Perspectives de gestion des NAPPES DU SECONDAIRE en Agenais-Périgord

par Nicolas PEDRON - BRGM Aquitaine

Sommaire de l’article :

Dans le département du Lot-et-Garonne, on assiste depuis plusieurs années à une baisse généralisée du niveau des nappes   profondes du Jurassique, du Crétacé supérieur et de l’Eocène, pouvant atteindre jusqu’à un mètre par an. Cette situation serait liée à un déséquilibre structurel au sein de ces nappes   entre recharges et prélèvements, ces derniers étant en augmentation croissante dans les niveaux du Jurassique et quasi-constants dans ceux du Crétacé depuis 1996. Cependant, aucune stabilisation ne semblait s’être amorcée.

Suite à ce constat, une réflexion sur la ressource globale en eau a été menée à l’échelle du département mais aussi des départements voisins, notamment en Dordogne, où plusieurs forages profonds ont été réalisés au cours des dix dernières années. Afin de comprendre au mieux le fonctionnement de ces différentes nappes  , les études ont également intégré leurs zones d’alimentation situées en périphéries du Bassin   Aquitain.
Encore méconnues, ces investigations avaient pour objectif de mieux comprendre le fonctionnement hydrodynamique des aquifères   du Secondaire dans le secteur Agenais-Périgord afin d’amorcer une gestion durable de ces nappes   profondes.

Couvrant un territoire de plus de 26 000 Km2, ces études ont bénéficié du soutien financier du Ministère de l’Ecologie, du Développement Durable, des Transports et du Logement (MEDDTL), de l’Agence de l’Eau Adour-Garonne (AEAG), des Conseils Généraux du Lot-et-Garonne et de la Dordogne, ainsi qu’une dotation de Service public du BRGM.

Ce rapport fait suite à une synthèse parue en 2008 sur le contexte géologique et hydrogéologique des aquifères   du Jurassique du Crétacé de l’Agenais-Périgord (rapport BRGM-RP-56419-FR). Il reprend, dans une première partie, les éléments de cette synthèse avec une actualisation de l’ensemble des données. Dans une seconde partie, sont présentés les résultats du travail de modélisation hydrodynamique spécifique qui a été mené dans le but de proposer des pistes de gestion supra-départementale pertinentes de ces nappes   profondes.

1. Synthèse géologique des aquifères   du Crétacé et du Jurassique

L’Agenais et le Périgord font partie de la plate-forme nord-aquitaine, appartenant elle-même au Bassin   aquitain, dont la formation a débuté au Permien, il y a 280 millions d’années environ. Les affleurements   des terrains jurassiques et crétacés, en bordure du Massif Central et de la Vendée (Quercy, Périgord, Charentes) témoignent de deux vastes transgressions marines qui se sont produites au Mésozoïque. Les formations géologiques à dominante calcaire qui en résultent ont une structuration plicative (structure plissée) relativement faible en relation avec une tectonique de couverture.

Dans le bassin   quercynois et dans tout le nord de la plate-forme nord-aquitaine, les dépôts du Jurassique s’organisent en deux cycles majeurs transgressifs-régressifs, l’un au Lias-Dogger, l’autre au Malm. Au Crétacé inférieur, la majorité du Bassin   aquitain est émergée, sauf à l’ouest (bassin   subsident de Parentis) où de grandes épaisseurs de dépôts s’accumulent. Dans tout le nord de la plate-forme aquitaine, les dépôts du Crétacé supérieur s’organisent en deux cycles transgressifs-régressifs, l’un au Cénomanien-Turonien, l’autre du Coniacien au Campano-Maastrichtien.

Le pendage régional nord-est/sud-ouest fait progressivement plonger les formations jurassiques qui affleurent en Quercy ; ses réservoirs se trouvant partout captifs en Lot-et-Garonne et presque partout en Dordogne.

