Cartes piézométriques

Présentation des cartes piézométriques

Les cartes piézométriques sont une retranscription cartographique de la surface des nappes d’eau souterraine. Elles peuvent être lues comme des cartes topographiques, les courbes de niveau (ou isopièzes) correspondant aux altitudes de la nappe.

La lecture d’une carte piézométrique permet donc de connaître le niveau de la nappe, avec un niveau d’incertitude variable selon la densité de points de mesure utilisés pour l’établissement de la carte. Elle permet également de déterminer les sens d’écoulement de la nappe.

Etablir la carte piézométrique d’une nappe nécessite un long travail pour les hydrogéologues :

  • sélection des points d’eau (forages, puits, sources) représentatifs de la nappe étudiée ;
  • campagne de terrain pour effectuer les mesures du niveau de la nappe dans un intervalle de temps réduit (quelques jours à quelques semaines) ;
  • contrôle des résultats, interprétation et tracé des courbes piézométriques.

Les cartes piézométriques en Bretagne

Bassins sédimentaires

Les cartes piézométriques disponibles en Bretagne ont été réalisées dans les années 1970-1990 (campagnes de hautes eaux et de basses eaux) par le BRGM sur les bassins tertiaires bretons (âges Pliocène-Miocène-Oligocène). Ces bassins ont une faible superficie et sont très sollicités pour l’alimentation en eau potable  .

Les cartes piézométriques présentées dans cet article ont été choisies en fonction de leur emprise géographique (les plus grandes extensions ont été privilégiées) et de la sollicitation des bassins (prélèvements d’eau souterraine les plus élevés).

Les cartes piézométriques sont disponibles dans les rapports suivants :

  • Bassin de Rennes (35) : une première carte piézométrique du bassin tertiaire de Rennes a été réalisée en janvier 1968 par le BRGM puis le suivi piézométrique s’est poursuivi jusqu’à 1976, avec l’élaboration de plusieurs cartes piézométriques en hautes et basses eaux :
    • janvier 1968 à l’échelle 1/25 000 : L. BRUNEL (1968) - Etat de la documentation hydrogéologique au 1/10/1968 concernant le bassin tertiaire au sud de Rennes - Rapport BRGM 69-SGN-003-BPL
    • basses eaux le 7 octobre 1975 à l’échelle 1/10 000 : L. BRUNEL (1976) - Bassin tertiaire de Bruz-Chartres - Rapport BRGM 76-SGN-443-BPL
    • hautes eaux le 20 avril 1976 à l’échelle 1/10 000 : Rapport BRGM76-SGN-443-BPL
  • Bassin du Quiou-Tréfumel (22-35) : hautes eaux en mars 1980 et basses eaux en août 1980 à l’échelle 1/10 000 (J. DEPAGNE, R. DUCHENE, H. ETIENNE, H. TALBO (1981) - Etude hydrogéologique des bassins miocènes de la région du Quiou (Côtes-Du-Nord) - Rapport BRGM 81-SGN-070-BRE)
  • Bassin de la Forêt du Theil (35) : 5 avril 1973 à l’échelle 1/10 000 (S. KUKLAN, H. TALBO (1973). Nappe du bassin tertiaire de la Forêt du Theil (Ille-et-Vilaine). Surveillance piézométrique. Période Avril 1972 - Mars 1973 - Rapport BRGM 73-SGN-148-BPL)
  • Bassin de Langon (35) : hautes eaux le 22/03/1969 et basses eaux le 25/10/1969 à l’échelle 1/5 000 (S. KUKLAN (1969) - Etude hydrogéologique des formations aquifères du bassin de Langon (Ille-et-Vilaine) - Rapport BRGM 70-SGN-005-BPL)
  • Bassin de Saint-Grégoire (35) : mesures du 06/06/1972 et du 02/05/1973 à l’échelle 1/2 500 (L. BRUNEL et J. DEPAGNE (1973) - Etude hydrologique du Bassin Tertiaire de St Grégoire (Ille-et-Vilaine) - Rapport BRGM 73-SGN-213-BPL)

Les cartes issues de ces rapports ont été numérisées puis géoréférencées grâce à un logiciel de SIG (à partir de plusieurs points de calage régulièrement répartis) et enfin digitalisées (tracé des isopièzes point par point sur SIG).

