Projet AGIRE, Modélisation hydrologique d'une zone humide riveraine de la Garonne

P.Weng, F.Giraud	BRGM EAU/RMD	Contact : P.Weng
R.Seltz	Stagiaire BRGM EAU/RMD mars-sept. 2001
S.Sauvage, P.Vervier	CESAC, UMR 5576 CNRS, Toulouse
Etude cofinancée par le Programme National de Recherche sur les Zones Humides.

L'objectif de cette opération est d'étudier le fonctionnement d'une zone humide de plaine alluviale et en particulier les échanges rivière-aquifère.

L'étude comprend un volet expérimental (maintenance du site pilote de Monbéqui et mesures de paramètres physiques de l’aquifère) et un volet modélisation.

Les zones humides riveraines ou ripisylves

Les zones humides riveraines présentent la particularité d’être connectées à une rivière et d’entretenir des échanges d’eau avec celle-ci.

Zone humide ripisylve Garonne

Fonctions des zones humides riveraines :

Régulation des cours d’eau (effet tampon)

Stockage de l’eau lors des crues et inondations

Restitution de cette eau lors de sécheresse ou à l’étiage

Epuration des eaux (exemple: dénitrification)

Absorption racinaire

Activité bactériologique

Dilution par les eaux de la rivière

Le site expérimental de Monbéqui (Tarn et Garonne)

Situation géographique

Situation géographique du site pilote de Monbéqui (82)

La zone humide ripisylve étudiée s'étend sur 49 hectares dans un méandre de la Garonne.

Acquisition de données

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L'instrumentation du site comprend 32 piézomètres, 20 puits et 2 stations de jaugeage.

Photo d'un piézomètre et d'une sonde piézométrique

Exemple de carte piézométrique

Chroniques des charges hydrauliques relévées en différents piézométres du site lors de la crue de la Garonne de Février 2000

Appareil de mesure de la conductivité de fond de berge

Modélisation hydrogéologique avec le logiciel MARTHE

Simulation réalisée

Crue de la Garonne de février 2000 : augmentation du débit de 100 m³/s à 1600 m³/s en 7 jours, puis décroissance jusqu'à 155 m³/s en 10 jours.

Un modèle hydraulique calcule le niveau d'eau dans la Garonne et ces résultats sont fournis en entrée du modèle hydrogéologique transitoire

Maillage et conditions aux limites utilisées dans la modélisation

1200 mailles ; limites étanches aux limites Nord-Est et Sud-Ouest et charge imposée aux limites Nord-Ouest et Sud-Est.

Résultats : Impact de la crue sur les écoulements souterrains

Evolution des niveaux piézométriques dans la nappe au cours de la crue

Pendant la crue, l'infiltration de la rivière vers la nappe augmente, particulièrement au niveau de la zone humide ripisylve.

Résultats : Comparaison des charges piézométriques calculées et mesurées

Les piézomètres situés dans la nappe alluviale réagissent fortement au passage de la crue uniquement au niveau de la zone humide.

La zone hydrogéologiquement active ne représente qu'une petite partie de la plaine alluviale.

Variation de la charge hydraulique dans la plaine alluviale au cours de la crue

Résultats : Dilution des nitrates et dénitrification

La dilution des nitrates dans l'aquifère au cours de la crue de la Garonne a été simulée à l'aide du logiciel MARTHE (transport conservatif d'une espèce chimique).

On constate que dans la zone humide, le mélange des eaux de surface et souterraines permet la diminution des concentrations en nitrates.

Les résultats simulés diffèrent de ceux observés le long de la rivière. Ceci s'explique par le phénomène biochimique de dénitrification qui n'a pas été pris en compte dans la modélisation.

Concentrations nomalisées des nitrates dans les eaux souterraines après la crue

Zone bleue :

dilution

Zone rouge-orange :

dilution + dénitrification