Afin de comprendre la géométrie des réservoirs (toit et murs des formations, répartition des faciès  ), plus de 770 sondages, d’une profondeur supérieure à 25 mètres, traversant les aquifères   du Jurassique et/ou des parties moyennes et basales du Crétacé supérieur ont été sélectionnés et ré-étudiés (réinterprétation des coupes par un découpage lithostratigraphique formationnel et synthèse en termes d’aquifères   et d’aquicludes). Les résultats ont permis de mettre en évidence la répartition des occurrences des aquifères   traversés dans les forages réinterprétés (Figure 1) ainsi que par départements (Figure 2).

Figure 1 : Répartition des occurrences des aquifères traversés dans les forages réinterprétés
Figure 2 : Répartition des occurrences des aquifères traversés par départements



Concernant les données géophysiques, 370 km environ de profil sismique-réflexion, issus de campagnes de prospections pétrolières, ont pu être traités dans le secteur d’étude. La réinterprétation de six profils a finalement permis d’appréhender la structuration profonde de la zone.
Au final, la reconnaissance des réservoirs et des épontes qui les séparent a été établie à partir des sondages pétroliers de référence, complétée pour les terrains moins profonds par les coupes des grands forages d’eau. Des données des profils sismiques réinterprétés ont également pu être prises en compte.

  • Dans la série du Jurassique

Quatre principaux réservoirs calcaires plus ou moins karstiques   ont été individualisés. Ils s’étendent sur la majorité des départements du Lot-et-Garonne et de la Dordogne et sont séparés par des formations marneuses ou marno-calcaires : le Lias inférieur et moyen (grès et calcaires dolomitiques   ; 70 à 100 m d’épaisseur), le Bajocien (calcaires et dolomies   ; 30 à 170 m), l’ensemble Bathonien supérieur/Callovien/Oxfordien (calcaires ; 100 à 650 m), le Kimméridgien basal (calcaires ; 50 à 210 m). Un cinquième réservoir Thitonien (calcaires ; 50 à 100 m) très localisé a été mis en évidence.

Les épontes imperméables intra-jurassiques sont de bas en haut : les marnes du Toarcien (seule éponte continu ; 30 à 40 m d’épaisseur), les calcaires à niveau marneux du Bathonien inférieur (qui ont tendance à disparaitre vers l’ouest ; 50 à 70 m), les marnes de l’Oxfordien supérieur (100 à 150 m), les marno-calcaires du Kimméridgien (qui séparent presque partout les aquifères   jurassiques, des aquifères   crétacés ; plus de 200 m).

  • Dans la série du Crétacé supérieur

Trois réservoirs principaux ont été identifiés, surtout captés en Périgord Blanc et en Périgord Noir, mais qui n’existent pas dans la moitié sud-orientale du Lot-et-Garonne (érodés sous la discordance   des terrains tertiaires) : le Turonien moyen et supérieur (calcaires, grès et sables ; 30 à 80 m d’épaisseur), le Coniacien-Santonien (calcaires et grès ou sables ; 30 à 275 m) et le Campanien supérieur-Maastrichtien (calcaires et grès ; 50 à 100 m). Un réservoir très discontinu du Cénomanien (sables et grès carbonatés ; 0 à 50 m) a également été repéré dans le nord de la Dordogne.

Les épontes imperméables intra-crétacées sont, de bas en haut : les calcaires marno-crayeux du Turonien inférieur (30 à 40 m d’épaisseur), les marnes grises du Coniacien inférieur-Turonien sommital (qui disparaissent progressivement vers le nord-ouest ; 10 à 20 m), les marnes du Santonien moyen (5 à 10 m), les craies plus ou moins marneuses du Campanien inférieur à supérieur basal (qui séparent partout les réservoirs santoniens de l’aquifère   du Crétacé sommital ; 150 à 200 m).

Dix coupes géologiques, orientées nord-est/sud-ouest et sud-est/nord-ouest, illustrent la synthèse de la géométrie des aquifères  . Des cartes structurales des toits et de leur puissance ont été établies pour chacun des aquifères   ainsi que des cartes de puissance pour chacune des épontes, toutes cohérentes avec les développements du modèle MONA (Modèle hydrodynamique Nord-Aquitain). Les cartes montrent notamment l’approfondissement progressif vers l’ouest des réservoirs ainsi que les variations de puissance en relation avec les domaines paléogéographiques.

