’alimentation artificielle rencontrés sur le bassin Rhône-Méditerranée sont détaillés ci-après :

La recharge par injection directe dans les forages ou les puits atteignant la nappe

Ce type d’alimentation se fait par l’intermédiaire d’ouvrages dont la conception est identique à celle des ouvrages de pompage. Cette méthode permet d’atteindre les aquifères difficilement accessibles par les eaux d’infiltration comme les nappes captives isolées de la surface par une couche imperméable. Il est cependant essentiel d’utiliser des eaux chimiquement et bactériologiquement pures afin de ne pas polluer la nappe souterraine.

Des puits d’injections ont été réalisés dans les alluvions de la Durance dans le but de pallier à l’abaissement de la nappe alluviale suite aux aménagements hydroélectriques de la rivière.

Figure 15 : Dispositif de réalimentation par puits d’injection dans la vallée de la Durance (Source : « Gestion active des aquifères »)

La recharge depuis la surface par infiltration des eaux à travers le filtre naturel du sol

Cette recharge se fait par l’intermédiaire de bassins d’infiltration. C’est la méthode la plus simple

pour obtenir des débits élevés avec un minimum d’aménagements sur le terrain. Par ailleurs le pouvoir d’autoépuration des matériaux filtrants disposés en fond de bassin est très intéressant et permet l’utilisation directe d’eaux de surface lorsque leur qualité n’est pas trop altérée.

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Figure 16 : Réalimentation artificielle par bassins d’infiltration (Source : « Alimentation artificielle des nappes souterraines »)

2.1.3. Les échanges entre aquifères

Il arrive souvent de constater que la part des débits restitués de manière visible par un réservoir au niveau des sources est inférieure aux apports d’eau théoriquement fournis par infiltration sur les affleurements, ou, au contraire, supérieurs à ces apports. Ces situations résultent d’échanges entre les aquifères au contact les uns des autres, qu’il est très difficile de quantifier précisément. Ce phénomène d’apports masqués est courant au niveau des nappes alluviales, où l’alimentation est assurée conjointement par des pertes du réseau hydrographique et par les apports depuis les coteaux.

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Figure 17 : Schéma type d’une nappe alluviale alimentée par ses versants (Source : « Gestion active des aquifères »)

Les échanges peuvent aussi s’effectuer verticalement, lorsque plusieurs aquifères sont

superposés, à la faveur de variation de faciès ou de décalage tectonique rompant localement la continuité et drainant ainsi l’eau souterraine.

Les alluvions récentes du Rhône, au niveau de Savasse au Nord de Montélimar, sont situées dans un encaissant calcaire du Crétacé inférieur. Celui-ci est localement perméable lorsqu’il est fracturé et karstifié, et est donc le siège d’écoulements d’eau souterraine.

Une étude piézométrique réalisée dans les alluvions a montré un écoulement général de la nappe d’est en ouest, en direction du Rhône. Les courbes isopièzes sub-parallèles à la bordure des affleurements calcaires, traduisent ainsi une participation prépondérante du versant à l’alimentation de la nappe alluviale.

Afin de protéger efficacement les ressources en eau, il est nécessaire de tenir compte des

apports possibles des formations encaissantes et des éventuelles pollutions qui pourraient les affecter.

2.2. Les relations qualitatives

Toutes les eaux contiennent des substances gazeuses, liquides et solides dont les origines peuvent être géologiques, biologiques ou anthropiques. Les concentrations des éléments présents dépendent de paramètres tels que le pH du milieu, la pression partielle des gaz en contact avec ces eaux, la nature des substances minérales, organiques ou inorganiques dissoutes, etc., ce qui conduit à des compositions chimiques différentes selon que les eaux sont souterraines ou superficielles.

L’une des préconisations dictées par la DCE est de veiller à ce qu’au moment du passage d’un compartiment à l’autre, les eaux souterraines, de part leur qualité, ne détériorent pas les eaux de surface et les écosystèmes associés, et inversement, que la pollution des eaux de surface n’affectent pas les eaux souterraines. Dans ce but, il est important de connaître la composition des eaux superficielles et souterraines, mais aussi de comprendre les mécanismes chimiques et biologiques qui se produisent au niveau du lit et des berges des rivières et d’évaluer leur capacité épuratoire.

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En effet, Il a été observé que, dans le cas d’un pompage alimenté en grande partie par l’eau de la rivière par réalimentation induite, l’eau pompée présente des modifications physico-chimiques considérables par rapport à l’eau superficielle dont elle est issue. Cet effet est connu sous le nom d’ « effet filtre des berges». Il est le plus souvent perçu comme un effet positif car généralement un grand nombre de polluants présents dans la rivière ne sont pas retrouvés dans l’eau extraite. A ce jour, les études réalisées sur ce sujet se sont surtout intéressées aux variations de l’hydrochimie des eaux dans le sens rivière-nappe mais il est probable que des réactions biochimiques existent aussi dans l’autre sens.

Figure 18 : Schéma de filtration sur berges (Source : Véolia Environnement)

2.2.1. Les réactions physico-chimiques

A. Les échanges en phase aqueuse

Les conditions chimiques du milieu aqueux au niveau des berges peuvent être à l’origine de réactions entre les composés.

Les réactions d’oxydo-réduction déterminent la distribution des électrons dans le système et donc l’état d’oxydation des différents composés présents. Elles concernent surtout les éléments qui ont plusieurs états d’oxydation (Fe2+ et Fe3+, Mn2+ et Mn3+). Dans le cas des eaux, outre le fer et le manganèse, les principaux participant aux processus redox sont le carbone, l’oxygène, l’azote et le soufre.

Les réactions de complexation jouent également un rôle important dans la chimie des eaux naturelles. Les métaux s’associent avec des molécules présentes dans le milieu : OH-, Cl-, CO3

2-, SO42-, HCO3-, etc. Ceci peut donner lieu à la formation de composés solides par

précipitation.

B. Les échanges liquide/solide

Au cours de leur cheminement, les eaux sont en contact avec des matériaux solides comme les sédiments, le sol et les roches. Les composés minéraux et organiques présents dans l’eau peuvent ainsi être incorporés dans une phase solide à par le biais de différents mécanismes :

La dissolution ou précipitation, dépendant du produit de solubilité de chaque élément,

La fixation d’un ou plusieurs éléments à la surface des solides tels que les argiles ou les composés organiques (acides humiques ou fulviques). Appelé adsorption, cette réaction conduit à l’immobilisation de composés.

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Les réactions d’échanges ioniques : par ce processus, les argiles et les colloïdes organiques remplacent certains de leurs ions, de façon partielle ou totale, par des ions de même nature.

Ces réactions jouent le rôle de filtre entre les nappes et les cours d’eau, et permettent de stopper

certains éléments. Par exemple les métaux Ag, Hg, Zn et Cr sont généralement éliminés avec un pourcentage supérieur à 50%. (Doussan et al. 1994)

2.2.2. Les réactions liées à l’activité biologique

La présence de nombreux microorganismes dans les aquifères et les sédiments du lit des rivières est à l’origine de plusieurs réactions essentielles se produisant lors des transferts nappe/rivière.

Le manque de lumière dans ces milieux suppose un métabolisme particulier pour ces

bactéries qui ont besoin d’une source de carbone et une source d’énergie pour leur croissance et leur reproduction. Ces bactéries puisent de l’énergie dans l’oxydation des composés minéraux réduits : elles enlèvent des électrons au substrat pour ensuite les transférer à d’autres composés chimiques. Ce phénomène crée une zone réductrice dans le sol observable sur une certaine distance à partir des berges.

L’intensité de ce phénomène dépend de plusieurs paramètres :

Le temps de transfert rivière/nappe : une vitesse de circulation réduite permet aux bactéries de se fixer sur des particules plus fines et seront donc plus efficaces,

La teneur en matière organique : l’oxydation de celle-ci permet l’apport de carbone aux bactéries,

La quantité de sédiments sur le lit de la rivière,

La température : ce paramètre induit une saisonnalité marquée.

A. Le fer et le manganèse

Les conditions réductrices rencontrées par les eaux au moment de leur infiltration dans les berges permettent la solubilisation de certains métaux : Le fer ferrique (Fe3+) peu soluble dans l’eau est réduit en fer ferreux (Fe2+) qui est, lui, plus soluble. De la même manière l’oxyde de manganèse (Mn3+) est solubilisé en manganèse (Mn2+). Ces éléments se retrouvent alors en concentration plus importante dans l’aquifère que dans le cours d’eau.

Ces éléments ne sont pas toxiques dans l’eau puisque l’organisme a besoin de ces éléments.

Toutefois ils constituent une gêne compte tenu des effets indirects qu’ils génèrent (dépôts dans les canalisations, goût métallique de l’eau, coloration, etc.). Les eaux à forte concentration en fer et manganèse doivent donc subir un traitement approprié avant distribution afin de respecter les normes fixées (200 μg/l pour le fer et 50 μg/l pour le manganèse).

B. L’azote

L’azote, étant un élément essentiel à la vie, il entre également en jeu dans l’activité biologique. L’oxydation de la matière organique par les bactéries permet une dénitrification, c'est-à-dire la

réduction des nitrates (NO3) en azote gazeux (N2) par le bais d’une succession de réactions. Ce phénomène a lieu lorsque le milieu ne contient plus de dioxygène. A défaut d'oxygène, les bactéries utilisent alors les nitrates comme accepteur final d'électron dans la chaîne respiratoire pour pouvoir oxyder les matières organiques. La dénitrification est donc facilitée dans un milieu anaérobie* (pauvre en oxygène) et riche en matière organique. L’inconvénient est la formation d’oxyde d’azote (gaz à effet de serre) en phase intermédiaire.

19


Figure 19 : Cycle de l’azote

(Source : Lionsfamily)

Les différentes formes de l’azote (nitrates, nitrites, ammonium et oxyde d’azote) existent dans l’eau de façon naturelle (origines météoritique et biologique), mais l’activité anthropique est à l’origine de l’accroissement des teneurs en nitrates, dans les eaux souterraines notamment. Cette contamination par les nitrates est le principal impact environnemental de l’agriculture sur la qualité des eaux souterraines.

Il est intéressant de mentionner l’exemple du champ captant d’Aubergenville dans la région

parisienne, situé dans la vallée la Seine (en aval de Paris), exploité au rythme annuel de 40 millions de mètres cube par an. Il se trouve dans une situation particulière car il se situe dans une région où la densité de l’urbanisation et de l’industrialisation (sources de pollutions en métaux) est forte. L’agriculture est également très présente sur la plaine alluviale et entraîne une contamination des forages à l’intérieur des terres par les nitrates. Cette pression humaine se fait également ressentir sur la Seine qui se trouve, dans ce secteur, à une quarantaine de kilomètres à l’aval des rejets de la principale station d’épuration de Paris (Achères).

Bien que les forages situés à l’intérieur de la plaine soient notablement contaminés par les nitrates d’origine agricole, les forages situés à proximité de la Seine, alimentés de façon plus ou moins prépondérante par l’eau issue du fleuve, montrent des concentration en nitrates faibles, et inférieures à celles rencontrées dans la Seine. Cette constatation permet une visualisation directe d’une des conséquences de l’effet filtre des berges.

20


3. Méthodologie

3.1. La recherche bibliographique

Les documents utilisés pour caractériser les échanges nappe-rivière le long des cours d’eau du bassin Rhône-Méditerranée sont d’une grande diversité. En effet, ont été utiles, à la fois les informations tirées des études hydrogéologiques menées sur chaque cours d’eau, mais également les cartes piézométriques et géologiques de chacun des secteurs. La base de données des masses d’eau souterraines de l’Agence de l’eau a permis de venir compléter ces données.

Les études réalisées dans le but de définir les relations nappe-rivière étant relativement rares, c’est un travail d’interprétation et de synthèse qui a été effectué afin de faire valoir ces échanges. La connaissance de la géologie du secteur, ainsi que les caractéristiques des aquifères permettent de comprendre les mécanismes d’échanges pouvant avoir lieu le long d’une cours d’eau. Il est important de prendre également en compte les installations anthropiques modifiant les relations naturelles.

3.2. Les cartes

Les fonds topographiques sont contenus dans le fichier « Echanges_NAP-RIV.mxd », visualisable avec le logiciel ArcMAP ou Arcview 9. Les résultats sont stockés dans la géodatabase « HYL » (ainsi que dans les fichiers de formes « Breuchin » et « Durance » pour des raisons techniques).

