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MODELISATION HYDROGEOLOGIQUE DU SYSTEME AQUIFERE DE LA PLAINE DES GALETS FEVRIE

MODELISATION HYDROGEOLOGIQUE DU SYSTEME AQUIFERE DE LA PLAINE DES GALETS FEVRIER 2012 Date Etablissement Nombre de pages Février 2012 Office de l’Eau 39 TABLE DES MATIERES I CONTEXTE ET OBJECTIFS 2 II DESCRIPTION DE LA ZONE D’ETUDE 3 II.1 LOCALISATION GEOGRAPHIQUE 3 II.2 CONTEXTE CLIMATIQUE ET PLUVIOMETRIQUE 3 II.3 CONTEXTE HYDROLOGIQUE 5 II.4 CONTEXTE GEOLOGIQUE 6 II.5 CONTEXTE HYDROGEOLOGIQUE 10 III MODELISATION DES NAPPES DE LA PLAINE DES GALETS 15 III.1 DEFINITION DU MODELE CONCEPTUEL 15 III.2 MODELISATION DES ECOULEMENTS EN REGIME PERMANENT 21 III.3 MODELISATION DES INTRUSIONS SALINES 25 IV CONCLUSIONS 25 IV.1 SYNTHESE 25 IV.2 PROBLEMES RENCONTRES 25 IV.3 PISTES D’AMELIORATION DU MODELE 26 ANNEXES 27 ANNEXE 1 : ZONES DE GEOMETRIE 28 ANNEXE 2 : ZONES D'ALIMENTATION 37 Liste des figures Figure 1 : Localisation de la zone d’étude _____________________________________ 3 Figure 2 : Répartition de la pluviométrie de l’année 2006 ________________________ 4 Figure 3 : Précipitations journalières de la station Dos d’Ane (2002 – 2010)__________ 4 Figure 4 : Précipitations journalières de la station du Port (2002 – 2010) ____________ 5 Figure 5 : Carte de situation des biefs d’infiltration de la Rivière des Galets __________ 6 Figure 6 : Chronique de débit reconstituée de la Rivière des Galets (1988 – 2006) __ 6 Figure 7 : Carte géologique 1/50000ème BRGM ________________________________ 7 Figure 8 : Coupe géologique interprétative A-B ________________________________ 7 Figure 9 : Photographie aérienne, campagne IGN 1966 __________________________ 8 Figure 10 : Synthèse des données géophysiques disponibles sur la zone du Port ______ 9 Figure 11 : Schéma de principe des nappes de la Plaine des Galets (ANTEA) ________ 10 Figure 12 : Coupe NW-SE passant proche de la centrale EDF (BRGM 1998) _________ 11 Figure 13 : Coupe NNE-SSW passant vers le pont de la RN1 (BRGM 1998)__________ 11 Figure 14 : Extension des nappes identifiées sur la Plaine des Galets ______________ 14 Figure 15 : Carte piézométrique générale de la Plaine des Galets (1992 à 1996) _____ 14 Figure 16 : Extension du polygone de modélisation sur fond géologique ____________ 16 Figure 17 : Représentation du maillage et des différents types de limites du modèle __ 17 Figure 18 : Schéma conceptuel du modèle (ANTEA – 2010)______________________ 18 Figure 19 : Niveaux piézométriques simulés dans la nappe supérieure _____________ 22 Figure 20 : Niveaux piézométriques simulés dans la nappe moyenne ______________ 23 Figure 21 : Niveaux piézométriques simulés dans la nappe inférieure ______________ 24 Liste des tableaux Tableau 1 : Perméabilités des différentes formations géologiques _________________ 19 Tableau 2 : Porosités efficaces des différentes formations géologiques _____________ 20 Tableau 3 : Alimentation souterraine en limite Est _____________________________ 20 Tableau 4 : Alimentation par infiltration le long de la Rivière des Galets ____________ 20 Tableau 5 : Forages d’exploitation et débits moyen annuel exploité (2000–2008) ____ 21 Tableau 6 : Résultats du calage pour la nappe supérieure _______________________ 22 Tableau 7 : Résultats du calage pour la nappe moyenne ________________________ 24 Tableau 8 : Résultats du calage pour la nappe inférieure ________________________ 25 1 Préambule Une modélisation mathématique des aquifères de la plaine des Galets a été réalisée en 2010 à la demande du Conseil Général de La Réunion par le bureau d'étude ANTEA. Cette modélisation a tenu compte des phénomènes de salinisation marine sur le secteur d'étude. L'objet de ce travail est de reprendre le modèle hydrodynamique de 2010 avec le logiciel FEFLOW afin de pouvoir le faire évoluer en fonction du temps, des nouvelles connaissances et des nouveaux enjeux territoriaux. Pour cela, le Conseil Général a transmis l'ensemble des données qui ont permis la réalisation du modèle mathématique. Ces données ont été utilisées pour concevoir le modèle avec l'outil de modélisation disponible à l'Office de l'eau Réunion. Cette première étape reprend strictement les choix de conception du bureau d’étude que ce soit au niveau : • des données sur la géométrie des formations et le modèle conceptuel • des valeurs des paramètres hydrodynamiques • des données d’alimentation et d’exploitation du système 2 I Contexte et objectifs L’île de La Réunion est globalement caractérisée par l’abondance de ses ressources en eau grâce à une très forte pluviométrie. Ce constat doit néanmoins être nuancé à l’échelle des microrégions du fait d’une grande variabilité spatiale et temporelle des précipitations. A titre d’exemple, la côte au vent est caractérisée par des records mondiaux de pluviométrie alors que la côte sous le vent et précisément la commune du Port est une zone considérée comme