2. Synthèse hydrogéologique des nappes   du Crétacé et du Jurassique

Elle fait le point pour chaque nappe   sur les prélèvements, les évolutions piézométriques et la qualité des eaux brutes.

Pour cette étude en Agenais-Périgord, 325 points de prélèvements ont été pris en compte dont 203 points sollicitant une ou plusieurs nappes   du Crétacé (184 localisés en Dordogne et 19 en Lot-et-Garonne), 115 points sollicitant une ou plusieurs nappes   du Jurassique (91 localisés en Dordogne, 22 en Lot-et-Garonne et 2 en Tarn-et-Garonne et 7 points (tous en Dordogne) captant à la fois le Crétacé et le Jurassique.
La majorité des prélèvements (forages, puits ou sources) est destinée à l’alimentation en eau potable  , puis dans une moindre mesure, à l’agriculture.

Les prélèvements d’eau dans les nappes   du Secondaire sont importants dans le nord du Bassin   aquitain, l’aquifère   du Turonien étant le plus exploité avec 40 millions de m3/an. Les chiffres des prélèvements totaux atteignaient 93 millions de m3 en 2003, diminuant pour atteindre 86 millions de m3 en 2007. La Dordogne apparaissait comme le plus grand consommateur.

  • Dans le secteur Agenais-Périgord

Les prélèvements d’eau représentent un volume annuel actuel de l’ordre de 45 millions de m3 (46,7 millions de m3 en 2003 et en 2004), avec en moyenne sur les dix dernières années (1997-2007), 61% environ des prélèvements provenant des nappes   du Crétacé (soit 26 millions de m3) et 39% environ provenant des nappes   du Jurassique (soit 17 millions de m3).

Ces prélèvements dans les nappes   du Crétacé et du Jurassique représentent 50% des prélèvements totaux sur le nord du bassin   ; et sont très largement destinés à l’alimentation en eau potable   avec 38,9 millions de m3/an en moyenne sur les dix dernières années. L’usage agricole représente environ 3,6 millions de m3/an (soit 8 à 9 % des prélèvements). L’usage industriel représente 0,6 millions de m3/an (soit 2 % des prélèvements). Les prélèvements agricoles et industriels sont uniquement localisés en Dordogne.

La distribution des volumes prélevés en 2007 par usage et selon la nature des ouvrages dans les nappes   du Crétacé et du Jurassique sont présentés dans les figures 3 et 4.

Figure 3 : Distribution des volumes prélevés en 2007 par usage et selon la nature des ouvrages dans les nappes du Crétacé (CENO : vert, TURO : jaune, COST : marron)
Figure 4 : Distribution des volumes prélevés en 2007 par usage et selon la nature des ouvrages dans les nappes du Jurassique (BAJO : rose, BACX : bleu, KIMM : vert et TITH en turquoise)



Les trois nappes   les plus sollicitées sont celles du Turonien, du Coniacien-Santonien, et du Bathonien-Callovo-Oxfordien, les deux premières étant exploitées à part égale à hauteur de 12 à 14 millions de m3/an depuis une vingtaine d’années.

  • Prélèvements en nappes   captives en Agenais-Périgord

191 forages captent la partie « captive » des aquifères   du Crétacé et/ou du Jurassique et sont majoritairement destinés à l’alimentation en eau potable   (ce qui représente 20,6 millions de m3/an en moyenne). Depuis les années 80, les prélèvements dans la partie captive de ces aquifères   ont progressé atteignant 27,7 millions de m3 en 2004. Depuis, la tendance est à la stabilisation voire à la diminution (tendances à confirmer). Le Jurassique est l’aquifère   le plus sollicité, représentant sur les 10 dernières années (1997-2007), 61% des prélèvements.

