Le projet DEM'EAUX Roussillon - brgm

Le projet DEM’EAUX Roussillon
Cadre stratégique
Les eaux souterraines fournissent 90% de l’alimentation en eau potable de la région
Languedoc-Roussillon. Elles représentent ainsi un enjeu majeur pour la région notamment
vis-à-vis du changement climatique. Les systèmes karstiques et multicouches sédimentaires
dans lesquels cette ressource est pompée, sont représentatifs des principaux aquifères
exploités sur le pourtour méditerranéen et dans d’autres régions du monde. L’élaboration
d’outils pour une exploitation optimale de ces réservoirs, comporte donc un potentiel de
génération d’activité à l’international pour les laboratoires et les entreprises de la région. Le
projet DEM'EAUX Roussillon se propose de mettre en œuvre un démonstrateur de
solutions pour la caractérisation et la gestion concertée des ressources en eau du
système multicouche sédimentaire du Plio-Quaternaire du Roussillon.
Le développement d’outils et de méthodes de caractérisation et de gestion du réservoir du
Roussillon, réalisé grâce aux compétences et savoir-faire des établissements publics de
recherche et des entreprises de la région, contribuera à leur développement technologique
et scientifique mutuel et renforcera leur visibilité à l’international.

Contexte et objectifs
Située sur la bordure littorale du département des Pyrénées-Orientales, la plaine du
Roussillon se trouve dans une des régions les plus arides de France avec une pluviométrie
annuelle de 570 mm (moyenne sur la période 1980-2010). Ce territoire bénéficie néanmoins
d’un important niveau de développement urbain (agglomération de Perpignan et stations
balnéaires du littoral) et agricole (environ 15 000 ha de cultures dédiés à la production de
fruits et légumes). Une grande partie de ce développement s’est fait grâce à la ressource en
eau souterraine contenue dans les formations Plio-Quaternaires de la plaine du Roussillon.

Figure 1: Situation des aquifères sédimentaires et interactions avec leur environnement (Duvail & Aunay, 2005).
Les points d’interrogation illustrent les principaux enjeux et les interactions auxquels est soumis l’aquifère Plio-
Quaternaire.

Le projet DEM’EAUX Roussillon

L’exploitation de la ressource en eau contenue dans les aquifères Plio-Quaternaires atteint
aujourd’hui 80 millions de m3/an (SAGE Roussillon, 2012). Cette exploitation a conduit à une
baisse régulière du niveau de remplissage de l'aquifère sur l’ensemble de la plaine. Pour y
faire face, les acteurs locaux de la gestion de l’eau ont créé en 2008 un Schéma
d’Aménagement et de Gestion des Eaux (SAGE « Nappes Plio-Quaternaires de la plaine du
Roussillon ») pour atteindre le bon état des nappes (objectif fixé par la Directive Cadre sur
l’Eau (DCE) à l’horizon 2015) et une gestion raisonnée de la ressource en eau.
Malgré les travaux techniques et scientifiques réalisés jusqu’ici (dont un projet de recherche
financé par l’ANR (VULCAIN) et une récente étude de détermination des volumes
prélevables), la complexité de ce réservoir (géométrie des dépôts, organisation des
écoulements, relation aux interfaces) et la multiplicité des enjeux qui s’y exercent (multiplicité
incontrôlée de points de prélèvements, intensité de l’exploitation estivale, problématiques de
pollutions ponctuelles et diffuses), font que les conditions de protection et d’exploitation
optimale et raisonnée de cet aquifère sont aujourd’hui inconnues.
Si les eaux profondes de ce réservoir (situées en grande partie sous une couverture
imperméable) sont considérées comme peu vulnérables aux activités anthropiques et
agricoles, plusieurs captages sont affectés par des pollutions en nitrates et en pesticides.
L’origine principale de ces contaminations est fréquemment expliquée par des forages
défectueux, qui mettraient en connexion les aquifères superficiels et les aquifères pliocènes
profonds, mais cela n’est pas documenté avec certitude.
A cette pollution d’origine anthropique vient s’ajouter le risque d’intrusion d’eau de mer pour
les horizons exploités en bordure littorale. L’importance des prélèvements au cours des
périodes estivales, couplée à la baisse chronique des niveaux piézométriques à l’échelle de
la plaine crée un risque d’intrusion saline qui pourrait affecter l’ensemble de la ressource en
eau. Enfin, les projections climatiques existantes (diminution de la recharge et élévation du
niveau marin), ainsi que la demande en eau associée à la croissance démographique
soutenue vont probablement accentuer la pression existante sur cette ressource dans le
futur.
Le projet DEM’EAUX Roussillon propose d’associer des compétences régionales en
Géologie, Géophysique, Géochimie, Hydraulique, Economie, Electronique, Imagerie spatiale
et Informatique pour débloquer des verrous de compréhension du comportement de
l’aquifère Plio-Quaternaire du Roussillon, en intégrant l’ensemble des enjeux naturels et
anthropiques qui lui sont associés et leur évolution future.

Le projet DEM’EAUX Roussillon

Programme de travail
Le projet DEM’EAUX Roussillon propose une démarche pluridisciplinaire qui associe un
grand nombre de compétences scientifiques nécessaires à l’étude des réservoirs choisis et
disponibles dans la région Languedoc-Roussillon. Il permettra à l’issue de la R&D conduite
de disposer d’une compréhension du fonctionnement des réservoirs permettant l’optimisation
de leur protection et de leur exploitation.

