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CARACTÉRISATION DES ÉCHANGES NAPPES/ RIVIÈRES EN MILIEU ALLUVIONNAIRE GUIDE MÉT

CARACTÉRISATION DES ÉCHANGES NAPPES/ RIVIÈRES EN MILIEU ALLUVIONNAIRE GUIDE MÉTHODOLOGIQUE BASSINS RHÔNE-MÉDITERRANÉE ET CORSE Milieux alluvionnaires Septembre 2015 CARACTERISATION DES ÉCHANGES NAPPES/RIVIERES EN MILIEU ALLUVIONNAIRE GUIDE MÉTHODOLOGIQUE Auteurs 1PARAN F, 2ARTHAUD F, 3NOVEL M, 1GRAILLOT D, 4BORNETTE G, 5PISCART C, 3,9MARMONIER P, 6LAVASTRE V, 7TRAVI Y, 8CADILHAC L Contributeurs (par ordre alphabétique) 3Baillet H, 3Capderrey C, 9Clémens A, 1Dechomets R, 10Doutriaux E, 1Dujardin F, 3Ferreira D, 1Gaur S, 1Germain A, 3Gibert J, 3Jezequel C, 11Lafont M., 1Lalot E, 1Mimoun D, 3Puijalon S, 3Rodriguez C, 12Roux-Michollet D., 3Simon L, 7Stroffek S, 10Taravel Y, 13Winiarski T 1. ENSM-SE – GSE : Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, Centre SPIN, UMR CNRS 5600 EVS, Département Géo-Sciences et Environnement, 2. US-CARRTEL : Université de Savoie, UMR INRA 042, Centre Alpin de Recherche sur les Réseaux Trophiques et les Ecosystèmes Limniques 3. UCBL – LEHNA : Université Claude Bernard Lyon 1, UMR CNRS 5023, Laboratoire d’Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés 4. UMR CNRS 6249, Chronoenvironnement, Université de Franche Comté, Besançon 5. ECOBIO : Université de Rennes 1, UMR CNRS 6553, Ecosystèmes, Biodiversité, Evolution 6. UJM-SE : Université Jean Monnet de Saint-Etienne, UMR CNRS 6524, Magmas et Volcans 7. UAPV – LHA : Université d’Avignon Pays de Vaucluse, Département Hydrogéologie 8. AE-RMC : Agence de l’eau Rhône Méditerranée et Corse 9. ZABR : Zone Atelier Bassin du Rhône 10. CNR : Compagnie Nationale du Rhône 11. Irstea : Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture, Lyon, UR Bely 12. GRAIE : Groupe de Recherche Rhône Alpes sur les Infrastructures et l'Eau 13. ENTPE – LEHNA : Ecole Nationale des Travaux Publics de l'Etat, Vaulx-en-Velin, UMR CNRS 5023, Laboratoire d’Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés Sommaire Préambule .......................................................................................................... 8 Résumé .............................................................................................................. 9 Liste des abréviations, sigles et acronymes ...................................................... 11 Avertissement aux utilisateurs du guide .......................................................... 13 Introduction : Objectifs, organisation et clefs de lecture du guide méthodologique ............................................................................................... 15 I. Contexte et objectifs du guide méthodologique : utilité et questions de départ en réponse à la législation et au service des gestionnaires ....................................................................................... 16 II. Présentation synthétique des outils : fondements méthodologiques et diagnostics complémentaires ............................................................................................................................. 17 III. Organisation du guide méthodologique et cheminement dans le document : clefs de lecture ......... 20 Chapitre 1. Les échanges nappes/rivières en milieu alluvionnaire ................... 23 1.1. Conséquences de la prise en compte des échanges nappes/rivières pour la gestion de la ressource en eau et de la biodiversité : quelques exemples ............................................................. 24 1.2. Enjeux du global au local (DCE, SDAGE, SAGE, Contrats de milieux…) ............................................. 25 1.3. Fonctionnement des échanges nappes alluviales/rivières .............................................................. 26 1.4. Panorama succinct des méthodes existantes .................................................................................. 28 Chapitre 2. Présentation des outils de caractérisation des échanges nappes/rivières : estimation et typologie des échanges ................................... 31 2.1. Intérêt d’une caractérisation des échanges nappes/rivières multi-méthodes ................................. 32 2.2. Analyse géomatique hydrodynamique ........................................................................................... 33 2.3. Méthodes géochimiques ................................................................................................................. 34 2.4. Végétaux aquatiques (macrophytes) et physico-chimie des eaux superficielles .............................. 37 2.5. Invertébrés souterrains et physico-chimie des eaux interstitielles .................................................. 38 2.6. Caractérisation théorique des relations nappes/rivières et typologie pratique .............................. 40 2.7. Estimation de la quantité d’eau échangée ...................................................................................... 45 Chapitre 3. Principes de caractérisation des échanges nappes/rivières à l’aide des différentes méthodes : mesurer, calculer, relever, interpréter ........ 47 3.1. Analyse géomatique hydrodynamique : Protocole, calcul et interprétation des échanges (voir Fiche Pratique n°1 pour plus de détails) ........................................................................................... 48 3.2. géochimie : Protocole, calcul et interprétation des échanges (voir Fiche Pratique n°2 pour plus de détails) ........................................................................................................................................ 