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Les nappes phréatiques
Par Emmanuel Claerr
Publié le 1er octobre 2010
Dans le sous-sol de l’Alsace se trouve un véritable trésor : de l’eau ! Une eau abondante et de bonne qualité, contenue dans des roches réservoirs (alluvions -sables, galets et graviers- ou grès). L’existence des différents aquifères alsaciens est liée à l’histoire géologique de la région.
Sommaire
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La nappe phréatique rhénane : richesse de la plaine du Rhin
Ces eaux souterraines alimentent les sources et les cours d’eau et contribuent à l’existence de milieux naturels remarquables et typiques tels que les rieds. D’un point de vue économique, elles permettent de couvrir une très large partie des besoins pour la consommation humaine (eau potable), l’agriculture (irrigation) et l’industrie.
Différents aquifères d'Alsace
Carte DIREN-Alsace, 2007
Coll. Direction Régionale de l'Environnement
Plusieurs aquifères sont présents sur le territoire alsacien, dont le plus important tant en termes de superficie et de volume d’eau stockée est la nappe d’Alsace.
Cet aquifère, qui se prolonge surtout en Allemagne mais aussi, plus faiblement, en Suisse, est en effet l’une des plus importantes réserves en eau souterraine du continent européen. La quantité d’eau stockée dans la nappe d’Alsace (partie alsacienne de cet aquifère plus vaste appelée nappe phréatique rhénane ), est estimée à environ 35 milliards de m³ d'eau.
La plaine d’Alsace est la partie française du gigantesque fossé d’effondrement rhénan qui s’étend sur 300 kilomètres de long entre Bâle au Sud et Francfort au nord, et sur 35 kilomètres de large en moyenne.
Précédé par un épisode volcanique au Crétacé, l’effondrement du fossé rhénan s’est produit au cours de deux phases distinctes : l’une de la fin Éocène jusqu’au début Oligocène (39-36 Ma), sous un régime tectonique extensif relié à la collision Afrique-Europe, l’autre de l’Oligocène jusqu’au Miocène (25-20 Ma) (Villemin et Coletta, 1990).
À l'ère quaternaire, le fossé rhénan fut lentement comblé par les alluvions du Rhin ainsi que de ses affluents vosgiens et de la Forêt-Noire. Mélanges de sables, de galets, de graviers et d’argile, ces alluvions ont constitué, de Bâle à Francfort, un vaste réservoir aquifère, siège de la nappe phréatique rhénane.
Se reporter au dossier établi par l'agence Rhin-Meuse sur les différents aquifères de la plaine d'Alsace.
L'Alsace, un potager
Vers Mulhouse, je crois, commence la plaine, une grande plaine fertile, trempée d’eau, terne. Les tabacs, les plantes fourragères pullulent. Je les ai retrouvés au delà de Strasbourg, jusqu’à Saverne. Le pays est un grand potager comme la Flandre.
Hippolyte Taine, Carnets de voyages, notes sur la Province (1863-1866).
La nappe d'Alsace
Caractéristiques principales
Épaisseur de l'aquifère
Carte APRONA, juin 2008
Coll. Association de Protection de la Nappe phréatique d'Alsace
- Localisation : frange orientale de l'Alsace. La nappe se poursuit largement en Allemagne et plus faiblement en Suisse.
- Roche réservoir : alluvions quaternaires (galets, graviers, sables, limons et argiles).
- Volume d’eau contenu (estimation) : 35 milliards de m³.
- Superficie de l'aire d'extension : 2 800 km².
- Épaisseur : moyenne, de 70 mètres. Elle peut cependant atteindre 240 mètres dans le secteur de Neuf-Brisach (au niveau de la fosse du Geiswasser).
- Direction de l'écoulement : lent, du sud vers le nord, à une vitesse de l'ordre de 1 à 2 mètre(s) par jour en moyenne (soit l’équivalent de 600 mètres par an).
- Risques écologiques majeurs : nappe peu profonde, absence de sols imperméables en surface et échanges permanents avec les eaux de surface rendent cette nappe particulièrement vulnérable aux agressions et pollutions de surface (1/3 de la surface de la nappe impropre à un usage eau potable sans traitement).
- 3/4 des besoins en eau potable.
- 1/2 des besoins en eau industrielle.
- 9/10e des besoins en eau d'irrigation.