Les cours d’eau étudiés sont divisés par tronçons plus ou moins longs. Le découpage des tronçons a été réalisé en fonction des types d’échanges se succédant le long des cours d’eau. Ainsi, un tronçon n’est associé qu’à un seul type d’échanges, repérable par un code. Cette codification permet de dresser une légende cohérente :

Code Type de relation nappe/rivière Légende

D Drainage de la nappe par le cours d’eau.

P Perte du cours d’eau au profit de la nappe.

N Equilibre entre la nappe et le cours d’eau ou échanges inexistants.

S Variations saisonnières, le cours d’eau en situation d’étiage draine la nappe et l’alimente en période de hautes eaux.

I Infiltration induite par un champ captant.

ID Infiltration induite en rive droite, drainage en rive gauche.

DI Infiltration induite en rive gauche, drainage en rive droite.

PS Alimentation de la nappe en rive droite, variations saisonnières en rive gauche.

PD Alimentation naturelle en rive droite, drainage de la nappe en rive gauche.

La table associée à la couche « relations avec la nappe » indique pour chaque élément (tronçon de cours d’eau) :

le numéro de tronçon qui lui est attribué, le nom du cours d’eau, le code correspondant au type d’échange observable dans le secteur.

21


Pour les cours d’eau de la région Languedoc-Roussillon, les relations nappe-rivière ont été mises en évidence lors d’une étude menée par le BRGM dans le cadre de « L’actualisation de la synthèse hydrogéologique en région Languedoc-Roussillon » (J.P. MARCHAL, M. BLAISE, 2004). Pour cette raison, les relations nappe-rivière de cette région n’apparaissent pas dans le SIG ci-joint.

3.3. Les synthèses

Le fond de carte est associé à des tableaux de synthèse, résumant la situation observée dans chaque secteur. Repérable par son numéro, chaque tronçon est caractérisé par :

Sa situation géographique, Un résumé de la géologie du secteur, Un résumé des relations nappe/rivière s’y déroulant, Les numéros de masses d’eau souterraines intervenant dans les relations (MES), La bibliographie associée.

22


4. Résultats

4.1. Les principaux cours d’eau

A titre d’illustration du travail réalisé qu’il est impossible de détailler en totalité dans ce rapport, sont présentés ci-après les contextes et résultats principaux obtenus sur les cours d’eau suivants.

4.1.1. Le Rhône

A. Situation géographique

Depuis sa source en Suisse, dans le massif de St Godard (Altitude 1750 m) jusqu’à la mer Méditerranée, le Rhône traverse successivement le massif du Valais, le lac Léman, la Chaîne du Jura, puis s’écoule dans le sillon rhodanien entre le Massif Central à l’ouest et les massifs préalpins à l’est, et enfin son delta. Parcourant ainsi 812 Km, Il coule sensiblement d’est en ouest entre sa source et Lyon, puis s’oriente nettement au sud à partir de Lyon.

B. Géologie

Le couloir Rhodanien correspond à un fossé d’effondrement entre le Massif Central et les Alpes, dont la formation s’est amorcée à la fin du Crétacé et s’est terminée entre les cycles Miocène et Pliocène.

Les terrains antérieurs à la formation du fossé sont formés de sédiments pour la période entre

l’Antécambrien et le Crétacé et de structures métamorphiques pour le substratum antétriasique. La série secondaire, qui traduit les grandes fluctuations de la mer présente dans ce lieu tout au long de la période, constitue le fond et les bords du fossé d’effondrement. Elle est épaisse et affectée par des mouvements tectoniques complexes. Les calcaires et les argiles y dominent.

Le comblement du fossé rhodanien s’est effectué en plusieurs étapes d’érosion et de

sédimentation successives. L’Eocène correspond à une période continentale d’érosion dont les formations sont variées (conglomérats, sables, marnes, argiles) riches en oxydes de fer et manganèse. Ensuite débute l’Oligocène avec les premiers mouvements alpins, qui ont pour conséquences l’individualisation de bassins. Les formations sont à dominante lacustre bien que l’on y retrouve des marques d’incursions marines. Ces incursions annoncent la grande transgression marine du Miocène qui envahit toute la dépression. Le faciès principal qui en résulte est formé de molasse, mais aussi de calcaires et de sable gris. Au Messinien (-5,5 Ma), l’assèchement de la mer Méditerranée se traduit par une phase érosive intense qui creuse un système de vallées profondes. Le tracé de ces vallées préfigure celui du réseau hydrographique actuel et on peut ainsi observer un chenal principal Nord-Sud. Le remblaiement de ces vallées a lieu lors de leur envahissement par la mer et sont donc remplies de sédiments marins argileux (argiles bleues du Pliocène).

Le quaternaire est marqué par une succession de phases glaciaires et interglaciaires durant

lesquels les glaciers issus des Alpes ont joués un rôle important dans la sédimentation. Ils ont permis le dépôt de moraines parfois épaisses et d’alluvions fluvio-glaciaires mais également de formations alluviales. Les périodes de glaciations ont entraîné l’immobilisation d’une quantité importante d’eau, ce qui a eu pour conséquence un abaissement du niveau de la mer et donc à nouveau un creusement des vallées. Lors des périodes interglaciaires, des matériaux alluvionnaires ont rempli ces vallées qui sont, actuellement, les sièges de nappes souterraines importantes (Figure 19). Ces alluvions sont glaciaires, fluvioglaciaires et fluviatiles jusqu’à Valence, latitude qui correspond à l’extension maximale des glaciers et au passage progressif d’un alluvionnement contrôlé par les glaciers à celui contrôlé par le fleuve uniquement.

23


Figure 20 : Formation des alluvions en terrasses. Les chutes du niveau de base du fleuve provoquent un encaissement successif avec des terrasses de plus en plus jeune vers le bas.

Les alluvions sont formées d’un mélange hétérogène de sables, graviers et galets. Leur épaisseur varie de quelques mètres à quelques dizaines de mètres dans les paléo chenaux, et ils sont surmontés par une couche de limons (sables fins, silts et argiles). On distingue les alluvions anciennes, datées du Würmien et du Rissien, façonnées en terrasses, des alluvions modernes qui forment la plaine actuelle.

C. Les aménagements du Rhône

Le fleuve Rhône, avec une population riveraine de 2,5 millions d’habitants, est soumis à une pression d’usages importante. Les aménagements hydrauliques ont conduit à dériver le fleuve sur 18 tronçons, modifiant sensiblement le fonctionnement de sa plaine alluviale.

Figure 21 : Aménagements de la Compagnie Nationale du Rhône (Source : CNR)

24


Figure 22

− Impacts sur les échanges nappe/rivière : la réserve de la Platière

Le tronçon de Péage-de-Roussillon est court-circuité par un barrage permettant d’alimenter un canal d’amenée à une usine écluse. Le débit réservé laissé dans l’ancien lit du Rhône rejoint le flux dérivé à l’aval d’un canal de fuite. L’aménagement comporte également deux contre-canaux de part et d’autre du canal de dérivation. Ces modifications ont un impact important sur la nappe d’accompagnement du fleuve et à cela, vient s’ajouter une forte sollicitation, principalement due aux pompages industriels.

Ce secteur du Rhône est particulièrement important en raison de ses potentialités écologiques puisqu’il abrite l’un des sites au patrimoine naturel les plus riches de la vallée du Rhône : la réserve naturelle de l’île de la Platière. En effet, la nappe phréatique, proche de la surface du sol, alimente en eau une forêt alluviale et ses lônes qui abritent une faune et une flore très diversifiées.

: L’Ile de la Platière.

A partir de 1986, l’enfoncement progressif de la nappe phréatique remet en cause la

conserv

La poursuite de ce processus entraînerait une extension des milieux secs au détriment des milieux

(Source : Agence de l’eau))

ation de la forêt alluviale et l’alimentation en eau des lônes (Cf. schémas). Cet enfoncement trouve son origine à la fois dans les effets des aménagements du Rhône (diminution des apports à la nappe) mais également dans les pompages industriels (maintiens de prélèvements importants de l’ordre de 170 000 m3 par jour).

humides qui constituent le patrimoine naturel dont la réserve a en charge la sauvegarde. En 1991, une opération de réalimentation d’urgence de la lône a donc été engagée, visant à soutenir le niveau de la nappe et restaurer un milieu aquatique proche de celui préexistant avant l’aménagement.

Figure 23 : Evolution de la nappe alluviale du Rhône au niveau de l’Ile de la Platière (Source : Réserve naturelle de l’île de la Platière)

25


ependant, la réalimentation de la lône n’est pas suffisante pour enrayer ce processus, et une

étude m

es écoulements suivent une direction générale du Est Nord-Est vers l’Ouest-sud-ouest, depuis

e haute du secteur d’étude depuis le secteur de St Pierre d

En conclusion, la carte piézométrique en moyennes eaux montre une influence marquée du champ

ette étude préalable à la restauration de la nappe d’accompagnement du Rhône a pour objectif

Entre le lac Léman et la mer Méditerranée, le cours du Rhône présente deux tronçons principa

Cenée par BURGEAP en 2005 faisant l’état des lieux montre que le niveau de la nappe est

encore insuffisant. Une carte piézométrique fait état de la piézométrie en moyennes eaux, au 10 juin 2005 (Figure 23).

Lle pied des collines morainiques jusqu’au vieux Rhône traduisant le drainage de la nappe par

celui-ci. Les coteaux alimentent donc la plaine alluviale. L’écoulement général est cependant perturbé à l’approche des zones principales de pompages.

Le vieux Rhône draine la nappe sur la partiu Bœuf jusqu’au droit de Limony, ainsi qu’en aval depuis les Granges jusqu’à l’Île de la Sainte.

Entre ces 2 secteurs, le cône d’alimentation du champ captant Sud atteint le Vieux Rhône qui alimente alors la nappe. Plus en aval le Vieux Rhône et le canal de fuite de l’usine écluse de Sablons se rejoignent et drainent la rive gauche de la plaine alluviale. Le canal de dérivation bien que décroché par rapport à la nappe, alimente la nappe aquifère (au travers d’une zone non saturée plus ou moins épaisse) mais également les cônes d’alimentation des pompages. Enfin, la lône de la Platière, alimentée par un bief d’amenée collectant les eaux de l’ensemble des contre-canaux, participe également, par infiltration, à l’alimentation du champ captant sur sa partie amont.

captant Sud sur la piézométrie de l’Île ainsi qu’un rôle directeur du réseau hydrographique sur les sens d’écoulement (voir carte 2, paragraphe 4.3.).

Cde préconiser des solutions susceptibles de permettre de retrouver un niveau de nappe

optimal.

D. Synthèse des relations nappe-rivière

ux, dont les particularités s’expliquent par la nature géologique des formations qu’ils rencontrent. Le premier tronçon orienté est-ouest jusqu’à Lyon correspond à un tracé en cluse à travers des chaînons calcaires du Jura, dont les nappes constituent des apports au fleuve. Après avoir également drainé le vaste épandage fluvio-glaciaire de l’est lyonnais, le Rhône entre dans le second tronçon de direction nord-sud circule dans le fossé d’effondrement de la vallée du Rhône. Les nappes contenues dans les terrasses alluviales entretiennent des relations dépendant principalement des variations des débits du Rhône qu’entraînent les aménagements hydroélectriques. Le delta du Rhône, formé de cailloutis relativement argileux ne contient pas de nappe assez importante pouvant réaliser des échanges avec le Rhône.

26


Figure 24 : carte piézométrique des moyennes eaux (Source : Burgéap)

27

Relations nappe-rivière sur le bassin Rhône-Méditerranée 4.1.2. L’Ain

A. Contexte

Sa source se situe sur le plateau de Nozeroy dans le Haut-Jura. C’est l’affluent le plus important du Haut-Rhône français : 200 km de long.

Sur son cours moyen, l’Ain traverse des gorges profondes en passant successivement dans 5 retenues artificielles qui conditionnent tout le fonctionnement hydrologique de la rivière.

Dans sa partie aval, au débouché du massif du Bugey commence ce qu’on appelle communément la « Basse Vallée de l’Ain ». Cette plaine correspond à un ancien fossé d’effondrement du tertiaire tapissé par des formations fluvio-glaciaire quaternaires que recoupe le lit de l’Ain, de l’Albarine et des autres cours d’eau et leurs alluvions fluviatiles modernes.