L’usage agricole représente environ 3,6 millions de m3 (14 % des prélèvements en nappe   captive) alors que l’usage industriel représente 0,6 million de m3 (2 % des prélèvements en nappe   captive).

Les trois nappes   les plus sollicitées en zone captive sont le Bathonien-Callovo-Oxfordien, qui est la principale ressource captive avec 38 % des volumes exhaurés, le Turonien et le Coniacien-Santonien.
La Dordogne représente 53 % des prélèvements en nappes   captives, le Lot-et-Garonne, 43 % et le Tarn-et-Garonne, un peu moins de 4 %.

108 points de mesure de la piézométrie ont été pris en compte dans le secteur Agenais-Périgord. La profondeur des points de mesure varie de 25 à 500 mètres (les plus profonds captant les formations du Bajocien et du Bathonien-Callovo-Oxfordien).

Figure 5 : Synthèse des mesures piézométriques 2007 par formation aquifère

Des cartes piézométriques ont pu ainsi être réalisées à partir des résultats de deux campagnes (en 2007) en distinguant les différentes formations composant les nappes   du Secondaire (synthèse présentée en figure 5). Cependant, ces cartes ne constituent pas des références absolues et ont pour but de présenter les principaux sens d’écoulement des nappes  .

L’étude de l’évolution piézométrique   a pu être menée pour 74 de ces points de prélèvements dont 41 en Dordogne, 32 en Lot-et-Garonne et 1 en Tarn-et-Garonne ; les historiques de mesure s’étalant de 2 à 25 ans. Deux grandes familles de captage ont été mises en évidence : ceux situés en zone captive, dont la variation du niveau piézométrique   est principalement soumise aux variations des conditions d’exploitation de l’ouvrage lui-même ou régionales ; et ceux situés sur la frange des aquifères   et influencés par les variations climatiques cycliques.

Pour ce qui est des niveaux crétacés, la plupart des ouvrages de Dordogne témoigne d’une stabilité et de variations saisonnières. Dans le Lot-et-Garonne, les niveaux sont en baisse. Pour ce qui est des niveaux jurassiques, l’historique piézométrique   montre une stabilité en Dordogne ainsi que des variations saisonnières, et une baisse continue en Lot-et-Garonne.

Au bilan : Les aquifères   du Jurassique et du Crétacé de la Dordogne montrent une stabilité des niveaux et des variations saisonnières cycliques de la piézométrie sur la plupart des ouvrages. Les aquifères   du Lot-et-Garonne, pour le Crétacé comme pour le Jurassique, se montrent peu ou pas influencés par les évènements climatiques et sont en baisse continue d’environ 1 m/an sur tous les historiques de mesure, signe d’un déséquilibre (déstockage progressif de l’aquifère   non contrôlé). Ces résultats traduisent un caractère fortement captif des aquifères   du Crétacé ainsi que du multicouche jurassique dans le Lot-et-Garonne.

  • Qualité des eaux

La qualité des eaux souterraines dépend de nombreux paramètres. Les aquifères   étudiés présentent une minéralisation, qui peut provenir de la dissolution de la roche mère mais aussi d’apports anthropiques.

Une analyse statistique a été réalisée sur les principaux éléments physiques des nappes   du Secondaire captées en Dordogne et en Lot-et-Garonne, en distinguant les complexes aquifères   du Crétacé et du Jurassique. Sur 56 captages étudiés, 53 % de ceux du Crétacé et 41 % de ceux du Jurassique, présentent des dépassements permanents ou temporaires de potabilité pour le fer, le fluor et les matières en suspension. Les analyses mettent également en évidence une augmentation continue des teneurs en nitrates.

3. Modélisation hydrodynamique

Le Modèle hydrodynamique régional Nord-Aquitain (MONA) a été utilisé pour réaliser des simulations prospectives permettant d’évaluer les effets des différentes conditions de recharge et d’exploitation de la ressource en eau sur les nappes   du secondaire de Dordogne et de Lot-et-Garonne. Le modèle simule les écoulements au sein de 15 aquifères   et couvre la partie nord du Bassin   aquitain (la totalité du département de la Gironde, une grande partie de celui des Landes, l’essentiel de celui de la Dordogne, le nord et l’ouest du Lot-et-Garonne, le nord-ouest du Gers et le sud de la Charente et de la Charente-Maritime) (Figure 6).