Une position stratégique
L’eau de la nappe phréatique rhénane, qui ne connaît pas les frontières humaines, affleure du côté est de la région Alsace et se prolonge principalement en Allemagne.
Directions de l'écoulement de la nappe
Carte APRONA, septembre 1999
Coll. Association de Protection de la Nappe phréatique d'Alsace
Du fait de cette localisation, sa gestion et sa préservation nécessitent des mesures concertées et une entente franco-allemande qui soit efficace et relayée au niveau européen.
De plus, la nappe phréatique rhénane est au cœur d’enjeux stratégiques multiples, en raison de sa localisation dans des zones relativement peuplées et très dynamiques sur le plan économique.
Cette bande de terre contient en effet l'axe majeur reliant le nord au sud de l'Europe : axe de circulation privilégié depuis le Moyen Âge, cette route est aujourd'hui un trait-d'union entre les deux pays fondateurs de l'Union Européenne, qui y concentrent bon nombre de leurs activités stratégiques et économiques.
En conséquence, la nappe phréatique rhénane fournit la quasi-totalité des besoins en eau potable de la plaine du Rhin.
Elle permet également de satisfaire une large partie des besoins en eaux nécessaires pour l’irrigation et les travaux agricoles dans leur ensemble. Le sol est aussi particulièrement riche, ce qui autorise une large exploitation de ses richesses.
Si, à l’heure actuelle, aucun problème majeur de quantité des eaux souterraines ne se pose en Alsace, la qualité se dégrade.
Un patrimoine naturel à préserver
Profondeur du toit de la nappe d'Alsace par rapport au sol en moyennes eau
Carte APRONA, 2003
Coll. Association de Protection de la Nappe phréatique d'Alsace
La nappe d’Alsace est vulnérable, du fait de sa faible profondeur (affleurement dans les rieds, accessibilité dans les puits et les gravières), d’une absence de couverture de sols imperméables en surface et des échanges permanents avec les eaux de surface dont la qualité est relative.
Cette ressource naturelle est ainsi extrêmement fragile et sensible aux pollutions diffuses ou ponctuelles générées par les activités humaine. Un tiers de la surface de la nappe est par ailleurs déjà rendu impropre à un usage eau potable sans traitement.
Les autres ressources aquifères alsaciennes
Dans les Vosges granitiques, où les sources-résurgences de petites nappes phréatiques et les ruissellement nourrissent les principaux cours d’eau, il n’existe pas de nappe d’importance notable. Il n’est d’ailleurs pas rare que les manques en eau se manifestent de manière critique dans cette partie de la région.
En outre, d'autres nappes que l'importante nappe d'Alsace sont présentes :
Terrasse pliocène de Haguenau
- Roche réservoir : alluvions tertiaires (galets, graviers, sables, limons et argiles).
- Superficie de l'aire d'extension : 500 km².
- Épaisseur : jusqu'à une centaine de mètres.
Sundgau : nappe des cailloutis
- Roche réservoir : alluvions (sable et gravier).
- Volume d’eau contenu (estimation) : 130 à 150 millions de m³.
- Superficie de l'aire d'extension : 290 km².
- Épaisseur : variable, de 7 à 15 m.
Cette nappe, peu profonde, est vulnérable et alimente les cours d’eau.
Sundgau : nappes formées dans la molasse et les calcaires du Jurassique et du Tertiaire
- Roche réservoir : aquifères karstiques (calcaires fissurés reposant sur des niveaux argileux imperméables).
- Vitesse de l’écoulement : peut être très rapide.
Ces nappes sont particulièrement vulnérables aux pollutions de surface.
Nappes alluviales d’accompagnement des cours d’eau : Doller, Bruche, Ill, Largue...
- Roche réservoir : alluvions (galets, graviers, sables).
Ces nappes sont particulièrement vulnérables aux pollutions de surface.
Nappe des grès du Trias inférieur (en bordure nord-ouest de l’Alsace)
- Roche réservoir : grès du Trias inférieur.
Cette nappe alimente les sources qui donnent naissance aux principaux affluents de la Sauer, de la Moder et de la Zorn.
D'après le site de la DREAL (Direction Régionale de l'Environnement, de l'Aménagement et du Logement).