Ces formations alluviales reposent sur un substratum imperméable argilo-marno-sableux

datant du Miocène et sont divisées localement par des collines morainiques argileuses. Les formations calcaires du Jurassique affleurent au nord et à l’est de la Basse Plaine de l’Ain, formant les reliefs du Revermont et du Bugey. Les calcaires du Jurassique supérieur, pouvant atteindre 200 m d’épaisseur, sont fortement karstifiés. A l’ouest se trouve le plateau de la Dombes, constituées de trois formations principales. A la base, la molasse du Miocène forment le substratum du plateau, puis les formations aquifères pliocènes des cailloutis de la Dombes, et enfin les dépôts morainiques peu perméables.

B. Synthèse des relations nappe/rivière

La nappe alluviale de l’Ain est alimentée en grande partie par les versants calcaires jurassiens, et drainée par la rivière. Cependant ce dynamisme est modifié au niveau de la boucle de Chazey-sur-Ain où la rivière se déverse dans la nappe et alimente alors le couloir de la Valbonne. La Basse Plaine de l’Ain contient un aquifère important se déversant dans le Rhône situé en contrebas.

Les campagnes piézométriques effectuées par Horizon (1999) puis Burgéap (2005) fournissent un certain nombre d’informations intéressants sur le drainage du secteur ouest d’Ambérieux-en-Bugey. Ces données constituent un réseau assez dense permettant de tracer la piézométrie de la nappe alluviale à proximité de la rivière et de préciser ainsi le fonctionnement et les relations entre la rivière d’Ain, sa nappe alluviale et les aquifères adjacents.

A partir de ces données retrouvées par nous même, l’interprétation de cet état piézométrique

en basses eaux montre les directions d’écoulement aux abords des cours d’eau et des versants (voir la carte piézométrique ci-joint).

L’écoulement général est orienté Est-ouest depuis la bordure ouest des massifs calcaires

Jurassiques jusqu’à la rivière Ain. Cette orientation s’explique par l’alimentation de la nappe alluviale par l’aquifère karstique mais également par l’aquifère des cailloutis et conglomérats Miocène de l’éperon de St-Denis-en-Bugey.

A l’approche du cours d’eau, à l’aval de Priay, les écoulements convergent en rive droite et en

rive gauche en direction de l’Ain marquant ainsi le drainage de la nappe par l’Ain et l’alimentation par la bordure du plateau de la Dombes.

A St-Maurice-de-Remens, la piézométrie traduit, par les écoulements divergents de part et

d’autre de l’Albarine, une alimentation de la nappe par le cours d’eau. Le niveau piézométrique de la nappe étant très proche du sol (souvent 1 à 2 m) et la couverture

limoneuse faible voire inexistante, il n’y a ni écran ni filtre protégeant l’eau de la nappe. La ressource est donc très vulnérable à la pollution.

28


Les alluvions de l’Ain

Le plateau de la Dombes

Le Bugey

Figure 25 : carte géologique du secteur ouest d’Ambérieux-en-Bugey

(Source : IGN)

29


Tableau 1 : Campagne piézométrique de basses eaux (Source : Burgéap)

Numéro point X (Lambert II) Y (Lambert II) Cote de la nappe (m NGF)

18 825 247,10 2 118 307,30 301,40

50 829 908,40 2 116 007,80 227,58

51 831 390,20 2 116 512,50 230,75

52 830 993,00 2 115 637,00 230,51

54 830 569,80 2 115 809,20 227,83

55 830 768,20 2 115 809,30 227,69

56 830 728,70 2 116 167,30 228,50

59 831 328,79 2 116 828,49 231,23

61 831 218,80 2 117 745,70 230,28

63 830 570,60 2 117 722,00 230,48

64 830 808,50 2 116 949,80 228,26

65 830 292,50 2 117 095,50 226,71

66 830 107,00 2 116 405,70 227,55

67 830 501,52 2 114 786,62 228,11

74 831 413,80 2 118 463,30 232,12

87 829 784,40 2 113 423,00 225,70

88 829 268,11 2 113 691,19 225,34

89 828 461,30 2 112 838,90 222,91

90 830 914,29 2 112 347,26 228,73

91 829 089,07 2 110 188,23 225,89

91 829 081,90 2 110 200,10 227,34

92 830 312,80 2 111 778,80 227,57

93 829 850,00 2 112 970,00 225,81

94 829 328,38 2 114 570,62 226,49

95 827 547,60 2 110 743,10 219,64

96 827 472,85 2 110 210,84 220,99

96 827 415,00 2 110 186,00 220,48

97 828 473,10 2 109 563,20 223,10

98 827 890,60 2 108 701,00 222,41

108 827 616,12 2 114 519,16 227,89

109 827 681,50 2 114 429,90 225,71

110 826 424,40 2 113 355,10 233,95

111 825 100,00 2 115 120,00 293,50

114 825 258,20 2 112 024,10 312,70

115 825 670,00 2 112 690,00 309,81

116 826 200,00 2 115 300,00 289,74

138 824 960,29 2 106 053,10 213,32

139 824 042,36 2 104 619,63 211,97

173 824 913,10 2 104 103,06 209,41

53 bis 831 300,03 2 116 285,38 231,14

AH 829 162,47 2 112 629,18 224,76

AI 829 796,12 2 113 279,55 225,76

F 827 800,40 2 111 333,57 222,18

104 832 020,55 2 110 194,13 237,67

106 833 920,97 2 110 551,16 243,56

223 832 887,80 2 114 778,78 237,29

44 830 992,70 2 115 252,40 228,72

45 831 403,00 2 115 504,50 232,50

30

Relations nappe-rivière sur le bassin Rhône-Méditerranée 4.2. Tableaux récapitulatifs

31


LE RHÔNE Tronçon Situation Lithologie Echanges nappe/rivière MES Bibliographie

1 Léman → Vuache Formations alluviales fluviatiles et lacustres peu perméables. Très peu d’échanges rivière/nappe.

2 Vuache Le Fleuve traverse un chaînon calcaire fracturé karstique. Drain de la nappe contenue dans le massif.

3 Bellegarde → Seyssel

Formations calcaires, alluvions très réduites. Pas d’échanges.

4 Seyssel → Chautagne

La vallée du Rhône emprunte le synclinal dit de Seyssel fait de molasse miocène. Ce synclinal qui s’appuie à l’ouest sur la retombée orientale de l’anticlinal du grand Colombier à faciès calcaires jurassiens, est chevauché à l’est par l’anticlinal également faciès jurassiens du Gros Foug. Le fleuve circule dans des alluvions fluviatiles et glaciaires.

Le Rhône est en position de drain.

5 Marais de Chautagne, Lavours

Présence de 2 formations aquifères sur un substratum de molasse miocène: une nappe supérieure de tourbe (libre mais non exploitable car imperméable) et une nappe inférieure (nappe d’accompagnement du Rhône) contenue dans des alluvions fluviatiles (libre ou captive par endroits).

Dans le marais de Chautagne et dans le marais de Lavours, les relations nappe/rivière sont sensiblement identiques : en amont, le vieux Rhône alimente les nappes supérieure et inférieure et celle-ci sont drainées en aval par le canal de Savières dans le cas de Chautagne et par le Séran dans le cas de Lavours. Ces cours d’eau sont drainés plus bas par le Rhône. Le Séran alimente également les aquifères en amont.

6330

6 Dérivation de Chautagne Alimente la nappe.

RAMPNOUX J.P. (1992) – Aquifères n°12, 12bis, 12ter et 13. Caractéristiques géologiques et hydrogéologiques de la vallée du Rhône et de la basse vallée du Guiers en rive savoyarde. Synthèse des données générales existantes sur la nappe alluviale. D.D.A.F.Savoie, 34. BURGEAP (2001) – Réhabilitation des grands marais du Haut Rhône. Etude du fonctionnement hydrogéologique des marais et plaines de Lavours et de Chautagne. Rapport de phase 1 : Etat des lieux. 27.

32



7 Chanaz → Yenne La vallée suit un synclinal molassique et la nappe d’accompagnement du fleuve est située dans des alluvions grossières.

Le lit majeur du fleuve constitue un axe de drainage préférentiel de la nappe.

8 Chaînon du Mont Tournier

Au niveau de Yenne, le Rhône recoupe le chaînon à faciès calcaires jurassiens du Mont Tournier contenant un aquifère karstique.

L’aquifère karstique se déverse dans le Rhône (Source de la Balme, résurgence de l’Arcadière, Qmin = 10 l/s).

9 Débouché du Mont Tournier Substratum molassique.

Au débouché du chaînon, le Rhône alimente la nappe à partir du tronçon orienté EW de la boucle et la draine par la suite avant de se plaquer contre le chaînon du Mont Tournier.

10 Dérivation de Belley Le canal franchit le chaînon calcaire du Mont Tournier en empruntant une ancienne cluse.

11 → Leschaux

La vallée s’élargit dans le synclinal molassique de Belley entre 2 chaînons calcaires : le Mont Tournier et le bas Bugey.

Le Rhône joue un rôle de drainage sur ce tronçon.

RAMPNOUX J.P. (1992) – Caractéristiques géologiques et hydrogéologiques de la vallée du Rhône et de la basse vallée du Guiers en rive savoyarde. Synthèse des données générales existantes sur la nappe alluviale - D.D.A.F.Savoie, 34. DIRECTION REGIONALE DE L’ENVIRONNEMENT (1999) – Département de l’Isère. Synthèse hydrogéologique départementale. 140.

12 Coude de St Genix-sur-Guiers

Le Rhône naturel contourne la terminaison périclinale du pli dans des molasses marines miocènes du bas Dauphiné. Les alluvions du Rhône, en rive gauche, au confluent du Guiers sont aquifères. Elles se sont déposées dans une cuvette molassique et sont parfois surmontées d’un limon argileux, ce qui rend par endroit l’aquifère captif.

L’écoulement de la nappe s’oriente vers le nord vers le Rhône, qui constitue le niveau de base de la nappe.

6326

RAMPNOUX J.P. (1992) – Caractéristiques géologiques et hydrogéologiques de la vallée du Rhône et de la basse vallée du Guiers en rive savoyarde. Synthèse des données générales existantes sur la nappe alluviale. D.D.A.F.Savoie, 34. DIRECTION REGIONALE DE L’ENVIRONNEMENT (1999) – Département de l’Isère. Synthèse hydrogéologique départementale. 140.

33



13 Dérivation de Brégnier-Cordon pas d’échange avec la nappe.

14 Malville, Pontalieu, Porcieu

De très petites plaines alluviales sont isolées dans des dépôts fluvio-glaciaires perchés dans des formations marneuses.

Peu, voire pas d’échange à ce niveau.

15 Chaînon calcaire de l’Ile Crémieu

Le Rhône s’encaisse dans les formations calcaires secondaires de l’Ile Crémieu. Ce massif calcaire très fissuré est aquifère, de type karstique.

L’eau du massif se déverse dans le Rhône. 6105

DISTHENE (1998) – Etude d’une pollution chimique (nitrates-pesticides) et bactériennes au captage AEP de Salette à la Balme-les-Grottes (Isère). 34.

16 Lagnieu → Loyette

Le Rhône circule entre les alluvions de l’Ain en rive droite et les terrasses alluviales de sa nappe d’accompagnement en rive gauche.

Le massif de l’Ile Crémieu alimente la nappe alluviale (ex : la Balme-les-grottes) qui est elle-même drainée par le fleuve. La nappe alluviale de l’Ain se trouve perchée au dessus du Rhône et l’alimente donc.

6326

COMMISSION LOCALE DE L’EAU – Basse vallée de l’Ain (1999) – Etude hydrogéologique sur le périmètre du SAGE de la basse vallée de l’Ain. 81.

17 Loyette → dérivation de Jonage

Le cours du Rhône prend une orientation EW et se détache des calcaires de l’Ile Crémieu. Il circule dans des alluvions fluviatiles reposant sur de la molasse.

Il est alimenté en rive droite par la nappe de la basse plaine de l’Ain dont il constitue le niveau de base.

6339

18 Canal de Miribel

19 Canal de Jonage

L’île de Miribel-Jonage est située entre les canaux de Miribel au nord et de Jonage au sud. Le réservoir aquifère est constitué par des alluvions fluviatiles récentes alimentées par la nappe de l’est lyonnais d’après un écoulement SE-NW.

