# Surfaces et Interfaces Continentales en Méditerranée : Anthropisation et Ressources en Eau Souterraine

Stephane Ruy

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Stephane Ruy. Surfaces et Interfaces Continentales en Méditerranée: Anthropisation et Ressources en Eau Souterraine. Conference internationale MISTRALS 2015 Environment in the mediterranean statements and prospects for research and society, Oct 2015, MARSEILLE, France. hal-01603490

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SICMED
MISTRALS
***
Surfaces et Interfaces Continentales en Méditerranée

Anthropisation et Ressources en Eau Souterraine

Cartag-Eau (C. Claude et al.)

DYSHYME (J. Riaux, S. Massuel et al.)

Resamed (G. Boulet, M. Zribi et al.)

SICMED-Lebna (F. Jacob, I. Mekki et al.)

SICMED-Crau (S. Ruy et al.)

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Conférence Mistrals Marseille 20-22 octobre 2015
Usages des sols

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Surfaces
artificialisées

Population

2003

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Aquifères
méditerranéens

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Accroissement démographique

(187 Mh [2001]↔ 270 Mh [2050])

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Augmentation de la population
de Marrakech (**ReSAMed**)

+ 300 %

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Nappe de Kerouan (**Dyshyme**)

Intensification de l'agriculture

Surf. irriguées : +20/40% [1993-2003]

Agriculture = 67% prélèvements

Interface avec
le milieu marin

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# Enjeux et Objectifs

## Surexploitation des ressources en eau

Indice d'exploitation des ressources en eau renouvelables

* < 10 % [Pas de stress]
* 10 % - 20 % [Situation sécuritaire]
* 20 % - 40 % [Tensions locales ou conjoncturelles]
* 40 % - 80 % [Stress hydrique important]
* > 80 % [Pénurie d'eau]

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(a) Etat actuel

Etat actuel

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(b) Scénario tendanciel

2050

Milano 2012

### Enjeux :

* quantifier précisément les ressources en eau souterraines renouvelables

* proposer des modes de gestion durables (quantitatifs et qualitatifs)

### Objectifs :

* Estimer les réserves souterraines, caractériser et modéliser le fonctionnement hydrogéologique des aquifères du pourtour méditerranéen et l'impact de l'anthropisation sur ce fonctionnement

* Développer des méthodologies adaptées permettant de quantifier les flux (recharge, pompage, décharge) aux interfaces de l'aquifère, en quantité et en qualité, en prenant en compte la dimension historique et en identifiant la part « anthropique »

* Développer des chaines de modélisations ou des modélisations intégrées permettant des bilans et des études prospectives sur scénarios
# Le Fonctionnement des aquifères côtiers méditerranéens anthropisés

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**Démarche** : études multi-sites qui rendent compte de la diversité des systèmes de cultures, des systèmes d'irrigation, des systèmes de gouvernance et de gestion des eaux
Les sites d'étude

CartagEau

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<figure><img src="image_15.png" /><figcaption>Prairie</figcaption></figure>

<figure><img src="image_16.png" /><figcaption>Coussouls</figcaption></figure>

Crau

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OMERE
(Abordées résonnantes
de l'environnement nature et de l'eau)

<figure><img src="image_19.png" /><figcaption>Oueb Rheraya</figcaption></figure>

Tensift

(ReSAMed)

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Lebna

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<figure><img src="image_22.png" /><figcaption>Barrage El Haouareb</figcaption></figure>

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Merguellil

(ReSAMed -
DYSHYME)
Caractéristiques des sites d'étude

<table><thead><tr><td>Site</td><td>Caractéristiques principales</td><td>Problématiques liées à la gestion des ressources en eau souterraines</td></tr></thead><tbody><tr><td>Crau<br>(550 km²)</td><td>Prairies irriguées<br>40 000 ha irrigués<br>Zones naturelles d'intérêt</td><td>Usages multiples de l'eau souterraine (AEP, industrie)<br><span style="color:red;">Recharge de l'aquifère grâce à l'irrigation</span><br><span style="color:red;">Urbanisation</span> – Tension sur l'allocation agricole des eaux de surfaces</td></tr><tr><td>Lebna<br>(250 km²)</td><td>Amont : agri extensive<br>(légumineuse, pâturage)<br>Aval : Agri intensive (cérateles, maraîchages)<br>avec intrants (irrigation, phytosanitaire)</td><td>Équilibre AES amont- AES aval<br><span style="color:red;">Contamination agricoles des aquifères</span><br>Mobilisation de ressource en eau : retenues ; barrages<br>Surexploitation de l'aquifère</td></tr><tr><td>Tensift<br>(24800 km²)</td><td>Surfaces irriguées (311 000 ha) en augmentation en plaine (arboriculture et cérateles)<br>Gestion par Agence de Bassin</td><td>Recharge de l'aquifère (abouchements, infiltration crues, contribution de l'irrigation)<br><span style="color:red;">Surexploitation de l'aquifère</span></td></tr><tr><td>Merguellil<br>(1500 km²)</td><td>Plaine irriguée (arboriculture, maraîchage et cérateles)<br>Agriculture pluviale<br>Absence de gestion intégrée</td><td><span style="color:red;">Relations retenues-aquifère</span><br>Surexploitation de l'aquifère</td></tr><tr><td>Campo de Cartagena<br>(1300 km²)</td><td>Intensification de l'agriculture (30 % de la surface)</td><td><span style="color:red;">Système aquifère complexe</span><br>Relations avec le milieu marin<br>Modification du fonctionnement hydrologique dû à l'anthropisation<br>Combinaison d'eaux de différents origines pour l'irrigation</td></tr></tbody></table>
**Premier ensemble de travaux** portant sur la caractérisation du milieu hydrogéologique, l'analyse des évolutions récentes du territoire et de la demande en eau souterraine en lien avec l'évolution des niveaux piézométriques