Les travaux qui seront réalisés s’organisent selon les 5 tâches (Figure 2), où l’on s’attaquera
à un ou plusieurs verrous scientifiques. Chacune de ces tâches est dotée d’un
coordonnateur, qui peut être un institut de recherche ou une entreprise et poursuivra des
objectifs spécifiques.

Figure 2 : Présentation schématique des tâches du projet et des principales actions qui les composent. Les
flèches noires en trait plein indiquent les relations entre les différentes tâches et les différentes disciplines. Les
flèches noires en traits pointillés indiquent les observations et les résultats des calculs qui seront visualisables au
sein de la plateforme de valorisation web.

Dans le détail, le travail se décompose en plusieurs approches :
    -    Approche géologique pour établir un modèle géologique 3D, en valorisant les
         données existantes acquises notamment par les pétroliers et les équipes
         académiques (cartes, profils sismiques, bases de données de forages, …), mais
         également en acquérant des données complémentaires (réalisation de deux forages
         carottés, levés terrain, géophysique, forages exploratoires, …). Les corrélations
         géologiques terre-mer seront un des points fort de cette approche. Celle-ci se placera
         dans la suite des travaux de thèse de C. Labaune, J. Lofi, E. Husson, C. Duvail, M.
         Rabineau, G. Jouet ;
    -    Approche prospective socio-économique avec des travaux de caractérisation
         spatiale et temporelle à haute-résolution des usages de l’eau et de leurs évolutions
         futures, au travers des scénarios de prospective socio-économique, construits en
         valorisant l’existant (projets ANR VULCAIN, ANR EAU&3E et ERA-NET AQUIMED) ;
    -    Approche littorale sur les interactions de la ressource en eau et des usages avec la
         mer, notamment l’érosion côtière et l’élévation du niveau marin. La compréhension du
         compartiment sédimentaire côtier ne peut se faire sans avoir une vision globale des

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       sources et (apports par les fleuves) et des pertes vers le large. Cette approche se
       placera dans la suite des travaux de thèse de P. Durand, C. Brunel, P. Ferrer, M.
       Gervais et des Projets Life Response, ANR Miseeva, Med Coastance ;
   -   Approche géochimique et hydrogéologique avec l'étude de la compréhension des
       circulations de fluides pour répondre aux problématiques d’apports karstiques
       profonds et d’intrusions salines pour le Roussillon. Les connaissances acquises
       permettront ensuite de d’éprouver et/ou améliorer le modèle conceptuel, en
       interprétant les données acquises depuis de nombreuses années et en réalisant des
       acquisitions nouvelles (essais de pompage, acquisition multi-capteurs, profils de
       conductivité, thermiques et d’écoulement,…). Les problématiques de quantification de
       la ressource et de sa vulnérabilité vis-à-vis des intrusions salines seront au cœur du
       projet. Des travaux de caractérisation haute-résolution spatiale et temporelle de l’état
       quantitatif et qualitatif (vis-à-vis des intrusions salines, mais aussi des pollutions
       diffuses) de la ressource en eau souterraine de l’aquifère et de modélisation
       hydrodynamique de son évolution future seront menés. En particulier, deux
       observatoires hydro-géophysiques permettant l’acquisition de données de pression,
       conductivité et température de l’eau à haute résolution spatiale et temporelle, sur un
       profil complet de l’aquifère, seront installés. Ces observatoires permettront d’observer
       les dynamiques d’écoulement verticaux (processus de recharge) et latéraux
       (intrusions salines). Ces travaux se placent dans la suite des travaux de la thèse de
       B. Aunay et des projets ANR VULCAIN et GRAIND’SEL ;
   -   Approche calcul et modélisation pour établir le modèle conceptuel de
       fonctionnement de l’hydrosystème en l’intégrant avec le modèle géologique 3D.
       L’ensemble des résultats seront ensuite valorisés sur une plateforme interactive à
       l’attention des gestionnaires et du public, accessible sur internet.
Un projet de R&D collaborative
Le projet DEM’EAUX Roussillon vise à développer des outils et de méthodes de
caractérisation et de gestion des réservoirs, en misant sur la mise en commun des
compétences et savoir-faire des établissements publics de recherche et des entreprises de
la Région Occitanie. Les données acquises et produites seront publiques et mises à
disposition sur simple demande.
Partenaires
4 établissements de recherche :
    - BRGM (coordonnateur) ;
    - Université de Perpignan Via Domitia (UMR CEFREM) ;
    - IRSTEA ;
    - Université de Montpellier (UMR Géosciences Montpellier)
4 entreprises :
    - BRL Ingénierie ;
    - Fugro GEOTER ;
    - Yellow Scan ;
    - Synapse Informatique ;
2 organismes de gestion :
    - Syndicat Mixte des Nappes de la Plaine du Roussillon (SMNPR) ;
    - Syndicat Mixte du Bassin Versant de la Têt (SMBVT)

Le projet DEM’EAUX Roussillon

Figure 3 : Les ressources en eau de la plaine du Roussillon : un système à étudier dans sa globalité avec un
partenariat incluant établissements de recherche, entreprises régionales et syndicats de gestion.

Financement
D’un montant de 5,8 millions d’euros, son financement est assuré à 20% par l’Etat et la
Région Occitanie / Pyrénées-Méditerranée (dans le cadre du Contrat de Plan Etat-Région
2015-2020), à 15% par le fonds européen FEDER, ainsi que par l’Agence de l’eau Rhône-
Méditerranée-Corse, à 5% par Perpignan Méditerranée Métropole et à 3% par le Conseil
Départemental des Pyrénées Orientales. Le reste du financement du projet (57%) est
apporté grâce à la participation financière de la plupart des partenaires.