A ce niveau, le canal de Jonage alimente l’aquifère par sa rive droite (et draine par la gauche) et le drainage se fait par le canal de Miribel. Le lac de Miribel-Jonage, situé entre les 2 canaux, ne sert que de réservoir de transit pour les eaux circulant dans la nappe. Cette dynamique est modifiée par la présence d’un pompage important alimentant la ville de Lyon (Crépieux-Charmy). On estime que 90% de l’eau pompée provient du canal de Jonage mais également de celui de Miribel (drainage en RD et alimentation en RG).

6338

BURGEAP (1993) – Etude de fonctionnement hydraulique du lac de Miribel-Jonage, de la nappe alluviale et des bras du Rhône. 29. OUVRAGE COLLECTIF (2006) - Aquifères et eaux souterraines en France. BRGM édition, 944.

34



20 Lyon

Il est possible de distinguer 3 types de réservoirs dans le secteur de Lyon : un aquifère molassique, en profondeur, qui s’étend à l’échelle régional ; l’aquifère fluvio-glaciaire de la nappe de l’est lyonnais qui est formé de plusieurs couloirs individualisés entre des buttes morainiques imperméables ; Les alluvions fluviatiles du Rhône qui abritent la nappe d’accompagnement du fleuve. Ces aquifères entretiennent d’étroites relations puisqu’il n’existe pratiquement aucun niveau imperméable les séparant. L’aquifère de molasse miocène alimente très certainement par-dessous et par les côtés les couloirs fluvio-glaciaires. Ceux-ci présentent un écoulement généralement orienté dans le même sens que les couloirs et possèdent comme exutoire les alluvions fluviatiles. Ces derniers sont les seuls à réaliser des échanges avec le fleuve.

La nappe d’accompagnement du Rhône est globalement drainée par celui-ci. 6338

BURGEAP (2005) – Modélisation de la nappe de l’est lyonnais. 30.

21 Chasse-sur-Rhône → Vienne

Le Rhône circule entre le massif cristallin en rive droite, qui supporte une nappe perchée qui se déverse dans le fleuve et de la molasse par endroit en rive gauche.

Le Rhône joue un rôle de drainage. 6325

22 Vienne → Condrieu Limons et cailloutis en rive gauche et socle en rive droite. Très peu d’échanges avec la nappe réduite.

23 Condrieu → St-Pierre-de-Boeuf La vallée s’élargit, substratum cristallin. Le Rhône retrouve son rôle de drain.

35



24 Dérivation de Péage-de-Roussillon

25 Rhône court-circuité - Amont

26 Rhône court-circuité - Médian

27 Rhône court-circuité – Aval → Andance

Les alluvions fluvioglaciaires et fluviatiles qui contiennent la nappe sont délimitées à l’est par des collines morainiques et à l’ouest par un socle cristallin. Le substratum est formé d’argiles bleues du Pliocène. L’Ile de la Platière est située dans la plaine alluviale du Rhône, entre le vieux Rhône court-circuité et le canal de dérivation de Péage-de-Roussillon. Ces cours d’eau, ainsi que les lônes qui traversent l’Ile, sont en étroite relation avec la nappe d’accompagnement du Rhône sous jacente. Les berges du canal de dérivation sont bétonnées, en rive droite et en rive gauche, mais le canal ne l’est pas sur le fond. Il existe 2 contre-canaux de part et d’autre du canal de dérivation, qui convergent vers le bief d’amenée alimentant la lône de la Platière. Cette lône n’est pas connectée en amont avec le vieux Rhône excepté en période de hautes eaux ou de crue mais elle l’est en aval par les remous hydrauliques qui remontent dans la lône.

L‘écoulement général de la nappe est orienté ENE-WSW, ce qui conduit au drainage de la nappe par le vieux Rhône. Cependant, cet écoulement est fortement perturbé à l’approche de zones principales de pompage. Le cône d’alimentation du champ captant sud atteint le vieux Rhône qui alimente alors la nappe (entre Limony et Grange). Le canal de dérivation bien que décroché par rapport à la nappe alimente également la nappe aquifère ainsi que les cônes d’alimentation des pompages. Enfin, la lône de la Platière participe par infiltration à l’alimentation du champ captant sur sa partie amont (du bief d’amenée jusqu’à la confluence avec la lône d’Ilon).

6325

28 St Vallier

Le Rhône coule dans une vallée étroite entaillant profondément les terrains cristallins du Massif Central, présent à cet endroit sur les 2 cotés. Cette entaille a été remblayée par les marnes du Pliocène qui forment le substratum imperméable.

Les courbes piézométriques sont généralement orientées perpendiculairement à l’axe du fleuve donc l’écoulement est parallèle à l’axe de la vallée NS. L’écoulement de la nappe est déterminé par la forme du cours d’eau du Rhône : l’eau du fleuve s’infiltre à travers les berges de la partie amont du méandre, migre dans les alluvions et retourne au Rhône à l’aval.

SERVICE REGIONAL DE L’AMENAGEMENT DES EAUX – RHONE ALPES (1984) - Contribution des services extérieurs du ministère de l’agriculture à la connaissance des ressources en eaux souterraines dans le département de l’Ardèche. 175.

36



29 Rhône court-circuité + canal de fuite

30 Dérivation amont de l’usine de Gervans

Substratum : marnes du Pliocène.

Echanges types des aménagements du Rhône.

31 Confluent du Doux - Tournon

Les alluvions du Rhône ne représentent qu’un lambeau de faible importance coincé entre les terrains cristallins. Elles reposent sur des argiles pliocènes, de même que les alluvions du Doux en rive droite. Sous recouvrement végétal, on rencontre des limons sableux ce qui rend l’aquifère plus ou moins captif par endroit.

L’écoulement de la nappe a été sensiblement modifié par la remontée du niveau de base du Rhône suite à l’aménagement C.N.R. de Bourg-les-Valence : alimentation de la nappe par le Rhône.

SERVICE REGIONAL DE L’AMENAGEMENT DES EAUX, RHONE ALPES (1984) - Contribution des services extérieurs du ministère de l’agriculture à la connaissance des ressources en eaux souterraines dans le département de l’Ardèche. 175.

32

Aval de Tournon + canal de dérivation

de Bourg-les-Valence

33 Rhône court-circuité de Boug-les-Valence


34 Plaine de Valence

L’aquifère correspond à une bande étroite d’alluvions fluviatiles de la plaine du Rhône.

A l’est, deux basses terrasses dominent le cours actuel du Rhône. Une nappe y circule et s’écoule en direction du Rhône. Elle se déverse dans les alluvions modernes du Rhône. Le substratum de ces alluvions est le plus souvent de nature argileuse. Des limons superficiels sont souvent présents , mettant en charge la nappe dans de nombreux secteurs étendus.

Au sud de Valence, remontée du niveau de base du fleuve liée au remous du barrage de Charmes : alimentation de la nappe par le fleuve.

Il existe une réalimentation induite au niveau des gros prélèvements par exemple au niveau de l’agglomération de Valence (AEP et irrigation).

6324

SERVICE REGIONAL DE L’AMENAGEMENT DES EAUX – RHONE ALPES (1984) - Contribution des services extérieurs du ministère de l’agriculture à la connaissance des ressources en eaux souterraines dans le département de l’Ardèche. 175. DIREN RHONE ALPES (2001) – Département de la Drôme. Bilan hydrogéologique départemental. 121.

37



35 Dérivation de Beauchâstel Substratum marnes pliocènes. Echanges types des aménagements du

Rhône.

36 Confluence Rhône-Drôme

Le substratum des alluvions est constitué par des calcaires crétacés dans la partie Sud, et par des argiles bleues partout ailleurs.

L’écoulement est parallèle à la Drôme et le niveau de base de la nappe alluviale de la Drôme est le Rhône.

6337

37 Dérivation de Baix-le-Logis-Neuf

38 Rhône court-circuité

Substratum de la vallée, sous une dizaine de mètres d’alluvions est constitué par des Marnes pliocènes.


39 Dérivation de Montélimar


Substratum de la vallée, sous une dizaine de mètres d’alluvions est constitué par des Marnes pliocènes.


DIREN RHONE ALPES (2001) – Département de la Drôme. Bilan hydrogéologique départemental. 121.

41 Dérivation de Donzère-Mondragon


Dans la plaine du Tricastin, située entre Montélimar au Nord, et Orange au Sud, les alluvions du Rhône sont recouvertes de limons et reposent sur des marnes plaisanciennes (sauf dans la zone de Palud où le substratum comprend des formations de grès crétacés).

L’examen de la carte piézométrique montre que le canal de Donzère-Mondragon en amont de l’usine de Bollène alimente la nappe, et que le Rhône et le canal de fuite à l’aval du barrage draine l’aquifère alluvial. Depuis la construction de l’aménagement, le maintien de la nappe est assuré par des puits et des fossés des réalimentations qui sont insuffisants.

BOSCH B., GUERAN B., MARCE A., SIMEON C. (1974) – Tritium et bilan hydrogéologique de la nappe alluviale du Rhône entre Donzère et Mondragon. Bulletin du B.R.G.M., 3, 245-260.

43 Aval du canal de Donzère-Mondragon

Dans la plaine alluviale, en rive gauche du Rhône, entre Mondragon et Piolenc, les observations ont permis de mettre en évidence une paléo thalweg du Rhône, orthogonal au cours actuel. Une lentille de grande dimension, constituée de galets et graviers dans une matrice sableuse occupe la plus grande partie de la vallée fossile. Ce massif alluvionnaire, très perméable constitue un réservoir dans lequel l’eau circule d’ouest en est vers la plaine de Mornas.

La retenue étant colmatée, les relations entre la nappe et le fleuve sont défectueuses et la nappe est donc indépendante du Rhône jusqu’au barrage de Caderousse. De plus, en rive gauche du Rhône, une membrane imperméable a été placée et sert de limite étanche. C’est le contre canal situé en rive gauche du Rhône qui draine les alluvions de la plaine (sauf en période de basses eaux).

OUVRAGE COLLECTIF (2006) - Aquifères et eaux souterraines en France. BRGM édition, 944. TRUC G., BOSSY G., GLARD Y. (2000) – Champs captant du grand Moulas, caractéristiques du réservoir aquifère. 25.

38



44 Dérivation de Caderousse

45 Dérivation d’Avignon

46 Dérivation de Vallabrègues

En basse Provence occidentale, les grands cours d’eau du quaternaire (Rhône et Durance) ont entaillé les reliefs calcaires, déposant des matériaux constituant les vastes plaines alluviales : les alluvions reposent sur un substratum d’argiles et de marnes pliocène, sous un couvert limoneux. Dans les dépôts anciens du fleuve s’écoule, parallèlement au fleuve, une riche nappe alluviale particulièrement développée dans les bassins successifs. AEP de la ville de Nîmes sur la commune de Beaucaire : le principal front d’alimentation de la nappe est le Rhône.

Echanges types des aménagements du Rhône. 6323

OUVRAGE COLLECTIF (2006) - Aquifères et eaux souterraines en France. BRGM édition, 944.

Le petit Rhône

47

Rhône - Camargue

En aval de Arles, les cailloutis s’enfoncent sous des limons de plus en plus épais. Les dépôts récents du delta du Rhône sont composés de sables, de limon et d’argiles. Il existe des nappes lenticulaires dans les dépôts sableux des anciens bras du Rhône et à l’est les cailloutis contiennent une nappe salée.

Peu d’échange avec les cours d’eau du fait de la faible perméabilité des matériaux. 6504

39


L’AIN Tronçon Situation Lithologie Echanges nappe/rivière MES Bibliographie

48 Confluent Rhône → Chazey

Au sud, la nappe aquifère principale se trouve perchée au dessus de l’Ain et du Rhône et alimente donc ces 2 cours d’eau jusqu’à leur confluent.

49 Boucle de Chazey Au niveau de la boucle de Chazey, il sert d’alimentation au couloir de la Valbonne au SW.

50 Chazey → Pont d’Ain

La basse plaine de l’Ain est occupée par des formations graveleuses et sableuses d’origine fluvioglaciaires ou fluviales, qui contiennent un aquifère alluvial. Celui-ci est alimenté par de nombreux petits cours d’eau traversant la plaine. Le substratum le plus couramment rencontré est constitué par les dépôts tertiaires argilo-sableux du Pliocène ou du Miocène.

