TYPOLOGIE DES MASSES D'EAU SOUTERRAINE
I. - Méthode de classement des masses d'eau souterraine par types
Les masses d'eau souterraine sont classées en un nombre restreint de types suivant leur comportement hydraulique essentiellement lié à leur lithologie. Chaque type de masses d'eau souterraine présente des caractéristiques similaires en terme de règles de délimitation, de modalités de gestion et de réseaux de mesure.
I-1. Typologie des caractéristiques principales
Ces types sont composés en premier lieu de six classes :
CLASSES DE MASSES D'EAU SOUTERRAINE
Code de classe
Libellé de classe
DS
Dominante sédimentaire non alluviale
A
Alluvial
EV
Edifice volcanique
S
Socle
IP
Système hydraulique composite propre aux zones intensément plissées de montagne
IL
Système imperméable localement aquifère
I-1 a Dominante sédimentaire non alluviale :
Les masses d'eau souterraine associées à cette classe, formées de couches sédimentaires non alluviales généralement d'extension régionale comprennent un (monocouche) ou plusieurs (multicouche) systèmes aquifères en liaison hydraulique étroite. Ces masses d'eau peuvent être libres, captives ou comporter des parties libres et des parties captives. Essentiellement à porosité d'interstice, elles comprennent aussi parfois des secteurs karstiques. Elles peuvent, dans des cas très particuliers, être redélimitées pour des questions de pression. Elles sont principalement localisées dans les grands bassins sédimentaires non ou peu tectonisés et dans certaines zones métamorphiques ayant un comportement hydraulique similaire.
I-1 b Alluvial :
Les masses d'eau souterraine associées à cette classe, identifiées par une lithologie spécifique différente de celle de l'encaissant, sont caractérisées par une connexion globalement forte avec un cours d'eau. Cependant, cette connexion peut être variable dans le temps et dans l'espace. Ces masses d'eau présentent :
- en général un fort contraste de perméabilité avec l'encaissant ;
- ou, parfois, un contraste dans les caractéristiques chimiques des eaux avec l'encaissant ;
- ou encore, parfois, des zones où existent des prélèvements importants (captages pour l'alimentation en eau potable mais aussi pour l'irrigation et l'industrie) susceptibles d'influer significativement sur les niveaux et les débits actuels ou prévisionnels des cours d'eau (et donc sur les écosystèmes d'eau de surface liés).
Les masses d'eau alluviales sont généralement libres mais peuvent être localement captives. Elles sont généralement monocouches mais peuvent comprendre plusieurs entités aquifères superposées en liaisons hydrauliques étroites.
I-1 c Edifice volcanique :
Un édifice volcanique tertiaire ou quaternaire, généralement de plus de 100 km², ayant conservé une géométrie, une morphologie ou une structure volcanique identifiables constitue une masse d'eau de la classe édifice volcanique . Les écoulements souterrains y sont considérés comme libres même si localement il existe des niveaux captifs dans les alluvions sous-jacentes aux laves. Les édifices volcaniques autres que ceux répondant aux conditions de la première phrase sont associées à la classe des masses d'eau souterraine sur lesquelles ils reposent.
I-1 d Socle :
Les masses d'eau souterraine associées à cette classe sont identifiées par une lithologie spécifique caractérisée en surface par un horizon altéré (altérites : réservoir de stockage) discontinu reposant sur un substratum fracturé de lithologie indifférenciée constituant un horizon perméable en grand mais à perméabilité fortement variable. Les écoulements superficiels sont prépondérants par rapport aux écoulements souterrains. Certaines masses d'eau ayant une lithologie différente de celle du socle mais ayant un comportement de milieu fissuré peuvent être associées à la classe socle : il s'agit par exemple des masses d'eau comprenant des formations très anciennes comme les formations du Carbonifère du nord et de l'est de la France.
I-1 e Système hydraulique composite propre aux zones intensément plissées de montagne :
Les masses d'eau souterraine associées à cette classe correspondent aux domaines intensément plissés des zones de montagne récemment tectonisées (principalement les Alpes et les Pyrénées). Elles sont composées d'une alternance d'entités aquifères et imperméables de lithologie de taille et d'extension très variables. Elles sont caractérisées par des variations rapides de lithologie et d'épaisseur en liaison avec les accidents tectoniques propres à ces zones montagneuses. Les masses d'eau de ce type sont généralement de grande taille.
Les massifs de socle et les principaux domaines sédimentaires inclus dans ces masses d'eau sont délimités en tant que masses d'eau spécifiques, respectivement dans les classes socle et Dominante sédimentaire non alluviale , lorsqu'ils sont le siège d'enjeux ou de pressions importantes.
I-1 f Système imperméable localement aquifère :
Les masses d'eau souterraine associées à cette classe correspondent à des formations sédimentaires peu ou pas aquifères en grand, renfermant de petits aquifères disjoints, disséminés.
I-2. La typologie se décline ensuite selon la nature des écoulements
Un système aquifère peut être soit entièrement libre, soit entièrement captif (alimenté uniquement par drainance), soit, et c'est le cas le plus général, avoir une ou des partie(s) libre(s) et une ou des partie(s) captive(s).
Dans ce dernier cas, le système peut être considéré comme constituant une seule masse d'eau avec parties libres et captives associées ou, et c'est le cas le plus fréquent, le système peut être découpé en deux ou plusieurs masses d'eau distinctes, les unes libres et l'autre ou les autres captives.