**Objectifs** : Quantifier les ressources en eau souterraine exploitables et leurs évolutions

Construction de modèles géologiques et hydrogéologiques

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Evaluation des ressources en eau souterraines

Profils sismiques

Essai de pompage

Forages pétroliers

Diagraphie

Forages d'eau

Sondages
électriques

Piézométrie

MNT

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Fusion de données

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Lithologie

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Argile

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Argile sableuse

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Sable argileux

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Sable

Calage

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Historique

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<figure><img src="image_34.png" /></figure>

Répartition spatiale de la
réserve en eau souterraine

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Baisse piézométrique
entre 1976 et 2013

Exemple : plaine de Kerouan

Problématique d'incertitudes, de calage

Spatialisation de la ressource ↔ gestionnaires
## Objectifs : analyse des prélèvements/apports passés

Analyse des évolutions récentes des
systèmes d'irrigation

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## Méthodologies

<figure><img src="image_37.png" /></figure>

Reconstitution de la recharge passée à
l'aide des radio-isotopes (14C, 3H)

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Haouz-Tensif

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Merguellil - Kerouan

(Riaux et al, GW Arena)

Fort
développement
des pompages
individuels

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Infrastructures
collectives à des
pompages privés

SICYMED
Quels
prélèvements ?

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Campo de Cartagena

Baudron et al., 2013
(Radiocarbon) et 2014

(Hydrol Proces)
# Deuxième ensemble de travaux portant sur la quantification des flux aux limites de l'aquifère

**Objectifs** : mieux contraindre le bilan hydrique de l'aquifère en caractérisant et modélisant les apports (barrages, recharge par les systèmes irrigués) et les départs (pompage, décharge en mer) d'eau souterraine

**Méthodologies** : modèles de bilan / isotopes-géochimie / modèles distribués / instrumentations ponctuelles / enquêtes / TD + modèles de fonctionnement

Exemple 1 : les échanges nappe-retenue sont estimés comme le terme résiduel du bilan de masse de la retenue

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(Bouteffeha et al., 2015, HydrolProc)

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Les infiltrations vers la nappe constituent les principales pertes des retenues

Le flux moyen est de 8 mm jour⁻¹

Les incertitudes sont fortes

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A venir ⇔
Infrastructures de transport (canaux)

(Alazard et al., 2014 / voir poster Fakir et al.)
# Deuxième ensemble de travaux portant sur la quantification des flux aux limites de l'aquifère

## Exemple 2 : caractérisation des pompages
(Merguellil – Kerouan)

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## Exemple 3 : partition recharge naturelle/recharge anthropique

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# Troisième ensemble de travaux portant sur l'acquisition de la qualité chimique des eaux souterraines

## Objectifs : comprendre le rôle des pratiques agricoles dans l'acquisition de la qualité chimique des eaux souterraines

Géochimie des eaux d'infiltration
analyse & modélisation

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La qualité chimique de l'eau de drainage peut être prédite à partir de l'occupation du sol et des pratiques agricoles → spatialisation, moyen de quantifier la recharge

(Cognard-Plancq et al., 2014)

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## Méthodologies

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Enquêtes sur les utilisations de produits phytosanitaires

* **Contexte** : Secteurs irrigués côtiers construits pour repousser le biseau salé.

* **Question** : Qu'elle est l'utilisation des phytosanitaires dans ce contexte ? (Petites exploitations (2-5ha) principalement Tomates/piments.)

* **Méthode** : Enquête sur exploitants de parcelles géographiquement contigües

* **Résultats** : Pression de phytosanitaires comparable à la rive Nord :

* en fréquence et doses (≈11kg/ha)

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## Principales molécules

Trifluraline 1,2Kg/ha

Mancozebe 2,4kg/ha

Clorpyrifos 0,1Kg/ha

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Site du Lebna
## Quatrième ensemble de travaux portant sur des approches intégrées

**Objectifs** : vérifier les hypothèses en intégrant les résultats ; quantifier l'impact de différents scénarios d'évolutions (occupation de l'espace, pratiques agricoles, climat) sur la production et les ressources en eau souterraine [et tester des scénarios d'adaptations].

**Méthodologie** : intégration spatiale de modèles de processus à haute résolution spatiale (la parcelle) et temporelle (jour)

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Exemple sur le territoire de la Crau

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rendement: 8 t ha⁻¹ an⁻¹

drainage: 550 mm an⁻¹

ressources : 550 10⁶ m³

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SICMED

Voir aussi : modèle intégré SAMIR-WEAP-MODFLOW, poster Fakir et al.
Conclusions

1- Des approches méthodologiques variées, partagées et combinées sur les différents sites par les différentes équipes

2- Des avancées dans l'identification et la quantification de certains termes du bilan des aquifères mal connues

3- Une place centrale de la (des) modélisations et un effort important d'ingénierie informatique (modèles intégrés)

4- L'intérêt des approches intégrées pour mieux estimer et spatialiser les pratiques agricoles (irrigation)

5- Efforts pour caractériser et formaliser les pratiques agricoles (irrigation)

Apport des financements SICMED :

* Effet incitatif ... quelques fois non couronné de succès

* Une approche multisites est nécessaire : diversité des systèmes de cultures et des problématiques, intégration avec les SHS et les sciences biotechniques