Projet ANR FROG

Functional Responses Of Groundwater ecosystems to managed aquifer recharge in urban area

Les eaux souterraines couvrent 65% des besoins dans l’Union Européenne pour l’alimentation en eau potable. La recharge et la préservation de cette ressource est une nécessité. Dans le programme FROG nous nous intéressons particulièrement aux ouvrages d’infiltration des eaux pluviales en ville, notamment afin d’étudier l’influence de ces pratiques de gestion sur la qualité des eaux souterraines.
En se basant sur des bassins bien instrumentés dans le cadre de l’OTHU, un modèle 3D d’écoulement et de transfert de solutés décrivant le continuum bassin-Zone non saturée-nappe a permis de décrire finement les mécanismes de mélange des eaux infiltrées au sein de l’aquifère. Ce travail a permis de mettre en évidence les données d’observation minimales nécessaires pour contraindre la modélisation. Le modèle d’écoulement de Richards couplé à un modèle de transfert par advection et dispersion a permis de modéliser le comportement du bassin Django-Reinhardt, situé à Chassieu, lors de différents événements pluvieux.
L’étude de la propagation d’un polluant très mobile présent dans les eaux de ruissellement a notamment mis en évidence le rôle crucial du volume de sol non-saturé situé entre le fond du bassin et la nappe d’eau souterraine.

En effet, l’écoulement dans cette zone est fortement influencé par les phénomènes capillaires. Particulièrement sensible durant la fin de la vidange du bassin, ils tendent à ralentir progressivement l’écoulement jusqu’à atteindre des vitesses très faibles pouvant être assimilées à un piégeage capillaire de l’eau et des contaminants transportés. La présence d’une zone saturée de plus de 10 m d’épaisseur sur le site entraîne un piégeage d’environ 25 % de la quantité de polluant totale infiltrée même lorsqu’un événement pluvieux intense est considéré. Ce mécanisme semble très favorable à l’établissement de mécanismes d’auto-épuration microbiologiques permettant de limiter l’arrivée de polluants organiques biodégradables jusqu’à la nappe.
L’interprétation en 3D permet également de mettre en évidence la variabilité spatiale des flux d’eau et de solutés dans la nappe. L’implantation de piézomètres de contrôle en aval hydraulique et à proximité directe du bassin semble dans tous les cas bien adapté à capturer les effets majeurs occasionnés par les bassins. Cependant, l’extrapolation directe de ces données doit être réalisée avec beaucoup de précaution pour éviter de surestimer les flux et concentrations de contaminants générés dans la nappe par le fonctionnement des bassins.