49 3.3. Végétation aquatique : Protocole, calcul et interprétation des échanges (voir Fiche Pratique n°3 pour plus de détails) ........................................................................................................................ 50 3.4. Invertébrés souterrains : Protocole, calcul et interprétation des échanges pour les (voir Fiche Pratique n°4 pour plus de détails) .................................................................................................... 52 3.5. Quelques mots pour conclure ......................................................................................................... 53 Chapitre 4. Avancer dans l’évaluation des échanges nappes/rivières : définition des objectifs et choix des méthodes ................................................ 55 4.1. Décrire et définir la zone de travail ................................................................................................. 56 4.2. Définir les objectifs et les enjeux .................................................................................................... 58 4.3. Sélectionner au préalable l’échelle de travail ................................................................................. 59 4.4. Sélectionner des outils et des méthodes......................................................................................... 60 4.5. Trouver les données nécessaires : faire le point sur les données disponibles et à acquérir ............. 60 4.6. Synthèse des informations ............................................................................................................. 61 Chapitre 5. Conclure sur les échanges nappes/rivières .................................... 65 5.1. Tableau de synthèse pour la comparaison des méthodes : croisement des méthodes, incertitudes et diagnostic synthétique ............................................................................................. 66 5.2. Cartographie synthétique des résultats .......................................................................................... 71 Conclusion : Bilan et perspectives .................................................................... 73 Annexes : FICHES PRATIQUES (FP) pour l’application et la mise en œuvre de la méthode de caractérisation des échanges nappes/rivières en milieu alluvial .............................................................................................................. 77 FP_1. Hydro : de la carte piézométrique au modèle TIN ........................................................................ 79 I. Lecture de cartes piézométriques / Objectifs et modalités des mesures piézométriques en nappe libre / Fabriquer une carte piézométrique ................................................................................................................ 79 II. Générer un modèle TIN et procéder à l’analyse géomatique .......................................................................... 80 III. Outils de détection des données aberrantes et de reconstitution de données manquantes ........................ 83 IV. Check list de terrain pour l’analyse géomatique ............................................................................................ 85 FP_2. Géochimie : protocole et interprétation ...................................................................................... 87 I. Procédure de prélèvement et mesures sur site et en laboratoire .................................................................... 87 II. Isotopes stables de l’oxygène et de l’hydrogène : informations complémentaires ........................................ 88 III. Tritium ............................................................................................................................................................ 89 IV. Check list de terrain pour la géochimie .......................................................................................................... 90 FP_3. Végétaux aquatiques (macrophytes) : protocole et calcul d’indice .............................................. 91 I. Echantillonnage ................................................................................................................................................ 91 II. Liste des principaux guides et ouvrages d’indentification des végétaux aquatiques ...................................... 92 III. Espèces représentatives des apports phréatiques ......................................................................................... 92 IV. Calculs des indices .......................................................................................................................................... 96 V. Check liste de terrain ..................................................................................................................................... 100 FP_4. Invertébrés souterrains : protocole et indice ............................................................................. 101 I. Echantillonnage de la faune interstitielle ....................................................................................................... 101 II. Liste des principaux guides et ouvrages d’indentification des invertébrés souterrains ................................ 102 III. Calcul de l’indice ........................................................................................................................................... 104 IV. Check liste de terrain .................................................................................................................................... 106 FP_5. Estimation des coûts (temps de travail) ..................................................................................... 107 I. Analyse géomatique ....................................................................................................................................... 