Par exemple, la carte piézométrique du Bassin de Rennes de janvier 1968 était uniquement disponible dans un rapport papier :

Carte piézométrique du Bassin tertiaire de Rennes - janvier 1968 (rapport BRGM 69-SGN-003)"
Carte piézométrique du Bassin tertiaire de Rennes - janvier 1968 (rapport BRGM 69-SGN-003)

Après le traitement décrit ci-dessus, elle est maintenant consultable dans l’espace cartographique du SIGES. La carte ci-dessous est une fenêtre (issue et) liée à l’espace cartographique qui présente l’exemple de la carte piézométrique du Bassin de Rennes de janvier 1968 :

Aperçu cartographique
Ouverture de la carte dans l'espace cartographique

Pour chaque carte, les champs suivants ont été renseignés :

  • bassin concerné,
  • période des mesures,
  • source   de la carte,
  • équidistance des isopièzes (exemple : 1 m),
  • cote des isopièzes (en mNGF).

Ces cartes sont également accessibles sur l’Espace cartographique du SIGES Bretagne (qui consomme des flux WMS). Ces cartes ne sont visibles que jusqu’à un certain seuil de zoom, en fonction de leur échelle de réalisation. Les étiquettes des isopièzes (cote en mNGF) ne sont visibles que sur une certaine plage de zoom.

A noter : Les isopièzes des cartes de Langon (mars 1969) et du Quiou (mars 1980) ne sont pas systématiquement équidistantes. Les isopièzes les plus hautes sont plus espacées :

  • bassin de Langon (mars 1969) : isopièzes espacées de 0,1 m de 4,8 à 6 mNGF puis isopièzes espacées de 0,5 m de 6 à 7,5 mNGF.
  • bassin du Quiou (mars 1980) : isopièzes espacées de 1 m de 12 à 24 mNGF puis isopièzes à 26, 30, 34 et 40 mNGF.

Carte piézométrique en zone de socle   : exemple du bassin versant   de l’Horn

Les cartes piézométriques réalisées sur les aquifères de socle   en Bretagne sont plus récentes (depuis 1998). Elles ont été élaborées par krigeage, à partir de campagnes piézométriques sur le terrain complétées par les mesures piézométriques disponibles dans la Banque de données du Sous-Sol. Pour cela, une méthode mise au point et validée pour les contextes de socle   altéré a été utilisée (Wyns et al. 1999 : rapport BRGM/RR-40519-FR).

En contexte de nappe libre   où les débits d’étiage des rivières sont fournis par la nappe, on peut considérer que les rivières pérennes représentent des zones d’affleurement   de la surface piézométrique. Les rivières représentant les exutoires de la nappe, la surface piézométrique remonte donc sous les plateaux lorsque l’on s’écarte des vallées. La surface piézométrique est donc toujours comprise entre la surface topographique et la surface enveloppe des rivières pérennes (ou enveloppe de la base des thalwegs).
Une corrélation linéaire relie, d’une part, la dénivellation entre l’altitude du sol et celle de la surface-enveloppe des rivières (« a » sur la figure ci-dessous), et d’autre part, la dénivellation entre l’altitude de la surface piézométrique et celle de la surface-enveloppe des rivières (« b » sur la figure ci-dessous). L’équation de cette droite permet de calculer en tout point l’altitude de la surface piézométrique à partir de l’altitude du sol (donnée par le Modèle Numérique de Terrain) et de l’altitude de la surface-enveloppe des rivières pérennes (voir rapport BRGM/RP-52731-FR pour plus de détails).

Principe de modélisation de la surface piézométrique (rapport BRGM/RR-40519-FR)"
Principe de modélisation de la surface piézométrique (rapport BRGM/RR-40519-FR)

La carte piézométrique obtenue, sous forme de grille au pas de 50 m, est représentée à l’échelle du 1/50 000. L’exemple ci-dessous concerne le bassin versant   de l’Horn (29), où la carte piézométrique « moyennes eaux » a été réalisée en 2003 (B. MOUGIN, E. THOMAS, R. WYNS, R. BLANCHIN et F. MATHIEU (2004) - Qualité des eaux en Bretagne - Ruissellement - Infiltration   - Temps de réponse - Bassins versants du Yar (22), de l’Horn (29), et du Coët Dan (56) - Rapport BRGM/RP-52731-FR).

Carte piézométrique du bassin versant de l'Horn (BRGM/RP-52731-FR)"
Carte piézométrique du bassin versant de l’Horn (BRGM/RP-52731-FR)

Les isopièzes ont été tracées à partir de cette grille par traitement sous SIG. La grille de la surface piézométrique a permis de tracer des isolignes espacées tous les 10 m, qui ont ensuite été nettoyées et lissées. La carte piézométrique du bassin versant   de l’Horn est accessible sur l’Espace cartographique du SIGES Bretagne.

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  • Cible : Expert Cartes piézométriques