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Réserves d’eau souterraine : des cartes pour mieux comprendre la sécheresse

Le 31 juillet 2020 à Maisons-du-Bois-Lievremont, dans l’Est de la France, le Doubs est à sec. SEBASTIEN BOZON/AFP

Des périodes de sécheresse plus fréquentes et plus intenses, voilà l’une des conséquences du réchauffement climatique global dont la France souffre désormais chaque été. Un phénomène qui inquiète les agriculteurs et contraint les particuliers à un usage de l’eau restreint. En ce début août, 68 départements se trouvent ainsi en situation de restriction.

Le suivi scientifique de cette situation fait l’objet du Bulletin national de situation hydrogéologique qui, chaque début de mois, présente à l’aide de cartes commentées l’évolution mensuelle des ressources en eau pour la France métropolitaine.

Exemple de carte de situation des nappes. eaufrance

Parmi ces cartes, on trouve celle sur l’état des nappes d’eau souterraine fournie par le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM). On y distingue les grands ensembles hydrogéologiques et des indicateurs (sous forme de triangles et de carrés) du niveau de l’eau présente sous nos pieds.

Près de 3000 forages équipés suivent régulièrement l’évolution de ces niveaux d’eau souterraine et rendent possible une telle cartographie. Ces informations permettront de décider de mesures préventives, voire compensatrices, à prendre en cas de sécheresse.

Pour le mois de juillet, les relevés indiquent que, grâce aux fortes pluies tombées durant l’automne-hiver 2019-2020, le niveau de ces eaux est globalement haut… à quelques exceptions près. Les réserves du couloir rhodanien (Rhone-Saone) et de la plaine d’Alsace connaissent en effet une situation plus inquiétante, les derniers hivers, peu pluvieux, n’ayant pas permis de les approvisionner assez. Les calcaires de Lorraine et du Berry (Centre Val de Loire) accusent quant à eux la sécheresse de ces dernières semaines (toutes ces informations seront consultables dans le détail dans les prochains jours dès la mise en ligne du nouveau bulletin).

On le comprend, les régions françaises ne sont pas « égales » en matière de réserves d’eau souterraine. Certaines sont ainsi plus exposées que d’autres au risque de sécheresse hydrologique, avec des répercussions plus ou moins sévères sur les niveaux d’eau souterraine et par conséquent le débit des cours d’eau et des sources.

Rappelons que l’on distingue la sécheresse hydrologique de deux autres types de sécheresse : la sécheresse météorologique, caractérisée par un déficit prolongé de pluies ; la sécheresse dite « agricole », marquée par un déficit en eau des sols.

Ces réserves d’eau sous nos pieds

Pour bien comprendre les ressorts de la sécheresse hydrologique, il faut s’intéresser au comportement des aquifères, ces formations rocheuses ou sédiments qui contiennent les eaux souterraines.

Parmi les 6500 aquifères que compte la France, 200 sont d’importance régionale et possèdent une superficie comprise entre 1000 et 100 000 km2. Le plus important est celui de la Craie, dans le Bassin parisien, qui s’étend de la Normandie et des Hauts-de-France à la région Centre-Val de Loire. Les plus petits se situent dans les massifs granitiques (Bretagne, Auvergne) et ne font que quelques dizaines de kilomètres carrés.

Les eaux souterraines qui s’écoulent dans ces aquifères sont appelées « nappes ». Ce ne sont pas, comme certains se l’imaginent parfois, des lacs souterrains : l’eau qui y circule n’occupe que les vides laissés par la roche (pores, fissures, fractures). Les nappes qui évoluent à proximité de la surface, en connexion avec les cours d’eau, sont qualifiées de « phréatiques ».

Le cycle de l’eau souterraine. (BRGM TV/Youtube, 2012).

Les aquifères ont des comportements très différents en cas de sécheresse ou de période de fortes précipitations ; l’eau de pluie s’infiltre en effet plus ou moins partiellement au travers du sol pour atteindre les nappes, ce processus étant dépendant de la perméabilité du sol.

Au cours de la période que l’on appelle « recharge saisonnière » – qui s’étend en général d’octobre à avril –, le niveau de la nappe augmente. Au printemps puis en été, les eaux de pluie n’atteignent plus les nappes à cause de la reprise de la végétation et de l’évapotranspiration (l’eau qui passe depuis le sol dans l’air à l’état de vapeur). Quand les eaux souterraines s’écoulent vers leurs « exutoires », – sources, cours d’eau, mer –, cela entraîne la baisse du niveau de la nappe.

D’une région à l’autre

Les grands bassins sédimentaires – indiqués plus bas en vert pâle sur la carte de l’état des nappes pour juin 2020 –, comme les Bassins parisien et aquitain, comportent des roches comme la craie, le calcaire non karstique et le grès. Les eaux circulent lentement à travers les pores de la roche et les nappes se caractérisent par leur inertie. Elles ont donc des cycles très lents : il leur faut plusieurs épisodes de pluie pour devenir hautes mais elles pourront supporter plusieurs cycles de sécheresse avant d’atteindre leur bas niveau.

