Nouvelle approche d'estimation de la vulnérabilité des aquifères combinant le modèle DRASTIC et la sensibilité des sols à l'infiltration. Application à l'aquifère du Dogger dans l'interfluve Clain-Vienne, Poitou-Charentes, France

par Amani Shorieh

Thèse de doctorat en Terre solide et enveloppes superficielles

Sous la direction de Moumtaz Razack et de Gilles Porel.

Le président du jury était Patrick Dudoignon.

Le jury était composé de Moumtaz Razack, Gilles Porel, Jacques Rassineux.

Les rapporteurs étaient Lahcen Zouhri, Hélène Celle-Jeanton.


  • Résumé

    Cette étude s'intéresse, par l'utilisation de la cartographie, à l'évaluation de la vulnérabilité des eaux souterraines aux pollutions en particulier à la vulnérabilité intrinsèque des nappes libres. Dans cette optique, une étude bibliographique sur les méthodes d'estimation de la vulnérabilité des nappes a été menée. A partir de cette étude bibliographique on a trouvé que la méthode DRASTIC a été considérée comme la base de la plupart des études de vulnérabilité.<br>L'aquifère du Dogger convient tout-à-fait à une application des différentes méthodologies. En effet, grâce à son importance en tant que source d'eau potable et d'irrigation ainsi qu'à sa principale problématique qui est la vulnérabilité aux concentrations en nitrates (on peut la considérer comme une nappe très vulnérable aux pollutions superficielles, surtout aux surconcentrations en nitrates), une base de données à la fois volumineuse et diversifiée a été acquise sur plusieurs décennies de travaux de prospection, de suivi et d'exploitation. On peut retrouver ces données sous forme de fiches, de tableaux de cartes et de comptes-rendus.<br>Une description générale de la zone d'étude nous a permis de déterminer les paramètres disponibles dans cette aquifère afin de déterminer quelle méthode il convenait d'appliquer à cette nappe. Ainsi, une étude hydrogéochimique à été réalisée à partir d'une campagne de prélèvements et d'analyses chimiques des eaux souterraines. Ces analyses chimiques, en particulier les analyses des teneurs en nitrates, ont été utilisées pour valider les cartes de la vulnérabilité de l'aquifère du Dogger.<br>Donc, dans le but de cartographier la vulnérabilité de la nappe du Dogger dans le département de la Vienne, on a appliqué deux méthodes, et tout d'abord la méthode DRASTIC (Aller et al. 1987). La carte obtenue par cette méthode est mal corrélée avec la concentration en nitrates.<br>En effet cette méthode attribue un poids faible au sol dans le calcul de l'indice final et elle a complètement ignoré les rôles des activités agricoles. C'est pourquoi on a proposé une nouvelle méthode dévirée de la méthode DRASTIC. Cette seconde méthode est plus adaptée à la nappe libre localisée sous la surface d'une activité agricole très importante. En prenant en considération les neuf paramètres qui déterminent la sensibilité des sols à l'infiltration verticale et l'occupation du sol. La nouvelle carte a permis d'obtenir une meilleure corrélation entre les concentrations en nitrates mesurées et les zones vulnérables par rapport à la méthode originale.<br> Le système d'information géographique avec le logiciel Arc Map (10) a représenté un facteur très important pour réaliser ce projet. Ce SIG a permis de construire une base de toutes les données existantes "géologiques, hydrogéologiques, chimiques et les caractéristiques du sol". Cette base, d'une part permet de disposer pour l'aquifère du jurassique moyen dans la zone d'interfluve Clain-Vienne, des couches d'informations complètes qui pourraient être une référence pour plusieurs études hydrogéologiques. D'autre part, le SIG a été très précieux dans le domaine de la protection et de la gestion des nappes. Il a pu faciliter l'application des méthodes d'estimation de la vulnérabilité, grâce à ses outils (coupage, superposition, méthode d'interpolation, calcul mathématique) qui permettent de traiter un grand nombre des données en superposant toutes les cartes de chaque facteur sur un support de même taille, ainsi que d'intégrer et combiner ces cartes. Nous pouvons à l'aide de tous ces outils, calculer les indices finaux et produire une carte finale de la vulnérabilité qui devient elle-même un outil facile de comparaison avec les teneurs en nitrates afin de valider les résultats.

  • Titre traduit

    New approach of estimation of the vulnerability of aquiferes combining the model DRASTIC and the sensibility of grounds in the infiltration. Application in the aquifer of Dogger in the interfluve Clain-Vienne, Poitou-Charentes, France


  • Résumé

    The main objective of this PhD thesis is the optimization of a novel approach to estimate groundwater vulnerability using both the DRASTIC model and soil infiltration sensitivity. The model will be then applied to the Dogger aquifer of Poitiers, Center West France; to delineate areas that are more susceptible to contamination from anthropogenic sources. This is an important element for sensible resource management and land use planning.<br>Poitou-Charentes, located in the Center-West of France, is a region where economy is mainly based on agriculture. It is made up of 4 Departments (Vienne, Charente, Charente Maritime, Deux-Sèvres) and is largely supplied by groundwater, both for consumption and irrigation. This resources thus vital to the region and its preservation is a major issue. The objective of this study is the determination of the roundwater quality in the Dogger aquifer of Poitiers (Vienne Department), which is the main water resource for his area in order to achieve a better understanding of the factors influencing groundwater mineralization. Sixty-six wells, distributed over the study area, were sampled and analyzed for major ions (Ca2+, M2+, Na+, K+, HCO3-, Cl-, SO42-, NO3-). The hydrochemistry of groundwater is determined by both natural processes, and anthropogenic factors. Natural factors are dissolution of carbonate and dolomite minerals, and cation exchanges with clays, while anthropogenic factors are contaminant infiltration of wastewater and agricultural fertilizers. Nitrate is the main contaminant found in the groundwater and makes this resource unsuitable for consumption at some places.<br>This study focuses, by the use of mapping, on the assessment of the vulnerability of groundwater to pollution in particular to the intrinsic vulnerability of unconfined aquifers. The DRASTIC method was considered the most basic vulnerability studies.<br>In this study, we intend initially to implement the DRASTIC model, as it was developed by US-EPA. The results of application of DRASTIC will be discussed and validated against available knowledge on Dogger groundwater quality, and in particular nitrate levels. Secondly, the development of a new approach will be developed based on a combination of DRASTIC model and a concept recently developed by the Chamber of Agriculture of Vienne soil susceptibility to infiltration. The results showed that this new approach results in a vulnerability assessment of the aquifer is entirely consistent with the state of contamination of the well and integrates all the parameters (risk parameters intrinsic parameters) involved in transferring pollutants from the soil surface to the well.<br>

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