De Pont d’Ain à Chazey-sur-Ain, l’Ain draine l’aquifère, en rive droite et en rive gauche.

6339

COMMISSION LOCALE DE L’EAU – Basse vallée de l’Ain (1999) – Etude hydrogéologique sur le périmètre du SAGE de la basse vallée de l’Ain. 81.

51 Amont de Pont d’Ain Alimentation de la nappe par l’Ain et par le

massif calcaire du Jura.

DIRECTION REGIONALE DE L’ENVIRONNEMENT (1999) – Département de l’Ain. Synthèse hydrogéologique départementale. 94.

LA DRÔME

52 Amont de Crest

La Drôme circule à la fois sur des terrains du crétacé moyen et inférieur constitués de massifs calcaires à intercalations marneuses, et à la fois sur des terrains jurassiques de formations de terres noires (sédimentation argileuse).

Ce vaste domaine sédimentaire ne possède pas de système aquifère important, il est donc impossible d’établir une piézométrie mais, globalement, l’écoulement se dirige vers la rivière.

53 Crest → Eurre

54 Eurre → Allex

55 56 Allex → Livron

A l’aval de Crest, la vallée de la Drôme est creusée dans un substratum de molasse sableuse du miocène. Le réservoir est constitué par les alluvions fluviatiles modernes de la Drôme, disposés en terrasses. Une bonne partie de cette vallée a été envahie par la transgression plaisancienne qui a déposé une épaisseur considérable de marnes bleues sur lesquelles reposent les alluvions.

A l’amont de Eurre, la rivière a tendance à drainer la nappe. Entre Allex et Eurre, la nappe suit un écoulement EW, parallèlement à la rivière, et se trouve en équilibre avec elle. A l’aval de Allex, les courbes piézométriques divergentes sont l’indice d’une alimentation de la nappe par la Drôme. Au niveau du couloir de Livron, on retrouve des conditions de drainage accusées par la rivière.

6337

DIREN RHONE ALPES (2001) – Département de la Drôme. Bilan hydrogéologique départemental. 121. GEOPLUS (1997) – Suivi piézométrique de la nappe alluviale de la basse vallée de la Drôme. 14.

57 Aval de Livron et Loriol Substratum marno-calcaire

La nappe en aval de Livron-Loriol est distincte de celle en amont. L’apport de la Drôme est très nettement visible en rive gauche, plus discret en rive droite.

40


L’ARDECHE Tronçon Situation Lithologie Echanges nappe/rivière MES Bibliographie

58 Haute Vallée

L’épaisse séquence de calcaire Urgonien avec de nombreuses failles présente des circulations souterraines qui sont mises en charges par les marnes Bédouliennes sous-jacente.

Les communications avec la surface se font par l’intermédiaire de sources ou résurgences. Dans ce karst, les débits des rivières et des émergences sont mal connus. Drainage.

6507

59 Basse vallée

Les alluvions de la basse terrasse ont un intérêt aquifère important. Elles sont protégées par une épaisse couche de limons sableux. Substratum marneux.

La nappe est principalement alimentée par l’Ardèche dont les variations influencent par conséquent très fortement les possibilités de débit.

6129

SERVICE REGIONAL DE L’AMENAGEMENT DES EAUX – RHONE ALPES (1984) - Contribution des services extérieurs du ministère de l’agriculture à la connaissance des ressources en eaux souterraines dans le département de l’Ardèche. 175.

LA BOURBRE

60 Chabonset → St André le gaz

La vallée de la Bourbre traverse le bassin molassique du Bas Dauphiné. Les molasses miocènes ont été recouvertes, par endroit, par des alluvions fluvio-glaciaires, puis des alluvions modernes contenant la nappe alluviale.

La nappe est alimentée par infiltration à partir de la Bourbre.

61 St André le gaz → Martinet

Alluvions modernes inexistantes. Pas de relation entre la Bourbre et sa nappe alluviale.

62 Martinet → Cessieu La nappe alimente la rivière.

6340

LOMBARDY C. (1992) – Etude hydrogéologique des bassins versants de la Bourbre, de l’Hien et du lac de Paladru. 37.

41


LA SAÔNE Tronçon Situation Lithologie Echanges nappe/rivière MES Bibliographie

63 Source → confluent Coney

Les formations traversées sont constituées de grès du Trias inférieur, à structure monoclinale recoupée par des failles et reposant sur le socle granitique.

Les exutoires de la nappe se situe dans les fonds de vallées au contact avec le granit et le gneiss : le Saône a un rôle de drainage.

6217

64 Confluent Coney → Jussey

La série traversée par la rivière est à dominante marneuse, avec des niveaux dolomitiques, calcaires, gréseux et schisteux. Le massif contient de nombreuses formations de qualité aquifère et d'extension variables.

La Saône, qui constitue le niveau de base de la région, draine les aquifères présents. 6506

65 Plateaux de Haute-Saône

Les alluvions de la Saône en amont de l'Ognon sont principalement incluses au sein de formations calcaires du jurassique. Deux réservoirs aquifères y sont identifiés : un dans les formations calcaires du Jurassique moyen et un dans celles du Jurassique supérieur.

Les calcaires assurent l'essentiel de l'alimentation de la nappe alluviale. Ces cours d’eau ont globalement un rôle de drainage et constituent les niveaux de base du secteur.

6123 6344

COLLIN J.J. (1969) – Connaissance de l’hydrogéologie de la plaine Saône-Doubs (Côte-d’Or, Jura, Saône-et-Loire). Rapport de synthèse. Deuxième partie : hydrogéologie. 103.

66 67 68 69

Confluent du Doubs

La Saône circule dans des alluvions fluviatiles entourées de dépôts fluvio-lacustres contenant des aquifères.

Ceux-ci entretiennent des échanges importants avec la rivière. Le niveau de la Saône est soutenu artificiellement par des barrages : alimentation locale de la nappe en amont et drainage en aval.

6320

70 71 72 73 74 75 76

confluent du Doubs → les Monts d’Or

La nappe d’accompagnement de la Saône est située dans des alluvions récentes sablo graveleuses, reposant sur un substratum marneux du Lias. Dans la région de Mâcon, le substratum devient calcaire. La nappe alluviale reçoit des apports provenant des formations encaissantes (particulièrement des calcaires jurassiques fissurés et localement karstifiés).

La rivière est en relation avec la nappe tout au long de son cours, soit en régime d’alimentation durant les périodes de crues, soit en régime de drainage à l’étiage. Cette dynamique peut être perturbée par les captages près des berges mettant à profit la réalimentation induite par la rivière, notamment aux abords des villes de Chalon/Saône, de Mâcon et de Villefranche sur Saône. Le débit de la Saône est conditionné par les écluses.

6305

42


LE DOUBS Tronçon Situation Lithologie Echanges nappe/rivière MES Bibliographie

77 Lac de Saint Point → Ville du Pont

Le Doubs est installé sur un substratum de calcaires karstifiés, en position topographiquement élevé par rapport aux vallées environnantes, notamment la vallée de la Loue.

La Doubs perd son eau au profit de ses vallées et alimente les sources de la Loue. Constance de pertes qui semble se maintenir aux environs de 2 m3/s. En étiages sévères (Q < 2,5 m3/s), les pertes peuvent être totales.

78 Ville du Pont → Pont de Roide Drainage

DIREN (1995) – Etude du système hydrologique Doubs – Loue (pertes du Doubs, Source de la Loue). 62.

79 80 81 82 83 84 85 86

Pont de Roide → Dole

Les alluvions récentes du Doubs occupent la plaine inondable dont la largeur dépend de la nature (et de la dureté) des formations sous jacentes. Leur épaisseur varie entre 3 et 5 m (par endroit 10 m). leur constitution est sablo-graveleuse, plus grossières à la base qu’au sommet et peuvent être recouvertes de limons d’inondation peu perméables. La vallée du Doubs est encaissée entre des versants calcaires (jurassique moyen et supérieur), contenant des aquifères karstiques. Leur substratum est constitué parle niveau des argiles du Lias. La rivière Doubs constitue le drain majeur des aquifères présents de part et d’autre de la vallée. Leurs exutoires de situent au pied des versants ou au travers des alluvions du Doubs.

En période normale, le niveau du Doubs est plus bas que celui de la nappe alluviale donc la rivière draine continuellement la nappe. Mais, en période de crue, le niveau du fleuve devient plus élevé, il y a alors alimentation aux endroits où le colmatage du lit et des berges n’est pas trop important (il y a toujours drainage des aquifères karstiques donc le débit des échanges s’annulent du fait de la faible capacité d’absorption des alluvion : Q sortant = Q entrant). Il existe localement des échanges rivière → nappe en raison de l’activité anthropique présente dans la vallée. Dans les zones où le Doubs est navigable, la présence de barrage modifie le sens naturel des échanges (alimentation en amont et drainage à l’aval). De plus, des captages AEP ou industriels localisés aux abords des villes, entraînent un cône de rabattement les rendant ainsi sensible à la qualité des eaux du Doubs (l’Isle-sur-le-Doubs, Chalèze / Thise / Novillard, Boussières et Dole).

6120 6116 6332

BRGM (2002) – Etude des nappes aquifères au voisinage du Doubs navigable et de ses dérivations entre la limite est du département du Doubs et la confluence avec la Saône. 73.

87 Dole → confluence Loue

le Doubs alimente la nappe en rive droite et draine la nappe alluviale de la Loue en rive gauche lors des périodes d’étiage.

88 Loue → Petit Noir équilibre avec la nappe : pas d’échanges.

89 Petit noir → confluent Saône

En aval de Choisey, le Doubs débouche dans la plaine de la Bresse et la plaine alluviale devient beaucoup plus large : Alluvions graveleuse épaisses d’une dizaine de mètres sous des limons argileux.

complètement en aval : drain de la nappe et de la Saône.

6320

COLLIN J.J. (1969) – Connaissance de l’Hydrogéologie de la plaine Saône-Doubs. 103.

43


LA LOUE Tronçon Situation Lithologie Echanges nappe/rivière MES Bibliographie

90 Basse vallée La basse vallée de la Loue est tapissée d’alluvions reposant sur un substratum plioquaternaire bressan.

Les relation entre la Loue et sa nappe alluviale est variable et dépend des saisons d’étiages et de hautes eaux.

6320

91 Source → Pont de Barrage

La Loue prend sa source dans un massif calcaire karstifié. Deux réservoirs aquifères calcaires majeurs sont identifiés, les formations calcaires du Jurassique moyen et du Jurassique supérieur. Le réservoir du Jurassique moyen se compose d'une série calcaire, de 100 à 150m d'épaisseur au nord et 250m au sud, présentant un important réseau karstique et de nombreuses pertes. Il est délimité en son toit par une épaisse formation imperméable des marnes de l'Oxfordien de 50 à 60m d'épaisseur, et en son mur par des marnes du Lias d'une épaisseur de 100 à 150m. La formation du Jurassique supérieur se compose d'une série calcaire d'une épaisseur moyenne de 100 m au nord, 200 m au centre et 400m au maximum au sud. Ce réservoir est moins karstifié et est la source de nombreuses résurgences.

Le cours d’eau est alimenté à sa source par les pertes du Doubs à travers le massif calcaire, et reçoit par la suite des apports diffus résultant essentiellement de la vidange des réservoirs karstiques.

6120

DIREN (1995) – Etude du système hydrologique Doubs – Loue (pertes du Doubs, Source de la Loue). 62.

44


LE BREUCHIN et LA LANTERNE Tronçon Situation Lithologie Echanges nappe/rivière MES Bibliographie

92 La Corvaine →

confluent Lanterne (Breuchin)

93

Le Pommeret →confluent Breuchin

(Lanterne)

Dans l’interfluve Breuchin-Lanterne, au sud de la ville de Luxeuil, se trouve un cône de déjection fluvio-glaciaire contenant un aquifère. Les grès et marnes du Trias, globalement imperméables, forment les bordures et le substratum de cet aquifère alluvial.

La piézométrie montre très nettement le drainage de la nappe par la Lanterne. Les relations entre la nappe alluviale et le Breuchin sont moins évidentes. La modélisation de la nappe a permis de mettre en évidence les relations nappe/rivière : une alimentation importante de la nappe par le Breuchin apparaît au droit des stations de pompage (en amont de Charbonnière ; au niveau de Faubourg de chêne ; en amont du confluent Lanterne-Breuchin).

