Suivi qualitatif et quantitatif de captages soumis à intrusion saline dans l’ouest de la France

Notre client est exploitant d’eau pour une collectivité de l’ouest de la France. Pour sa délégation de service publique, il exploite et gère un champ captant de deux forages d’eau dans un aquifère situé à trois kilomètres de littoral atlantique. Cette ressource est soumise périodiquement à des problèmes de qualité dus à la présence de chlorures, liée à l’intrusion saline (entrée d’eau de mer dans l’aquifère en zone littorale).
Pour pallier ce problème historique, l’eau pompée est diluée avec de l’eau acheté à la commune voisine afin d’abaisser la teneur en chlorure et rendre l’eau potable.

Nous avons été chargés de surveiller l’intrusion d’eau de mer dans l’aquifère et comprendre le fonctionnement de l’intrusion salée en fonction de la saisonnalité et des pompages sur le champ captant.

Trois systèmes de monitoring en continu de la conductivité de l’eau de l’aquifère sur toute sa hauteur ont été déployées dans des piézomètres du littoral jusqu’au champ captant. Ces données hautes fréquence verticales et temporelles permettre de détecter l’arrivée des panaches de chlorures et de servir d’alerte et d’aide à la gestion du champ captant, en validant ou identifiant des pratiques de gestion.

Les outils de mesure de salinité en continu innovants en temps réel associée à une analyse par notre bureau d’études ont permis d’établir des consignes d’exploitation (notamment estival) limitant l’impact du biseau salé.

Les résultats après adoption de ces consignes pour l’aide à la gestion et exploitation :

• Diminution de la période estival durant laquelle l’eau pompée rencontrait des problèmes de chlorures (140 jours en 2016 – 0 en 2020) ;
• Economie de 80% des volumes achetés pour diluer l’eau brute afin de la rendre potable (110 000 m3 en 2017 Vs 12 000 m3 en 2020);
• Pérennisation du champs captant et maintien de sa DUP

Pour ce suivi haute fréquence temporel et spatial, trois système de monitoring multi-profondeurs (SMD) de la conductivité de l’eau ont été mise en place dans des piézomètres entre le littoral et le champ captant. Ces système autonomes et robustes permettent de mesurer la conductivité de l’eau de l’aquifère à différentes profondeurs en trois endroits différents. Par leur mesure haute fréquence temporel, le suivi de la conductivité est quasi-permanent.

Système de mesure de conductivité en continu du littoral au camp captant et schéma de fonctionnement du biseau salé

Les profils verticaux de conductivité mesurés en continu permettent de suivre la dynamique du biseau salé et l’évolution de sa profondeur en fonction de la saisonnalité au plus proche du littoral. Sa propagation vers le champ captant est observée par les SMD intermédiaires.

Une relation entre cette avancée et le taux de chlorures de l’eau brute extraite sur le champ captant est alors établie.

Évolution de la conductivité de l’aquifère en profondeur (ordonnée) et temps (abscisse) entre 2015 et 2017 sur le SMD proche du littoral et visualisation de la dynamique du biseau salé

L’analyse statistique croisée des données des SMD et du champ captant (conductivité, niveau de la nappe, volumes prélevés) à partir de 2015, notamment via EMI, permet d’établir des relations entre ces variables.

À partir de ces analyses, des consignes d’exploitation ont été établies :

1. Si année déficitaire (recharge limitée par les pluies), la limite d’exploitation est de 2000 m3/jour pendant plus de 20 jours consécutifs au cours du mois de juillet
2. Le volume maximal extractible en été dépend de la recharge jusqu’ en mai, et peut être ajusté en fonction de la pluviométrie du mois de juin, juillet et août (abaque d’exploitation).
3. L’exploitation durable de cette ressource doit être fixée sur le niveau de nappe en adaptant le débit d’exploitation de manière à ne jamais rabattre le niveau de nappe en dessous de 0 m NFG plus de 20 jours.
4. Une analyse statistique des années précédentes permet d’affiner cette règle sur les volumes extractibles durant les mois d’été (juin-août) et l’abaque réalisé permet d’estimer ces volumes extractibles durant l’été à partir du niveau de la nappe avant été et de la conductivité de base de la nappe.

Abaque d’aide à l’exploitation pour estimer les volumes extractibles en été sans dépasser les limites de chlorures sur l’eau brute extraite

Ces données issues de ces système de mesures en continu et leur analyses permettent :

• À la collectivité de mettre en place des actions de pilotage et gestion pour :
  • • Une exploitation durable de la ressource associé au risque d’intrusion salée ;
    • Maintenir les volumes d’exploitation en gérant ce risque (alertes), et ainsi renouveler la DUP (renouvellement en 2019) ;
    • Éviter les coûts de création d’un nouveau champ captant ou d’une interconnexion de réseau.
• À l’exploitant de mettre en place des actions opérationnelles sur les volumes et rythmes de pompage afin de limiter des achats d’eau pour la dilution des chlorures en été.
• Diminution de 80% d’achat d’eau entre 2017 et 2020, soit 90 000 m3 économisés