sèche avec moins de 1000 mm de précipitations par an concentrés sur quelques événements pluviométriques intenses. En vue de favoriser le développement agricole, le Département de La Réunion a lancé un projet de transfert des eaux d’est en ouest. La solution retenue consiste à réaliser des captages dans les rivières du cirque de Mafate (Bras Sainte Suzanne et Rivière des Galets) et du cirque de Salazie (Rivière Fleurs Jaunes et Rivière du Mât) puis de les relier par un réseau de 30 Km de galeries souterraines afin de distribuer l’eau récupérée dans l'Ouest sur huit antennes d'irrigation réparties entre les communes du Port et de Saint-Leu. La corrélation d’une gestion durable de la ressource en eau en lien avec les enjeux du bon état des masses d’eau en 2015 (Directive cadre sur l’eau) milite pour une amélioration des connaissances du fonctionnement des aquifères souterrains de la Plaine des Galets. Le SDAGE 2010-2015 a ainsi retenu plusieurs dispositions afin d’assurer l’équilibre ressources/besoins pour les différents usages en préservant le milieu aquatique (dispositions 1.1.3, 1.1.4 et 1.5.1). La modélisation mathématique représente un très bon outil d’aide à la décision. Elle permet d'appréhender les mécanismes, le fonctionnement et les relations entre différentes zones aquifères. Plusieurs modèles ont été réalisés sur le secteur de la Plaine des Galets successivement par ARMINES (1995) et l’Observatoire Réunionnais de l'Eau (1999). Cependant, le basculement des eaux de l’est vers l’ouest, opérationnel dans toute sa dimension au cours de l’année 2014 (parties Salazie et Mafate), est une situation substantielle non représentée par ces « anciens » modèles. Dans ce contexte, l’Office de l'eau Réunion reprend la modélisation hydrogéologique réalisée par ANTEA en 2010 sur ce secteur. L’utilisation du logiciel « FEFLOW-FM3 » doit permettre d'évaluer : • l’équilibre global de la masse d’eau souterraine entre les prélèvements et la recharge naturelle, • les impacts potentiels quantitatifs et qualitatifs, • les implications sur les phénomènes d'intrusion salines au sein du système aquifère. Dans un premier temps, cette note présentera le contexte hydrogéologique et pluviométrique de la zone d’étude. Dans un deuxième temps, une description du modèle conceptuel détaillera les choix de construction (géométrie, conditions aux limites) et les différents paramètres hydrodynamiques introduits (perméabilité, porosité). Dans un troisième temps, les résultats de la modélisation seront présentés ainsi que les perspectives d'évolution à court terme de l'outil. 3 II Description de la zone d’étude II.1 Localisation géographique La zone d’étude correspond aux aquifères associés à la Rivière des Galets. La Plaine des Galets se situe au nord-ouest de l’île de La Réunion sur les communes du Port et de Saint-Paul. Ses limites correspondent sensiblement à la bordure de la planèze Sainte Thérèse et au niveau des débouchés des différentes ravines à l’est, la Rivière des Galets au sud et l’Océan Indien au nord et à l’ouest. Figure 1 : Localisation de la zone d’étude II.2 Contexte climatique et pluviométrique Situé à proximité immédiate du tropique du Capricorne dans le sud-ouest de l’Océan Indien l’île de La Réunion est caractérisée par un climat tropical. Cependant, plus de 300 microclimats sont recensés sur l’île. La commune du Port, située sur la côte sous le vent, détient les plus faibles cumuls de précipitations annuelles avec le record de température enregistré à 40°C. Figure 2 présente les cumuls pluviométriques enregistrés en 2006. Malgré le passage de deux tempêtes tropicales, la carte illustre bien l'inégale répartition observée entre l’est et l’ouest. 4 Figure 2 : Répartition de la pluviométrie de l’année 2006 L’analyse des précipitations au niveau de la Plaine des Galets porte sur deux stations du réseau Météo France : Le Port (altitude : 11 mNGR) et Dos d’Ane (altitude : 930 mNGR). En moyenne, les pluies enregistrées à la station de Dos d’Ane sont deux fois plus importantes que celles de la station du Port, conséquence logique de l’existence d’un gradient altimétrique des précipitations à la Réunion. 0 100 200 300 400 500 600 sept.-02 oct.-03 nov.-04 déc.-05 janv.-07 févr.-08 mars-09 mai-10 juin-11 (mm) Figure 3 : Chronique de précipitations journalières de la station Dos d’Ane (2002 – 2010) ZONE D'ETUDE Source : METEO FRANCE 5 0 20 40 60 80 100 120 140 sept.-02 janv.-04 mai-05 oct.-06 févr.-08 juil.-09 nov.-10 (mm) Figure 4 : Chronique de précipitations journalières de la station du Port (2002 – 2010) II.3 Contexte hydrologique La Rivière des Galets est l’exutoire principal du cirque de Mafate. Son bassin versant a une superficie de 117 km² à son embouchure. A partir de 1989, une station d’enregistrement du débit installé au niveau du Cap Lebot, à l’aval de la confluence avec le uploads/Geographie/ modelisation-hydrologique-du-systeme-aquifere-pdf.pdf