Ces bassins se caractérisent par des nappes de grande capacité : de larges volumes d’eau sont stockés dans des roches d’épaisseurs importantes et avec des bassins de plusieurs milliers de kilomètres carrés.

En cas de sécheresse, ces terrains ont donc une forte inertie ; le manque d’eau ne se traduit pas directement par une baisse du niveau de la nappe et de la réserve d’eau contenue dans le sous-sol. Les niveaux naturels de ces nappes dites « inertielles » dépendent essentiellement de la somme des recharges des hivers précédents.

Un cycle, qui comprend une montée jusqu’à un niveau maximum et une descente à un niveau très bas, peut durer 10 ans voire plus. Ainsi, la nappe inertielle peut soutenir les débits des cours d’eau et répondre aux demandes en eau durant une longue période, même pendant une longue sécheresse avec une pluviométrie très faible voire nulle. La nappe inertielle constitue de ce fait une solution potentielle face à une sécheresse météorologique et de sol durant l’été.

Dans ces grands bassins, un niveau (très) bas traduit un manque de recharge de la nappe depuis plusieurs années (symboles rouge et orange), comme en août 2006, après trois années de déficit de recharge (voir la carte ci-dessous).

Niveau des nappes d’eau souterraine au 1ᵉʳ septembre 2006 en France métropolitaine. eaufrance, CC BY

Les petits bassins versants sédimentaires en Bretagne et dans les zones montagneuses (Alpes, Pyrénées) présentent des aquifères de plus faible extension ou moins perméables (en orangé pâle sur la carte) ; ils se caractérisent par une capacité plus faible comme réservoir en eau.

Ces nappes dites « réactives » répondent à un manque de pluies par un déstockage de l’aquifère en quelques semaines. Le niveau de la nappe peut alors atteindre un niveau très bas. Au contraire, en période de fortes pluies, ces nappes se rechargent plus rapidement et peuvent atteindre des niveaux (très) hauts.

En mai 2020, sur le pourtour méditerranéen et dans les Pyrénées, par exemple, les nappes ont bénéficié d’apports supplémentaires et certaines affichent des niveaux hauts à très hauts (voir la carte ci-dessous).

Niveau des nappes d’eau souterraine au 1ᵉʳ juin 2020 en France métropolitaine. eaufrance, CC BY

Dans les roches granitiques – comme en Bretagne et dans le Massif central – ou dans les massifs de calcaires (en rose sur la carte), les eaux souterraines s’écoulent dans les fissures et les fractures de la roche. Ces nappes réagissent alors rapidement aux pluies et à la recharge, et se vident aussitôt via les sources et les cours d’eau.

En juin 2020 (voir la carte ci-dessous), ces nappes ont particulièrement souffert de l’absence de précipitations, avec une situation qui s’est rapidement dégradée. Les nappes des calcaires jurassiques de Lorraine enregistrent par exemple des niveaux modérément bas à très bas (triangles jaunes, oranges et rouges sur la carte). Pour les sources des Causses du Quercy (nappe des calcaires karstifiés du Jurassique), les niveaux sont modérément bas localement, mais s’améliorent (triangle jaune vers le haut).

Niveau des nappes d’eau souterraine au 1er juillet 2020 en France métropolitaine. eaufrance, CC BY

Évoquons enfin les grandes plaines alluviales (en bleu foncé sur la carte) avec leur écoulement et leur recharge rapides, liés à une faible profondeur de la nappe et une bonne perméabilité ; ici, les nappes sont directement en relation avec les cours d’eau. Un niveau bas de la nappe va donc baisser également l’apport d’eau souterraine vers les rivières. Les rivières peuvent ainsi tomber à sec ou leur température augmenter fortement sans l’apport de la nappe et de ses eaux fraîches (13-14 °C) en provenance du sous-sol.

En juin 2020, les niveaux des nappes alluviales d’Alsace ont par exemple vu leur situation se dégrader, avec des niveaux bas à très bas (triangle orange ou rouge vers le bas).

Une forte sollicitation estivale des nappes souterraines – liée à la fréquentation touristique et à l’irrigation – peut aggraver ce phénomène. Un arrêt ou une diminution des pompages est alors parfois indispensable, comme en été 2006, période particulièrement touchée par la sécheresse. En septembre 2006, 64 départements avaient eu au moins un arrêté de restriction des usages de l’eau en vigueur sur leur territoire, dont plus de la moitié avec des restrictions totales et le plus haut niveau de restrictions.

En fait, il s’agit d’une question d’anticipation. On peut anticiper la sécheresse d’une nappe inertielle plusieurs mois à l’avance et donc prendre les mesures adéquates, alors qu’il est difficile de prévoir la sécheresse d’une nappe réactive, car elle est très liée à la pluie.

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