EAUX 2050

Impact du changement climatique sur les ressources en eau souterraine (proche subsurface) à l’horizon 2050-2100

Projets | Thèse | Publié le 29 mars 2021
Image -

Le projet Eaux-2050, porté par l’Osur (Géosciences Rennes) et le BRGM, vise à caractériser les eaux souterraines à l’échelle régionale en fonction des structures géologiques et hydrodynamiques, évaluer l’impact des changements climatiques sur leur disponibilité, et comprendre comment leur inégale répartition peut être un facteur de vulnérabilité ou d’adaptation. Depuis 2018, le Creseb porte la concertation entre les scientifiques et les territoires à l’origine de la construction de ce projet.

Début de projet : 2019
Durée : 3.5 ans
Porteurs : OSUR (UMR Géosciences Université de Rennes)/ BRGM
Partenaires financiers : Région Bretagne, BRGM

Table of Contents

Au printemps 2018, les syndicats départementaux producteurs d’eau potable en Bretagne ont questionné le CRESEB sur l’impact du changement climatique sur les ressources en eau souterraines de Bretagne. En effet, les stocks d’eau souterraine en Bretagne sont limités et particulièrement sensibles aux épisodes de sécheresse, de plus en plus fréquents dans un contexte de changement climatique.

Le CRESEB a apporté une première réponse en créant un groupe de travail composé d’acteurs de territoire et de scientifiques dont les réflexions ont abouti à deux premières pistes de travail  :

  • Mieux caractériser la ressource, en s’intéressant aux ressources en eau souterraine de proche subsurface qui assurent des stocks et une alimentation pérenne dans l’année mais qui sont en prise directe avec le forçage climatique et donc particulièrement vulnérables à ses évolutions : Projet EAUX-2050 (stage de Master2 + Thèse de doctorat)  
  • Mieux connaitre les évolutions climatiques possibles, pour identifier les situations à risque du point de vue de la gestion de l’eau et examiner comment ces situations vont évoluer dans le futur (Projet DEMOCLIM )

Objectifs du projet EAUX 2050

S’il y a de fortes incertitudes sur les aspects climatiques, il ne faut pas oublier qu’il y en a aussi sur les aspects hydrologiques :

  • Stocks souterrains : quels volumes, quels soutiens à l’étiage ?
  • Dynamiques de recharge et de vidange des aquifères : quelles vitesses?
  • Facteurs critiques d’influence des dynamiques de recharge et vidange des aquifères :  géologiques, géomorphologiques, climatiques ?

L’objectif du projet EAUX-2050 est :

  • de caractériser les eaux souterraines à l’échelle régionale en fonction des structures géologiques et hydrodynamiques,
  • d’évaluer l’impact des changements climatiques sur leur disponibilité
  • de comprendre comment leur inégale répartition peut être un facteur de vulnérabilité ou d’adaptation.

Comment estimer les stocks d’eaux souterraines et leurs vidanges ?

Explorer les éléments qui permettent d’estimer les stocks d’eaux souterraines et leurs vidanges, en lien avec les étiages, a fait l’objet d’un stage de Master 2 réalisé en 2019 par Pierre Laluet à l’UMR Géosciences Univ Rennes 1. L’hypothèse de travail testée consiste à dire que la connaissance du climat, de la géomorphologie et de la géologie suffisent à décrire et estimer les étiages. Pour cela, il s’appuie sur le travail de toute une communauté scientifique qui s’attache à essayer de comprendre et décrire l’hydrologie des bassins versants en analysant les courbes de récessions de ces derniers. La récession correspond à la période de décrue d’un cours d’eau (infiltration dans la zone non-saturée) puis de tarissement quand le cours d’eau n’est plus alimenté que par la vidange des réservoirs souterrains. On peut donc avoir des informations sur le fonctionnement des deux parties de l’aquifère (milieu souterrain) : la zone non saturée et la zone saturée.

Le débit de base et donc l’apport souterrain à la rivière a été étudié à travers des analyses de récession réalisées sur 9 bassins versants bretons ayant des géologies différentes et disposant de mesures de débit (données de la BD Hydro). En se concentrant ainsi sur les périodes sans pluie (la géomorphologie et le climat sont fixés), il est ainsi attendu que l’analyse des récessions permette d’extraire de l’information sur la géologie des bassins versants étudiés, au travers de leurs propriétés hydrauliques (porosité, diffusivité, conductivité, temps caractéristique). Par exemple, le temps caractéristique donne une indication sur le temps que met le stock à se vidanger, il sera d’autant plus faible que le stock est limité et que les écoulements sont rapides et superficiels. Ainsi, pour les 9 BV étudiés, les temps de vidange moyens des stocks d’eau souterraine, avant qu’il y ait une sécheresse, varient de 6 à 18 jours selon le bassin versant.