107 II. Géochimie...................................................................................................................................................... 107 III. Invertébrés souterrains ................................................................................................................................ 108 IV. Végétaux aquatiques .................................................................................................................................... 108 FP_6. Synthèses des sites diagnostiqués en lien avec le fleuve Rhône ................................................. 109 I. Brégnier-Cordon confluence Rhône/Guiers ................................................................................................... 109 II. Donzère-Mondragon confluence Rhône/Ardèche ........................................................................................ 117 III. Beauchastel confluence Rhône/Eyrieux ....................................................................................................... 133 IV. Péage-de-Roussillon ..................................................................................................................................... 139 V. Bilan du point de vue quantitatif sur les sites étudiés ................................................................................... 140 FP_7. Bases de données et informations consultables ......................................................................... 143 I. Description des listes des sources d’information ........................................................................................... 143 II. listes des sources d’information par thèmes ................................................................................................. 144 FP_8. Personnes ressources et compétences ....................................................................................... 149 FP_9. Tableaux et fiches vierges .......................................................................................................... 151 Bibliographie et références ............................................................................ 155 I. Utilisées pour la réalisation du guide et citées dans le document ................................................................. 155 II. Pour aller plus loin ......................................................................................................................................... 158 Listes : Figures, tableaux, cartes, illustrations, repères ................................... 163 I. Liste des Figures ............................................................................................................................................. 163 II. Liste des tableaux .......................................................................................................................................... 164 III. Liste des cartes ............................................................................................................................................. 165 IV. Liste des illustrations .................................................................................................................................... 165 V. Liste des repères ........................................................................................................................................... 166 Glossaire des termes techniques .................................................................... 167 Préface 8 Bancs de graviers dans le lit du Rhône : zone d’échange potentielle entre eaux de surface et souterraines (© G. Poussard) Préambule La réalisation de ce guide méthodologique pour évaluer les échanges entre les cours d’eau et les nappes alluviales qui les accompagnent est le fruit d’un important travail de collaboration engagé depuis 2006 entre la Zone Atelier Bassin du Rhône (ZABR) et l’Agence de l’eau Rhône-Méditerranée-Corse. Ce projet de guide est né du besoin pour les gestionnaires, de disposer des connaissances et des outils les plus appropriés et les plus récents pour savoir comment maîtriser au mieux les échanges d’eau à une interface souvent complexe entre les eaux souterraines et les rivières. La genèse de ce guide s’étend sur plusieurs années car il s’agissait de disposer du plus d’atouts possible pour approcher et comprendre ces phénomènes et anticiper sur les besoins par rapport à certaines préoccupations sociétales importantes comme la protection contre les pollutions, la restauration écologique ou encore la préservation de ressources majeures pour l’alimentation en eau potable. L’étude des interfaces complexes entre les différents compartiments des hydrosystèmes correspond à une démarche originale et interdisciplinaire associant l’hydrologie, l’hydrogéologie et la biologie animale et végétale. Pour cela, la ZABR a rassemblé et fédéré ses spécialistes sur la question en concertation permanente avec les experts de l’Agence et à l’écoute des gestionnaires. Ce guide a été réalisé via l’axe thématique «risques environnementaux et vulnérabilité des milieux» de l’accord - cadre conclu entre l’Agence de l’eau et la ZABR en résonnance avec les orientations et les enjeux fondamentaux du SDAGE, du Plan Rhône et de la Directive cadre sur l’eau. Finalement, ce guide méthodologique est dédié à ceux qui en ont eu l’idée, à tous ceux qui y ont de près ou de loin contribué et à tous ceux qui voudront l’utiliser et l’enrichir. Il a vocation à être utilisé, et amélioré au fur et à mesure de son utilisation. Résumé 9 Résumé La relation gestionnaires/chercheurs uploads/Finance/ guide-echanges-nr-rmc 1 .pdf