NATURE DES ÉCOULEMENTS
Code
Libellé
EL
Entièrement libre
EC
Entièrement captif
ML
Une ou des partie(s) libre(s) et une ou des partie(s) captive(s), les écoulements sont majoritairement libres
MC
Une ou des partie(s) libre(s) et une ou des partie(s) captive(s), les écoulements sont majoritairement captifs
Dans tous les cas, la distinction entre les parties libres et captives est essentielle pour appréhender le mode d'alimentation de la masse d'eau : infiltration efficace dans la zone d'affleurement ou drainance majoritaire pour les nappes captives. Ces modalités de recharge impliquent des durées de renouvellement des réserves souterraines très différentes : quelques mois à moins de cent ans pour les nappes libres, quelques milliers à dizaines de milliers d'années pour les nappes captives. Ces différences impliquent des modalités de gestion très différentes.
Le type d'une masse d'eau souterraine correspond au final à l'association de la classe et de la nature des écoulements relatives à la masse d'eau considérée.
II. - Typologie par caractéristiques secondaires
La qualification des masses d'eau souterraine se décline enfin selon des caractéristiques secondaires s'appliquant à tout ou partie d'une masse d'eau. Elles n'impliquent pas de redélimitation systématique de la masse d'eau. Ces caractéristiques sont :
- la présence d'une karstification active ;
- la présence d'une frange littorale (en relation avec le risque d'intrusion saline) ;
- la nécessité de regrouper des aquifères disjoints.
II-1. La présence de karstification
Le caractère karstique est attribué aux masses d'eau souterraine qui comportent des karsts actifs, fonctionnels (fonctionnement hydraulique particulier avec une organisation spécifique du drainage). Les masses d'eau de ce type sont caractérisées par la présence de zones de surface d'une extrême vulnérabilité et des écoulements souterrains particulièrement rapides.
II-2. La présence d'une frange littorale
Les masses d'eau côtière et insulaire en relation avec l'eau de mer peuvent, en raison d'une surexploitation chronique ou temporaire (forte augmentation estivale des captages d'alimentation en eau potable), induire un risque d'intrusion saline des aquifères.
II-3. La nécessité de regrouper des aquifères disjoints
Le regroupement d'entités hydrogéologiques disjointes dans l'espace mais appartenant au même type de masses d'eau et soumises aux mêmes sollicitations en terme de pression peut être utilisé pour constituer une masse d'eau dite regroupée. Par exemple, des entités disjointes horizontalement à l'image des plaines alluviales des côtiers méditerranéens ou des entités disjointes verticalement peuvent, lorsqu'elles renferment des aquifères de faible extension sans enjeu ou captage d'alimentation en eau potable ne former qu'une seule masse d'eau que l'on distinguera par le caractère regroupé.
En revanche, le caractère regroupé ne sera pas utilisé pour les masses d'eau de type socle dans le cas de regroupement de bassins versants contigus et pour les masses d'eau de type imperméable localement aquifère (qui regroupent de fait des petits aquifères) pour lesquelles ce caractère est implicite.
III. - Définitions applicables à la présente annexe
Monocouche/multicouche :
Une masse d'eau souterraine est dite monocouche lorsqu'elle comprend un seul système aquifère. Une masse d'eau souterraine est dite multicouche lorsqu'elle comprend plusieurs systèmes aquifères en liaisons hydrauliques étroites.
Système aquifère :
Un système aquifère est une entité hydrogéologique dont toutes les parties sont en liaison hydraulique et qui est circonscrit par des limites faisant obstacle à toute propagation d'influence appréciable vers l'extérieur.
Aquifère :
Formation géologique, continue ou discontinue, contenant de façon temporaire ou permanente de l'eau mobilisable, constituée de roches perméables (formation poreuses ou fissurées) et capable de la restituer naturellement ou par exploitation (drainage, pompage...).
Lithologie :
Nature des roches formant une couche géologique.
Karstification :
La karstification est le phénomène résultant de la dissolution de roches carbonatées (calcaires, dolomies) par l'eau rendue acide par le dioxyde de carbone.
Encaissant :
Ce sont les limites externes de la formation aquifère. Au-delà, on quitte l'aquifère pour d'autres formations géologique. Il est composé d'un mur (la base de l'aquifère également appelé substratum) qui est en règle générale imperméable et d'un toit (au dessus de l'aquifère) qui peut être absent, (l'aquifère affleure la surface des terrains naturels), perméable ou imperméable (cf. captif, libre).
Horizon ou couche aquifère :
Constitué par une couche sédimentaire de roches perméables : son extension horizontale est généralement grande par rapport à son extension verticale et l'écoulement de la nappe souterraine qu'il comporte peut être considéré comme bidimensionnel.
Substratum :
Les aquifères sont limités à leur partie supérieure par un toit et à leur partie inférieure par un mur que l'on nomme substratum. Le substratum est toujours une formation imperméable
Perméable en grand :
Une formation géologique peut être imperméable à l'échelle de l'échantillon mais être perméable à l'échelle régionale grâce aux fissures ou diaclases qui parcourent le massif ; c'est par exemple le cas des calcaires, des formations de socle...
Nappe libre :
Nappe à surface libre, comprise dans un aquifère qui comporte une zone non saturée de caractéristiques semblables à celles de la zone saturée et une zone de fluctuation.
Nappe captive :
Nappe ou partie de nappe, sans surface libre, donc soumise en tous points à une pression supérieure à la pression atmosphérique, et dont la surface piézométrique est supérieure au toit de l'aquifère, à couverture moins perméable, qui la contient.
Un système aquifère peut être soit entièrement libre, soit entièrement captif (alimenté uniquement par drainance), soit, et c'est le cas le plus général, avoir une ou des parties libres et une ou des parties captives. Dans ce dernier cas, le système peut être considéré comme constituant une seule masse d'eau avec parties libres et captives associées ou, et c'est le cas le plus fréquent, le système peut être découpé en deux ou plusieurs masses d'eau distinctes, les unes libres et l'autre ou les autres captives.