Carte geologique et limite de bassin versant
Carte géologique de la Bretagne au 1 : 1 000 000 (BRGM), limites des bassins versants et emplacements des stations hydrométriques (points verts).

L’échange entre scientifiques et gestionnaires, coordonnée par le Creseb, a permis d’identifier des variables d’intérêt (ex: temps caractéristique) potentiellement utilisables par les gestionnaires d’eau potable et leur permettant une gestion plus fine des ressources dont ils disposent. Mais, du fait de l’importante échelle spatiale étudiée, les paramètres pour caractériser les propriétés hydrauliques n’ont pas permis de discriminer la variabilité de la géologie d’un site à l’autre. D’autres investigations sont nécessaires pour répondre à la question : « la géologie, la géomorphologie et le climat sont-ils suffisants pour construire un modèle permettant de prédire les sécheresses ? »

Modéliser le fonctionnement hydrologique du milieu souterrain pour mieux appréhender l’impact du changement climatique

Le rapport de stage a posé les bases d’un travail qui est actuellement poursuivi dans le cadre d’une thèse “Eaux 2050” réalisée par Nicolas Cornette (Univ.Rennes1/CNRS – BRGM) et financée par la Région et le BRGM (2020-2022). Elle vise à extraire le maximum d’information à partir des données disponibles (débits de rivières, cartes géologiques et lithologiques, géomorphologie des bassins versants, climat) pour décrire, dans des modèles tenant compte du climat, de la géologie, de la géomorphologie, le fonctionnement du milieu souterrain et l’effet du changement climatique sur les ressources en eau souterraine, particulièrement sensibles dans les périodes d’étiage.

Pour y parvenir, un des objectifs principaux consiste en la régionalisation de paramètres hydrauliques sur la base de classes lithologiques à l’échelle régionale. Ainsi, la définition des classes lithologiques à l’échelle d’étude, c’est-à-dire l’échelle du bassin versant (100 km²), a été une étape déterminante de la première année de thèse. Dans un premier temps, la détermination des classes lithologiques majoritaires par bassin versant a été effectuée en utilisant la carte du regroupement lithologique à l’échelle du 1/250 000 (Mougin et al. 2008). L’objectif étant de simplifier la carte géologique afin d’avoir une quantité d’informations synthétiques et transposables d’un bassin versant à un autre tout en représentant les différents comportements observables à travers les chroniques hydrologiques. L’analyse des chroniques hydrologiques permet d’identifier le nombre de classes lithologiques à conserver pour la régionalisation. Ces lithologies sont ensuite mises en relation avec les paramètres hydrauliques estimées à partir des analyses de récessions individuelles et à partir de l’utilisation d’un modèle hydrogéologique.

Les livrables disponibles

Estimation des propriétés hydrauliques de bassins versants en milieu de socle pour anticiper l’évolution des stocks d’eaux souterraines dans un contexte de changement climatiques – Rapport de stage de Master 2 Sciences de l’Eau, spécialité Hydrogéologie, Hydropédologie, Hydrobiogéochimie Université de Rennes 1, Pierre Laluet 2019 – Téléchargement (1,92 Mo)
Impact du changement climatique sur les ressources en eau de proche subsurface à l’horizon 2050-2100 – Rapport de thèse Eaux 2050 intermédiaire – Nicolas Cornette et al., 2020 – Téléchargement (2,56 Mo)

Temps d’échanges autour du projet

Dans le cadre de projet EAUX 2050, la cellule d’animation du Creseb s’implique dans l’encadrement des travaux de stage et de thèse d’une part, au travers de la relation entre l’équipe de recherche et les acteurs de terrain (syndicats départementaux d’eau potable, équipes des premiers sites étudiés) et d’autre part, au travers de la relation entre l’équipe de recherche en hydrogéologie (noyau d’encadrement de la thèse) et les équipes intervenant dans le champ de la climatologie (voir Projet DEMOCLIM).

Le Creseb œuvre aussi à la diffusion des résultats et à leur appropriation par les territoires. Le projet EAUX 2050 fait l’objet d’une présentation au CGLE 2021 dans le cadre du séminaire “Sciences et décision publique” organisé par le CRESEB.

Quelle place pour l’appui scientifique à la gestion quantitative de la ressource en eau en Bretagne ?

Ressources complémentaires

Le site web du Creseb

Depuis 2016, le Creseb est interpellé sur la question de la gestion quantitative de la ressource en eau en lien avec le changement climatique.

Le Creseb accompagne des projets de recherche sur cette thématique, organise régulièrement des journées d’échanges avec les scientifiques et les acteurs de la gestion intégrée de l’eau. De nombreuses ressources documentaires sont également référencées sur son site.

Retrouvez ici l’ensemble des contenus référencés sur le site du Creseb ayant attrait à cette question.