Figure 6 : Géométrie du Modèle Nord-Aquitain



Le modèle MONA est utilisé pour la simulation d’évolution générale des nappes   (poursuite des conditions actuelles d’exploitation, tendances d’évolutions générales basées sur des scénarios d’exploitation, impact de projets nouveaux d’une certaine ampleur, …).

Une première série de simulations reprenant les évolutions de prélèvements complexes (arrêt ou mise en place de nouveaux captages ; évolution de la consommation moyenne en AEP  , indexée sur la croissance démographique fournie par l’INSEE), élaborées dans le cadre d’une étude sur la définition des volumes prélevables (rapport BRGM-RP-57878-FR), a été réalisée pour comparer l’impact de différents scénarios de recharge sur les aquifères   du Crétacé et du Jurassique en Dordogne. La première simulation intègre une recharge basée sur les travaux du GIEC (scénario médian A1B), tandis que la seconde considère une recharge moyenne calculée à partir des données des 30 dernières années modélisées (1977-2007).

La seconde série de simulations a été utilisée pour estimer l’influence des prélèvements réalisés dans le Lot-et-Garonne sur les aquifères   du Jurassique. La recharge est ici considérée comme constante (moyenne des 30 dernières années modélisées) et les prélèvements vont être ajustés (à la baisse et à la hausse) de manière à observer la réponse des aquifères   à ces contraintes (stabilisation de la piézométrie, chute des niveaux,…). Les éventuels impacts sur les aquifères   du Jurassique en Dordogne ont également été étudiés.

En Dordogne, les nappes  , du fait de la proximité des affleurements  , présentent une forte sensibilité vis-à-vis de la recharge.

En Lot-et-Garonne, les niveaux piézométriques du Jurassique sont en baisse continue de près d’un mètre/an, traduisant un déséquilibre entre la recharge et l’exploitation. Les simulations montrent que l’exploitation de ces nappes   au régime actuel ne permettrait pas d’aboutir à une stabilisation même sur le long terme. Une diminution des prélèvements de près d’un quart limiterait la baisse des charges observées. A noter que la réduction de moitié des débits permet d’atteindre une quasi stabilisation de la charge à l’horizon 2050.

4. Perspectives de gestion de ces nappes  

Cette étude a permis d’effectuer une synthèse géologiques et hydrogéologique des aquifères   du Secondaire dans le secteur Agenais-Périgord. Les travaux de synthèse et de modélisation qui ont été menés, ont permis de proposer les premiers éléments d’une gestion raisonnée de ces aquifères  , bien que des études complémentaires s’avèrent nécessaires afin d’affiner les résultats.

Au vu des connaissances acquises, deux grands ensembles de gestion, basés sur un regroupement vertical des aquifères   ainsi qu’une sectorisation géographique (correspondant aux limites des départements), sont proposés : un ensemble « nappes   de Dordogne » et un autre « nappes   en Lot-et-Garonne/Tarn-et-Garonne ».

Concernant leur exploitation, il est préconisé :

  • en Dordogne : de privilégier l’exploitation du Crétacé dans le Sarladais lorsque les débits obtenus et la qualité des eaux peuvent satisfaire les besoins ;
  • en Lot-et-Garonne : d’envisager, du fait d’une moins grande possibilité de diversification des ressources en eaux souterraines, l’optimisation des prélèvements pour assurer la satisfaction des besoins tout en contrôlant les rabattements induits (gestion beaucoup plus complexe qu’en Dordogne).

La poursuite de l’acquisition des données physiques (renforcement des réseaux de mesures, suivis généralisés) permettra de compléter la connaissance des aquifères   du Secondaire dans ce secteur et ainsi d’en améliorer la gestion.

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