6345

SAFEGE (1992) – Etude de la vulnérabilité et de la protection de la nappe du Breuchin et de la Lanterne. NP.

LA VEYLE et LA REYSSOUZE

94 Lent → Polliat (Veyle)

95 La Tranclière →

Polliat (Reyssouze)

La géologie du secteur est relativement hétérogène. La limite Est est formée par le massif calcaire du Revermont qui constitue la bordure occidentale du Jura. Au pied de ce relief, se trouve le fossé d’effondrement Bressan, lieu de plusieurs phases de sédimentation dont résultent les strates consécutives de la Bresse et de la Dombes. Le complexe des marnes de la Bresse forme le substratum ; Les cailloutis de la Dombes ont été déposés par épandage par des paléofleuves au début du quaternaire ; Pendant le quaternaire, un glacier a effectué plusieurs phases d’avancée et de recul, déposant des alluvions fluvio-glaciaires en bordure d’un plateau morainique Dombiste ; Les cours d’eau ont, par la suite, entaillé les terrains encaissants puis apporté un remplissage alluvionnaire. L’hétérogénéité géologique se traduit par des écoulements souterrains perturbés, correspondant aux forts contrastes de perméabilité des formations.

On observe par endroit une configuration de nappes superposées. La nappe inférieure est constituée de plusieurs sous-systèmes aquifères distingués selon leur formation géologique mais formant un système aquifère unique. La nappe est contenue dans les cailloutis de la Dombes au Sud et se prolonge au Nord dans les niveaux sableux intercalés dans les marnes de Bresse. Elle trouve son exutoire lorsqu’elle se confond avec la nappe alluviale de la Veyle et se trouve drainée par cette rivière. Même observations au niveau de la Reyssouze. La nappe supérieure est un ensemble de nappes, sans réelle continuité, contenues dans les lentilles sableuses ou graveleuses d’origine glaciaire. Les alluvions fluvio-glaciaires du couloir de Certines n’entretiens aucune relation avec les cours d’eau.

6342 6143 6135 6140

BURGEAP (1996) – Synthèse hydrogéologique du Sud-est de Bourg-en-Bresse. Problème des nitrates dans les eaux souterraines. 41.

45


LA GALAURE Tronçon Situation Lithologie Echanges nappe/rivière MES Bibliographie

96 Amont de Molière En amont de Molière, le lit de la Galaure est exclusivement alluvial. Drainage de la nappe alluviale par la rivière.

97 Molière → Château de Barral

A partir de Molière, jusqu’au Moulin Thomas, apparaît le substratum molassique, à faciès sablo-grèseux, beaucoup moins perméable, Le chenal alluvial très perméable, alimentant la Galaure jusque là, se poursuit vers l’ouest et non plus sous le cours de la rivière. Le lit de la rivière repose alors sur une gouttière creusée dans la molasse. En cas de baisse du niveau de la nappe (étiage et pompages excessifs) cette gouttière est asséchée, entraînant les pertes de la Galaure. D’importants pompages existent à l’endroit où ont lieu ces pertes, et bien qu’ils ne soient pas à l’origine de ce phénomène, ces pompages accentuent d’avantage la baisse du niveau de la nappe. Situés dans les alluvions graveleuses du chenal, les puits et forages sollicitent la nappe alluviale mais également la molasse sous-jacente qui a une bonne productivité dans ce secteur.

Phénomène d’infiltration naturelle entraînant un écoulement préférentiel de la rivière vers sa nappe.

98 Aval du Château de Barral

Alluvions fluviatiles sur un substratum de molasse Miocène. Drainage de la nappe alluviale par la rivière.

6219

GEOPLUS (1991) – Etude diagnostic des pertes de la Galaure au voisinage d’Hauterives. 14.

L’HERBASSE

99 Source → Montrigaud

100 Montrigaud → confluence Isère

Le lit de l’Herbasse est essentiellement tracé dans les alluvions quaternaires reposant sur les formations molassiques du Bas-Dauphiné.

Le cours d’eau bénéficie de forts apports de la nappe d’accompagnement et des versants sur tous son linéaire, excepté sur sa partie amont où ils sont en équilibres. A partir de Clérieux, la rivière est alimentée par la molasse miocène.

6219

SOGREAH (2003) – Gestion concertée des prélèvements d’eau à usage agricole - Secteur nord Isère. Document d’incidence. 61.

46


L’ISERE Tronçon Situation Lithologie Echanges nappe/rivière MES Bibliographie

Amont de Moûtiers La vallée de l’Isère est située dans le massif cristallin de Belledonne

101 Moûtiers → Albertville

La nappe située à l’amont d’Albertville correspond à une vallée glaciaire, encaissée dans le socle de Belledonne, à remplissage alluvionnaire.

DDAF Savoie (1993) – Construction d’une base de données pour gérer les données piézométriques des nappes phréatiques de la Combe de Savoie et de la vallée de l’Arc pour créer un nouveau réseau piézométrique de surveillance. 39.

102 103 104 105 106

Albertville → Montmélian

La vallée orientée NE-SW circule dans une dépression tectonique approfondie par l’érosion des grands glaciers du quaternaire, au front du massif cristallin de Belledonne. Les épaisseurs glaciaires et fluvio-glaciaires sont importantes et reposent sur un substratum marno-calcaire. Au dessus, les alluvions fluviatiles de surface contiennent une nappe libre de vallée.

L’alimentation de la nappe par l’Isère se fait sur la plus grande partie du secteur sauf dans les endroits ou la rivière joue le rôle de drain : en amont de Fontenex et de St Hélène sur Isère ; au triangle d’Aiton, au triangle des Marches.

6314

107

Plaine du Grésivaudan - Pontcharra →

Grenoble

La vallée de l’Isère, à ce niveau, est dominée à l’est par les sommets cristallins de Belledonne et à l’ouest par les falaises calcaires du Massif de Chartreuse. Les dépôts quaternaires qui constituent les alluvions de l’Isère reposent sur un substratum marneux secondaire et présentent des structures irrégulières et lenticulaires.

La nappe suit des fluctuations annuelles entre niveaux hauts et niveaux bas selon les variations saisonnières du niveau de l’Isère : en étiage (hiver, débit minimum enregistré en janvier) l’Isère draine l’aquifère sur la majeure partie de son cours ; en hautes eaux (été – automne, débit max en juin), l’Isère alimente ou est en équilibre sur l’ensemble de son parcours (sauf dans la région de Crolles à la boucle de bois François où la rivière draine toute l’année).

6314

SOGREAH (2005) – Requalification du schéma d’aménagement de l’Isère en amont de Grenoble (département de l’Isère) : étude hydrogéologique. Rapport de phase 3. 75. ISERE CONSEIL GENERAL (1999) – Synthèse hydrogéologique départementale. Département de l’Isère. 140.

108 Plaine de Grenoble

La ville est située à la confluence du Drac et de l’Isère, dans une vallée glaciaire remplie de dépôts alluvionnaire récents de ces deux cours d’eau. Le substratum est constitué de dépôts glaciaires hétérogène (pas rocheux).

L’écoulement de la nappe suit une orientation générale SSW-NNE, transmissivité entre 10-3 et 120*10-3 m²/s. L’Isère constitue le principal drain naturel de la nappe.

6317

ANTEA (2003) – Inondabilité de la ville de Grenoble par la nappe phréatique sous-jacente. 23.

47



109 110

Confluence Drac-Isère → Bec de

l’Echaillon

A l’aval de Grenoble, la plaine alluviale s’encaisse fortement entre les calcaires du massif de la Chartreuse à l’est et du plateau du Vercors à l’ouest, formant la cluse de l’Isère. Sous des limons de surface, les alluvions sont forméesformés de graviers perméables d’origine fluviatile et reposent sur un substratum d’argile lacustre.

La nappe contenue dans ces alluvions est alimentée d’une part par les cônes de déjections des torrents descendant de la Chartreuse et du Vercors, mais également par certains tronçons des berges de l’Isère.

6313 6145 6515

111 Bec de l’Echaillon → Pont St Gervais

Après le franchissement étroit du Bec de l’Echaillon, la vallée s’élargits’élargie et la rivière oriente son cours vers le SW. Elle se referme au niveau de Pont St Gervais. La bordure de la plaine occidentale est constituée par les collines miocènes du Bas Dauphiné, puis par l’anticlinal Urgonien de Polienas.

Reposant sur une moraine de fond argileuse, les alluvions perméables présentent des réserves de nappe plutôt faibles (puissance réduite) qui sont compensées par l’alimentation induite de l’Isère. Sur la limite ouest de la plaine, les cônes de déjections des ruisseaux ainsi que les terrasses fluvio-glaciaires possèdent des capacités aquifères non négligeables. Ils participent largement à l’alimentation de la nappe de la plaine.

6313

112 St Gervais → Eymeux

A partir de St Gervais, les alluvions récentes de l’Isère se réduisent à une bande très étroite reposant directement sur des formations molassiques miocène.

Encadrant et dominant l’Isère, il existe une série de terrasses alluviales anciennes perchées par rapport à la rivière et qui n’entretiennent aucune relation avec celle-ci. La rivière circule au pied aux pieds du massif calcaire urgonien de la bordure occidentale du Vercors. Ce massif karstique donne naissance à des sources qui se jettent dans l’Isère (résurgence de St Nazaire en Royans).

6515

ISERE CONSEIL GENERAL (1999) – Synthèse hydrogéologique départementale. Département de l’Isère. 140.

48



113 Plaine de l’Isère

Par endroit, la nappe alluviale est compartimentée par de hauts fonds du substratum qui affleurent en collines molassiques qui peuvent l’obliger à se déverser dans l’Isère (source de Romans). L’aquifère miocène constitue une importante ressource en eau souterraine. Il est drainé par les alluvions et par endroit par la rivière.

6103

114 Confluence Isère-Rhône

La basse vallée de l’Isère s’étend de Eymieux jusqu’à la confluence Rhône-Isère. A l’amont de Romans-sur-Isère, les terrains aquifères sont en position perchée par rapport au niveau de la rivière sur un substratum de molasse miocène. Les alluvions sont disposées en terrasses emboîtées

Il existe une alimentation de la nappe par la rivière, induite par les pompages situés à proximité, et ce malgré un colmatage des berges du cours d’eau.

6103 6325

R. DE LA VEISSIERE (2006) – Etude de l’aquifère néogène du Bas-Dauphiné. Apport de la géochimie et des isotopes dans le fonctionnement hydrogéologique du bassin de Valence (Drôme, Sud-Est de la France). 330.

LE DRAC

115 Drac Noir Drac Blanc

Dès l’amont de leur confluence, Drac blanc et Drac noir sont en relation avec une nappe d’accompagnement contenue dans un réservoir aquifère alluvial. Ces cours d’eau traversent des terrains éocènes (calcaires grès et marnes) qui constituent le substratum.

Ces alluvions sont très sollicitées, en été comme en hiver, par les prélèvements AEP de la ville de Gap et la micro centrale de Pont Sarazin. Sur le Drac blanc : infiltration importante entre pont des Gondouins et celui des Corbières ; sur le Drac noir, infiltration en aval du pont des Usclas.

116 Ricoux

A partir des Ricoux, l’élargissement de la plaine alluviale permet le développement d’un réservoir souterrain de grande dimension. Le bassin des Ricoux est en position d’alimentation par le cours d’eau.

117 Pont du Fossé

Les aquifères alluviaux jouent le rôle de régulateur des étiages en alimentant la rivière, particulièrement en amont des verrous de Pont du fossé.

6321

SOGREAH (2000) – District du Champsaur (Hautes-Alpes). Gestion des étiages. phase 1 : diagnostic. 32. ISERE CONSEIL GENERAL (1999) – Synthèse hydrogéologique départementale. Département de l’Isère.140.

49


LE DRAC Tronçon Situation Lithologie Echanges nappe/rivière MES Bibliographie

118 Pont de Chabottes

A partir de pont de Chabottes, la réduction progressive de l’épaisseur du remplissage alluvial provoque un retour des écoulements souterrains vers le cours d’eau, avec une possible alimentation en période de crue.