La nappe en ligne
Le site de la Région Alsace fait état des actions engagées depuis 1990 par la Région pour la protection des eaux souterraines, notamment de la nappe phréatique d'Alsace (voir notamment les pages Eau souterraine et Sols). Les nombreux outils et produits élaborés y sont cités de même que les partenaires techniques et leur site. Tous les diagnostics de la qualité de la nappe rhénane sont consultables à la rubrique Outils transfrontaliers et la première publication sur les deux pollutions diffuses majeures (nitrates et produits phytosanitaires) est également disponible en ligne.
L'APRONA (Association de Protection de la Nappe phréatique d'Alsace) suit le niveau de la nappe et la BRAR (Banque Régionale de l’Aquifère Rhénan), gérée par le BRGM, répertorie ses points d'accès. Ces outils peuvent servir de supports pédagogiques pour l'enseignement en Sciences de la Vie et de la Terre.
L’Association de Protection de la Nappe phréatique d'Alsace (APRONA)
Échanges nappe/rivière
Document graphique APRONA, s.d.
Coll. Association de Protection de la Nappe phréatique d'Alsace
Une page de ce site Internet est particulièrement intéressante pour se rendre compte que la nappe phréatique réalise en permanence des échanges avec les eaux de surface.
En effet, son niveau fluctue en fonction des précipitations et des échanges réalisés avec le réseau hydrographique. Celui-ci fournit directement ou indirectement à la nappe phréatique d’Alsace jusqu’aux deux tiers de son alimentation, notamment au sud de la région.
À l’inverse, dans d’autres secteurs, c’est la nappe qui réalimente les cours d’eau (cours d’eau phréatiques).
La nappe en direct
Document graphique APRONA, s.d.
Coll. Association de Protection de la Nappe phréatique d'Alsace
Une application permet également, pour les sept points de référence du réseau APRONA, de suivre le niveau de la nappe en direct.
Pour chaque station, un graphique présente l’évolution des niveaux de la nappe sur les quinze derniers jours et un second sur les douze derniers mois.
Les données sont actualisées toutes les douze heures.
Présentation de l'APRONA
L’APRONA a été créée le 28 mars 1995 à l’initiative du conseil régional d’Alsace, de l’agence de l’eau Rhin-Meuse, des conseils généraux et de la préfecture de la Région Alsace.
Cette association regroupe des représentants du comité de Bassin Rhin-Meuse, des collectivités locales ainsi que des usagers, industriels, agriculteurs ou associations de protection de la nature. Des personnalités compétentes sont également associées, et notamment un représentant du ministère de l’Environnement du Bade-Wurtemberg.
L'APRONA est chargée de la gestion des réseaux d'observation régionaux concernant la piézométrie (niveau de la nappe), la qualité des eaux souterraines, de l'exploitation d'un modèle mathématique de nappe à grande échelle, de conduites d'opérations liées à la connaissance de la ressource, ainsi que de la mise à disposition des informations auprès des différents acteurs de l'eau.
Site de l'APRONA
La Banque Régionale de l’Aquifère Rhénan (BRAR)
Substratum
Carte BRAR Alsace, s.d.
Coll. Banque Régionale de l'Aquifère Rhénan
La BRAR est un outil permettant d’obtenir des informations sur l’hydrogéologie de l'aquifère et sur les points d'accès à la nappe d'Alsace.
Ce site permet, entre autre, de connaître pour un endroit donné, la nature et la profondeur des alluvions ainsi que la profondeur du niveau d’eau (toit de la nappe phréatique).
Pour cela, il faut cliquer sur l'onglet substratum, puis choisir une localisation (Région Alsace, Bas-Rhin, Haut-Rhin ou commune).
Nature et profondeur des alluvions, profondeur du niveau d'eau
Coupes BRAR Alsace, s.d.
Coll. Banque Régionale de l'Aquifère Rhénan
Une fois la carte affichée, il convient de choisir un point connu du substratum et de cliquer sur celui-ci après avoir sélectionner, dans le menu, la case i (pour information). La fiche signalétique du point demandé s’affiche.
Pour connaître la nature et la profondeur des alluvions ainsi que la profondeur du niveau d’eau, il faut cliquer sur Coupes hydrogéologiques ou, si l'onglet est disponible, sur Coupe géologique et technique.
Dans l'en-tête de ce document figurent un certain nombre d'informations (commune, coordonnées, utilisation...). La colonne de droite représente la coupe technique de l'équipement de l'ouvrage, qui est réalisée d'après les données de la BRAR. Le niveau est également noté. La date de mise à jour de la coupe est enfin notée dans le coin inférieur droit du document.