119 Confluence Romanche Isère

Complexe aquifère formé par la plaine alluviale des confluences des 3 cours d’eau. Le cours d’eau a creusé son litsont lita dans des niveaux tendres : lias schisteux en amont de Saut du Moine et Terres noires en aval. Le remplissage est constitué de dépôts fluvio-glaciaires et d’alluvions fluviatiles.

Immédiatement à l’aval du Pont de la Rivoire, l’écoulement se fait parallèle à la vallée et est alimenté par le Drac. La piézomètrie, dans les secteurs de Rochefort et Fontagnieux, est influencée par les pompages de la ville de Grenoble.

6407

LA ROMANCHE

120 121 122 123 124 125 126

Basse Vallée Les alluvions reposent sur des micaschistes jusqu’au péage de Vizille puis sur des formations marno-calcaires.

Au droit des plaines, la Romanche alimente la nappe alluviale. Ces infiltrations s’expliquent par l’élargissement de la vallée. Par contre, les rétrécissements rocheux provoquent à l’inverse l’apparition de sources et un drainage des eaux souterraines par la rivière. A l’amont de Vizille, le lit étant colmaté, les infiltrations de la rivière sont négligeables.

6317

50


LA DURANCE Tronçon Situation Lithologie Echanges nappe/rivière MES Bibliographie

127 Thèze → Droit du plan de la Baume.

Il s’agit d’alluvions fluvio-glaciaires sur une faible largeur limitant l’étendue de la ressource. Emboîtement de terrasses avec alluvions modernes peu perméables et alluvions anciennes de bonne perméabilité.

Des sources peuvent émerger au contact entre le substratum imperméable de terres noires et les terrasses. L’écoulement est dirigé vers la Durance, donc celle-ci draine la masse d’eau. La nappe est assez basse car la recharge se fait assez lentement du fait de la faible perméabilité des matériaux.

6347

128 Château Arnoux

alluvions récentes réduites, écoulements perpendiculaires à la rivière (drainage). Forte influence du champ captant (alimentation induite).

129 130

Aval immédiat du confluent de la

Bléone

écoulements subparallèles à la rivière, alimentation à l’amont, drainage à l’aval.

131 Jusqu’au confluent de l’Asse

drainage, écoulements subparallèles à la rivière.

132 Villeneuve alimentation en rive droite.

133 Largue → Volx drainage.

134 Manosque influence des champs captant, drainage en rive gauche, alimentation en rive droite.

135 Ste Tulle Influence des captages AEP, zone d’alimentation.

136 Après Ste Tulle

La vallée de la Moyenne Durance, encaissée entre des formations calcaires secondaires en amont de Château Arnoux s’élargie nettement à l’aval entre les formations de molasse miocène en rive droite et mio-pliocène en rive gauche, jusqu’au défilé de Mirabeau où affleurent, de nouveau des couches secondaires. Entre ces limites, la vallée en constituée d’une plaine d’alluvions récentes, bordée irrégulièrement par des terrasses représentant les niveaux successifs de la rivière. Les alluvions récentes renferment une nappe en liaison avec la Durance, alors que les formations encaissantes de la vallée sont peu perméables et peuvent présenter quelques circulations aquifères très localisées donnant naissance à quelques sources à faible débit ou alimentant en profondeur les formations alluviales. L’écoulement des eaux souterraines est

orienté en oblique vers la Durance qui draine cet ensemble jusqu'à l’aval du bassin de Cadarache où les alluvions voient leur extension latérale réduire considérablement.

6302

DIREN P.A.C.A. (1993) – La piézomètrie de la nappe alluviale de moyenne Durance. Période de janvier et février 1993. 29.

51



137 138

Cluse de Mirabeau → Cadenet

139 140

Mallemort → Cluse d’Orgon

141 142

Cluse d’Orgon → Noves

La Durance circule dans un couloir relativement étroit entre la chaîne du Lubéron au Nord et des massifs plus modestes au Sud, formés de calcaire néocomiens et barrémiens et, à leurs bordures, de molasse miocène. Quatre bassins s’individualisent entre des goulets dus à des resserrements des reliefs voisins. Ils sont tapissés d’alluvions récentes , dans lesquelles circule la nappe alluviale de la Durance. Dans chaque bassin, le remplissage alluviale présente presque toujours les mêmes caractéristiques : en tête sont déposés les matériaux grossiers de bonne perméabilité, ensuite viennent les cailloutis plus fins et finalement le sable et les limons situés en amont du seuils séparant ce bassin du secteur aval suivant.

Avant les dérivations, les échanges hydrodynamiques entre la nappe et la rivière étaient similaires dans chaque bassins : au milieu, la nappe s’écoule parallèlement à la rivière ; la pente de la nappe diminue, son niveau se rapproche de la surface du sol ce qui permet le drainage en aval ; en amont, le niveau de la nappe est éloignée de la surface du sol et est ainsi nettement plus bas que celui de la rivière, l’alimentation de la nappe est ainsi possible par la rivière.

Réduisant le débit minimum de la rivière, les aménagements ont entraîné un déficit d’alimentation de la nappe alluviale qui a été compensé par des centres de réalimentation artificiels, placés de manière à ce que les effets se rapprochent le plus possible des effets naturels.

Les apports de la rivière restent tout de même relativement faibles (sauf en période de crue) en comparaison des infiltrations qui se réalisent à partir des canaux d’irrigation et qui constituent l’alimentation principale de la nappe. La nappe est au plus bas en janvier, février et son niveau remonte avec les irrigations en été. Il est possible d’observer de brusques remontées de la nappe aux abords de la Durance lors des crues.

6302

DUROZOY G. (1977) – Les ressources en eaux souterraines des nappes d’alluvions en Basse Provence (Crau, Basse Durance, Bas Rhône, Plaines du Comtat). Colloque National, Les eaux souterraines et l’approvisionnement en eau de la France, 245-265. REYNAUD L. , VINCENT-BEAUME P. , BOISSY G. , RUBY P. (1974) – Les Irrigations en Basse Durance et en Crau. Modifications dues aux aménagements hydroélectriques et influence sur la nappe alluviale. 13èmes journées de l’hydraulique, Paris, Influence des activités de l’homme sur le cycle hydrométéorologique, 8. REYNAUD L. , VINCENT-BEAUME P. , BOISSY G. , RUBY P. (1974) – L’aménagement hydroélectrique de la Durance et la nappe alluviale à l’aval de Mallemort. 13èmes journées de l’hydraulique, Paris, Influence des activités de l’homme sur le cycle hydrométéorologique, 7.

52

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143 Avignon Alluvions.

L’AEP de la ville d’Avignon se fait par le champs captant de la Saignone, au sud est de la ville, dont les ouvrages sont creusés dans les alluvions de la Durance. La nappe alluviale est en étroite relation avec la rivière et sous l’influence des pompages, elle s’écoule de la rivière vers la nappe dans la direction Nord-ouest.

6324

OUVRAGE COLLECTIF (2006) - Aquifères et eaux souterraines en France. BRGM édition. 944.

53


LE BÜECH Tronçon Situation Lithologie Echanges nappe/rivière MES Bibliographie

144 Basse Vallée

Ce cours d’eau s’écoule sur des formations Terres noires Callovo-oxfordiennes sur lesquelles se sont déposées des alluvions fluviatiles et torrentielles.

Ces alluvions de la Buëch sont le siège d’une nappe qui est drainée par le torrent jusqu’à la confluence avec la Durance. On observe des variations piézométrique saisonnières importante en raison de ces échanges avec le Buëch (Crues 2 fois / an) : alimentation de la nappe dans ces cas là.

6347

145 Le petit Buëch

En amont dans la vallée du petit Buëch, le remplissage alluvial est important et le torrent disparaît alors pour couler dans les alluvions de son lit actuel.

AGENCE DE L’EAU, BRGM (2001) – Actualisation de la synthèse hydrogéologique du bassin Rhône-Méditerranée-Corse. Région P.A.C.A. Entités aquifères alluviales poreuses. Note d’avancement, réunion de travail du 19 décembre 2001.

LA BLEONE

146 Amont Le cours d’eau draine les éventuels aquifères des massifs calcaires qu’il traverse.

147 Basse Vallée

A l’amont, la rivière entaille des terrains calcaires alors qu’en aval elle circule sur des dépôts mio-pliocènes de conglomérats.

L’aquifère présent dans les alluvions de la Bléone est comparable à un axe drainant NE-SW, réalimenté par la rivière de façon permanente, bien que variable en volume au cours de l’année.

6347


LE VERDON

148 Lac de Ste Croix Le Verdon traverse le Lac de Ste

Croix. Celui-ci repose sur un substratum formé de conglomérats continentaux.

Le lac draine les aquifères présents dans les massifs calcaires jurassiques et néocomiens très fracturés, situé en rive gauche. Ce drainage s’effectue par deux sources importantes dont le débit est supérieur à 2000 l/s.

6139

149 Aval du lac Les basses gorges du Verdon entaillent des calcaires jurassiques fracturés également.

Peu d’échanges en rive droite mais drainage des calcaires en rive gauche. 6139

150 Confluence avec la Durance

Des alluvions fluviatiles apparaissent contenant une nappe qui est drainée par le Verdon et la Durance.

6347

INSTITUT GEOGRAPHIQUE NATIONAL (1965-1972) - Carte hydrogéologique du département du Var (1/200 000).

54


L’ASSE Tronçon Situation Lithologie Echanges nappe/rivière MES Bibliographie

151

La géologie est la même que pour la Bléone : calcaire en amont puis conglomérats mio-pliocènes an aval sur le plateau de Valensole.

Le passage d’une irrigation traditionnelle par infiltration via des canaux à une irrigation par aspersion réduits les gains indirects de la nappe. Ceci entraîne un abaissement de la nappe et donc le drainage de la rivière. Il arrive que l’Asse soit complètement asséchée certains étés. Type de relation en hiver quand il n’y a pas d’irrigation : alimentation aussi


55


L’ARGENS Tronçon Situation Lithologie Echanges nappe/rivière MES Bibliographie

152 En amont

L’Argens prend sa source dans un massif calcaro-dolomitique du Jurassique (Massif des Bois de Pourrières, Q = 500 l/s en 1971). Il circule, dans des alluvions récentes qui reposent sur des massifs calcaires contenant des aquifères profonds.

Equilibre entre la nappe et l’Argens.

153 Carcès → Entraygues

Le massif Calcaire triassique de Taradeau, est drainé par l’Argens. Source de Avens (Q = 600 l/s)

6138

154 → Le Muy

Les massifs cristallins qui sont traversés contiennent des réserves en eaux souterraines très restreintes qui n’entretiennent pas d’échange avec l’Argens.

155 156

A partir de Le Muy : Basse Vallée

Alluvions récentes remplissant une dépression profondément creusée dans le socle : entourées d’argiles du Permien en rive gauche et massif gneissique en rive droite. L’hétérogénéité du matériel alluvial entraîne un compartimentage de l’aquifère (nappe superficielle et nappe profonde).

Draine mais possible perturbations du système de drainage par réalimentation induite au droit des pistes aéroportuaires. Prélèvements AEP sur ces nappes (Fréjus, St Raphaël).

6318

INSTITUT GEOGRAPHIQUE NATIONAL (1965-1972) - Carte hydrogéologique du département du Var (1/200 000). BRGM (1980) – Carte géologique de la France à 1/250 000. Nice.

56


LE GAPEAU Tronçon Situation Lithologie Echanges nappe/rivière MES Bibliographie

157 Source → Solliès-Pont

Le Gapeau prend sa source dans les massifs calcaires néocomiens au Nord de Toulon.

Il circule dans des massifs calcaires qu’il draine activement par nombreuses sources présentes tout le long.

158 159 Basse Vallée

le Gapeau circule dans des alluvions contenant une nappe alluviale. Ces alluvions reposent sur un substratum permien de pélites et argilites.

La nappe est en équilibre avec le fleuve (écoulement parallèle). La nappe est sollicitée pour l’irrigation et l’AEP : à l’étiage, la nappe est déprimée au droit des stations de pompage de la ville de Hyères, ce qui entraîne une réalimentation induite à partir du Gapeau.

INSTITUT GEOGRAPHIQUE NATIONAL (1965-1972) - Carte hydrogéologique du département du Var (1/200 000).

L’ARC

160 Source → Rousset

161 Rousset

162 Rousset → Etang de Berre

La vallée de l’Arc correspond à un vaste bassin d’allure synclinale, rempli de sédiments continentaux alternativement calcaire et marneux de la fin du secondaire et du tertiaire (Crétacé supérieur, Eocène, Oligocène). Géographiquement trois bassins distincts s’individualisent : à l’ouest et à l’est ceux de l’Etang de Berre et de Gardanne essentiellement crétacés, au centre celui d’Aix-en-Provence uniquement tertiaire.

Ces bassins sont remplis d’alluvions contenant une nappe alluviale qui est drainée par l’Arc. Localement dans le bassin de Gardanne, le lit de la rivière ne correspond pas à l’axe de drainage. Ainsi, au sud de Rousset c’est l’Arc qui alimente la nappe. Entre ces bassin la vallée se rétrécie et traverse des massifs calcaires crétacés et éocènes également drainée par l’Arc.

BRGM (1972) – Carte hydrogéologique du département des Bouches-du-Rhône (1/200 000). AGENCE DE L’EAU, BRGM (2001) – Actualisation de la synthèse hydrogéologique du bassin Rhône-Méditerranée-Corse. Région P.A.C.A. Entités aquifères alluviales poreuses.

LA TOULOUBRE

163 Source → Pélissane

Ce cours d’eau trouve sa source dans les calcaires tertiaires qu’il recoupe sur la plus grande partie de son cours

Joue le rôle de drain. Il circule par endroit dans des alluvions récentes qu’il draine également.

6513

164 Pélissane → Cornillon

En amont de l’embouchure de l’Etang de Berre, la Touloubre recoupe des formations de molasses miocènes à aquifères réduites

Pas d’échanges avec ces aquifères.

165 Embouchure Retrouve son rôle de drain à l’embouchure.

BRGM (1972) – Carte hydrogéologique du département des Bouches-du-Rhône (1/200 000).

57


LE VAR Tronçon Situation Lithologie Echanges nappe/rivière MES Bibliographie

166 Baus-Roux → Esteron Le Var alimente la nappe.

167 Esteron → St Blaise Drainage de la nappe vers le Var.

168 St Blaise → seuil 9 Le Var alimente la nappe.

169 Seuil 9 → seuil 7 Le cours d’eau draine la nappe en rive gauche.

170 Seuil 7 → seuil 3 Drainage par le Var.

171 Seuil 3 → St Isidore

La rupture d’un seuil a permis la décolmatation des berges. Le Var et sa nappe se retrouvent donc en équilibre l’un part rapport à l’autre.

172 St Isidore → seuil 1 Champs captant de Nice et st Laurent du Var provoque une infiltration induite du Var.

173 Aéroport

Les alluvions quaternaires reposent sur des poudingues pliocènes du delta du Var. A leur base, une couche de marnes plus ou moins brèchique repose sur des calcaires jurassiques karstiques. Les décalages sédimentaires et tectoniques ont fait que le substratum sur laquelle repose la vallée alluviale est très variable d’amont en aval. La nappe alluviale est en relation étroite avec les eaux de surface. Ces relations ont été modifiées par la mise en place de seuils, installés dans le but d’augmenter le niveau de la nappe après son abaissement suite à une sur exploitation des matériaux. Ces seuils ont induits un colmatage du lit et des berges. En général, les zones de pénétration préférentielle des eaux du fleuve vers la nappe se situent dans les secteurs où celui-ci n’est pas aménagé par des seuils. En amont des seuils, le ralentissement des vitesses d’écoulement entraîne la sédimentation de particules fines, il s’en suit un colmatage du lit qui entrave les infiltrations dans la nappe. La nappe alluviale qui accompagne le fleuve est également alimentée par les coteaux, aussi bien depuis la nappe karstique jurassique, que depuis la nappe des poudingues pliocènes.

Faible influence du cours d’eau sur l’écoulement souterrain en raison de la mise en charge de la nappe : L’aquifère devient captif.

6328 6404 6136

COMMISSION LOCALE DE L’EAU (2002) – Schéma d’Aménagement et de Gestion des Eaux. « Nappe et Basse Vallée du Var ». Etat des lieux. 111.

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4.3. Cartes

Pour une meilleure représentation et interprétation des échanges nappe-rivière, il est intéressant de visualiser les échanges nappe-rivière avec les différents fonds cartographiques de l’Agence de l’eau.

− Carte 1 : Le Doubs et la Loue, rôle de la lithologie des aquifères.

Le fond cartographique des masses d’eau souterraines affleurantes permet de mettre en évidence les corrélations entre la lithologie des aquifères et leurs relations avec les cours d’eau superficiels. Dans le cas du Doubs et de la Loue, les cours d’eau sont en relation avec des aquifères karstiques en amont. Dans ce secteur ont lieu les pertes du Doubs, qui vont alimenter la source de la Loue. Ce phénomène est possible grâce aux infiltrations karstiques dans les calcaires fracturés qui permettent la circulation de l’eau jusqu’à leur point d’émergence. Les lits du Doubs et de la Loue entaillent ensuite des formations alluvionnaires, ce qui entraîne un autre type de relation antre les cours d’eau et la nappe. Les échanges peuvent alors intervenir dans les deux sens en fonction du niveau d’eau des rivières, et donc des saisons.

Figure 26 : Les pertes du Doubs

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− Carte 2 : L’île de la Platière, les aménagements sur le Rhône.

Au niveau de l’île de la Platière, les relations entre le fleuve et la nappe alluviale sont directement dépendantes des aménagements qui ont été réalisé sur le Rhône. Les dérivations influent sur le niveau de base du Rhône et entraîne soit un drainage de la nappe, soit son alimentation. L’anthropisation est marquée dans ce secteur par un important champ captant qui provoque une alimentation induite à partir de la rivière. Outre ces modifications des conditions naturelles, le Rhône et sa nappe alluviale sont fortement alimentés par la nappe de Bièvre-Valloire à l’est.

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− Carte 3 : Le Haut Rhône, géologie de l’encaissant.

Les cours d’eau circulent dans différentes formations encaissantes influençant les échanges selon leur nature. Ainsi, il est important de connaître la géologie d’un secteur pour ensuite comprendre les échanges se réalisant entre les rivières et les nappes. Sur son cours amont, le Rhône traverse à plusieurs reprises des cluses entaillant des chaînons calcaires Jurassiques et Crétacés. C’est le cas à Yenne, où le Rhône traverse d’est en ouest le Chaînon du Mont Tournier drainant ainsi son réservoir d’eau souterraine.

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− Cartes 4 et 5 : Les relations nappe-rivière.

La vision globale par bassin (bassin Rhône-Méditerranée) ou par région (région Languedoc-Roussillon) permet d’avoir une vue d’ensemble des échanges nappe-rivière.

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5. Conclusion

En vue de l’objectif de la Directive Cadre sur l’Eau, qui est l’atteinte du bon état écologique pour tous les milieux aquatiques d’ici 2015, ce travail constitue un premier état des lieux concernant les relations entre les nappes souterraines et les cours d’eau dans le bassin Rhône-Méditerranée. Il repose sur un travail de recueil et de synthèse des données hydrogéologiques disponibles permettant de préciser le fonctionnement des relations nappe-rivière, et de la valorisation cartographique des éléments collectés.

Il ressort de cette étude que le sens des échanges nappe/rivière est, en grande partie,

dépendant des variations hydrodynamiques saisonnières. L’alternance des périodes de hautes eaux et des périodes de basses eaux des rivières influe, en effet, sur le niveau des nappes phréatiques directement en relation, permettant leur drainage lors des étiages* et leur recharge lors des crues.

De la même manière, les aménagements construits sur les cours d’eau, perturbant leur niveau

naturel, modifient également le niveau des nappes alluviales. S’ajoutent à cela les prélèvements par pompages de plus en plus importants effectués dans ces réservoirs. Les modifications du régime naturel peuvent avoir une incidence non négligeable sur les réserves en eau du sous-sol, et conduire à la dégradation tant de leur volume que de leur qualité chimique et biologique.

Dans le but de sauvegarder ces réserves, une attention particulière doit être apporté aux

secteurs les plus vulnérables, par exemple pour la sauvegarde des écosystèmes menacés par l’abaissement des nappes ou pour le maintien d’une eau de qualité. L’exploitation de ces résultats va donc permettre de fixer les objectifs de gestion des eaux souterraines pour les années à venir.

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6. Lexique

Anaérobie : un organisme ou un mécanisme anaérobie n'a pas besoin d'air ou d'oxygène pour fonctionner.

Aquifère : Formation géologique contenant de façon temporaire ou permanente de l'eau mobilisable, constituée de roches perméables (formations poreuses et/ou fissurées) et capable de la restituer naturellement et/ou par exploitation (drainage, pompage,...). DCE : Directive 2000/60/CE du parlement européen et du Conseil du 23 octobre 2000 établissant un cadre pour une politique communautaire, entre autres dans le domaine des eaux souterraines.

Etiage : en hydrologie, l’étiage correspond à la période où le débit d'un cours d'eau atteint son point le plus bas, cette valeur est annuelle. Il intervient pendant une période de tarissement et est dû à une sécheresse forte et prolongée qui peut être aggravée par des températures élevées.

Masse d’eau : une masse d'eau est la portion de cours d'eau, aquifère, plan d'eau etc., dont les caractéristiques sont homogènes. Une masse d’eau souterraine est un volume distinct d'eau souterraine à l'intérieur d'un ou de plusieurs aquifères. C'est l'unité de base du découpage de la Directive Cadre européenne sur l'Eau, servant à l'évaluation de la qualité des milieux. Niveau piézométrique : niveau supérieur de l'eau stable dans un aquifère. C’est le niveau auquel peut monter l’eau d’une nappe dans le tube lorsqu’on réalise un forage. Il peut être reporté sur une carte piézométrique. Perméabilité : la perméabilité K d’un réservoir caractérise la facilité avec laquelle l’eau le traverse sous l’effet d’un gradient hydraulique. Sa valeur évolue de 10-1 ou 10-2 m/s dans les terrains les plus perméable à 10-7 m/s pour les formations peu perméables. Elle présent d’importantes variations latérales et verticales, en fonction de la nature lithologiques des formations concernées et de la densité du réseau du fissures. Substratum : il représente la base de l’aquifère qui peut être plus ou moins perméable.

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http://fr.wikipedia.org/wiki/Oxyg%C3%A8ne

http://fr.wikipedia.org/wiki/Hydrologie

http://fr.wikipedia.org/wiki/Cours_d%27eau

http://fr.wikipedia.org/wiki/Tarissement


7. Bibliographie BANTON O., BANGOY L.M. (1999) – Hydrogéologie. Multiscience environnementale des eaux souterraines. Presse de l’université du Québec / AUPELF, 460. BIZE J., BOURGUET L., LEMOINE J. (1972) – L’alimentation artificielle des nappes souterraines. Masson, 199. BURGEAP (2005) – Basse Plaine de l’Ain (01). Modélisation de la nappe alluviale de la basse plaine de l’Ain et de ses milieux annexes. Phase 1. 27. BURGEAP (2005) – Ile de la Platière (Isère). Etude préalable à la restauration de la nappe d’accompagnement du Rhône. Phase 1 et 2. 24. DANNEVILLE L. (1996) – Rôle des eaux souterraines dans l’alimentation des eaux de la Garonne. Colloque Contribution des eaux souterraines au fonctionnement des hydrosystèmes, conséquences pour la gestion, 41-46. DETAY M. (1997) – La gestion active des aquifères. Masson, 416. DIREN (1995) – Etude du système hydrologique Doubs. Loue (pertes du Doubs, Source de la Loue). 62. DOUSSAN (1994) – Transfert rivière-nappe et effet filtre des berges. Application aux transferts de l’azote. 200. GILLI E., MANGAN C., MUDRY J. (2004) – Hydrogéologie. Objets, méthodes, applications. Dunod, 303. HORIZON Centre-Est (2000) – Etude hydrogéologique, forage Juston à Savasse. 36. OUVRAGE COLLECTIF sous la direction de ROUX J.P. (2006) – Aquifères et eaux souterraines en France. BRGM édition, 2 tomes, 944. SIVU Basse Vallée de l’Ain (1999) – Etude hydrogéologique sur le périmètre de SAGE de la basse vallée de l’Ain. 79.

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REMERCIEMENTS - Eaufrance

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