Vulnérabilité de l’aire d’alimentation des captages d’eau potable de Freigné (Maine-et-Loire)

Avec les soutiens financiers de l’Agence de l’eau Loire-Bretagne (AELB), la Direction départementale des territoires du Maine-et-Loire (DDT 49) et la commune de Freigné, le BRGM a délimité en 2014 l’aire d’alimentation des captages d’eau potables de la Freigné et cartographié sa vulnérabilité en 2015.

Freigné est une commune située dans le nord-ouest du Maine-et-Loire. L’eau potable produite à Freigné provient d’un forage et d’un puits implantés au lieu-dit la Beltière et distants d’une dizaine de mètres. Compte-tenu des teneurs élevées en nitrates de l’eau produite à la Beltière, une dilution est effectuée par apport d’eau provenant du SIAEP d’Ancenis.

Carte topographique du secteur aux alentours du captage de la Beltière (droits IGN) - JPEG - 3.6 Mo
Carte topographique du secteur aux alentours du captage de la Beltière (droits IGN)

Descriptif de la ressource en eau souterraine

La commune de Freigné appartient au bassin versant de l’Erdre. Le ruisseau de la Beltière coule à quelques mètres des deux ouvrages AEP. Il se jette dans le ruisseau de Croissel, qui rejoint l’Erdre à 4 km en aval de la station de pompage, sur le territoire de la commune de Saint-Mars-la-Jalle.

L’aquifère exploité à Freigné pour la production d’eau potable est celui des sables pliocènes. Ceux-ci sont disposés en placage sur les formations géologiques du socle (Massif Armoricain), représentées ici par des schistes et grès.

Carte géologique du secteur des captages de la Beltière à Freigné - JPEG - 2.5 Mo
Carte géologique du secteur des captages de la Beltière à Freigné

Les schistes et grès du socle

Les schistes et grès constituent un aquifère discontinu peu perméable en dehors des zones où la fissuration est la plus développée, notamment au droit des failles où les forages peuvent parfois produire quelques dizaines de m3.h-1. Les sables pliocènes constituent quant à eux un aquifère continu de bonne perméabilité (0.0001 à 0.001 m/s). Ils ne deviennent néanmoins productifs qu’à condition d’être suffisamment puissants et étendus, et peuvent dans ce cas fournir des débits dépassant les 50 m3/h.

Les sables pliocènes

L’aquifère des sables pliocènes est alimenté par les précipitations directes là où il affleure et par la vidange des eaux souterraines contenues dans le socle encaissant. En effet, la nappe des sables pliocènes et celle du socle encaissant sont en continuité hydraulique, à tel point qu’on peut parler de la nappe des sables et du socle : une seule nappe dans deux réservoirs aux lithologies et aux propriétés hydrodynamiques très différentes.

La nappe est libre et peu profonde, et donc particulièrement vulnérable aux pollutions diffuses (par exemple agricoles) ou ponctuelles, comme en témoignent les teneurs en nitrates mesurées dans les captages AEP de la Beltière : ces dernières années, elles sont de l’ordre de 45 mg/Ldans le puits P1, et oscillent autour de 30 mg/L dans le forage F1.

Délimitation de l’aire d’alimentation des captages de la Beltière

Premiers travaux du BRGM en 2000…

Dans le cadre de ses missions d’appui aux services en charge de la police de l’eau, le BRGM a cartographié en décembre 2000 l’aire d’alimentation des captages de Freigné (BRGM/RP-50566-FR). Cette délimitation repose sur l’étude technique préalable à la mise en place des périmètres de protection (ANTEA, 1998) et sur l’avis de l’hydrogéologue agréé en matière d’hygiène publique sur les périmètres de protection (H. Etienne, 1998). Néanmoins, ces deux documents ne contiennent pas de carte piézométrique  , et ne permettent donc pas de localiser avec certitude les lignes de partage des écoulements souterrains.

… pour aboutir en 2014 à une cartographie plus précise

Compte-tenu de ce qui précède, deux campagnes piézométriques, ayant pour but de mieux localiser la position des crêtes piézométriques de l’aquifère, ont été menées en 2014. Les altitudes de la nappe mesurées ponctuellement ont ensuite été interpolées pour déterminer l’altitude de la nappe en tous points de la zone étudiée.

Cette interpolation s’est faite au préalable par traitement géostatistique automatique (krigeage), puis le résultat obtenu a été corrigé à la main pour tenir compte de la topographie (là où l’altitude de la surface de la nappe était supérieure à la topographie, notamment dans les vallées et thalwegs) et corriger les artefacts d’interpolation.

AAC de Freigné (49) - Carte piézométrique basses eaux  - JPEG - 4 Mo
AAC de Freigné (49) - Carte piézométrique basses eaux

AAC de Freigné (49) - Carte piézométrique hautes eaux  - JPEG - 4.1 Mo
AAC de Freigné (49) - Carte piézométrique hautes eaux

Les cartes piézométriques confirment que la nappe contenue dans les sables pliocènes et celle contenue dans les roches du socle sont en connexion hydraulique.

L’aire d’alimentation des captages de Freigné a pu être définie grâce à ces cartes, qui situent précisément les limites des bassins versants souterrains. L’aire d’alimentation a une superficie de 372,5 ha (contre 508,7 ha pour l’AAC délimitée en 2000).

Freigné - comparaison des deux AAC délimitées en 2000 et 2015 - JPEG - 1.9 Mo
Freigné - comparaison des deux AAC délimitées en 2000 et 2015

Cartographie de la vulnérabilité de l’AAC de Freigné

Méthodologie*

Les éléments qui suivent proviennent du rapport BRGM/RP-63311-FR (Vernoux et collab., 2014), auquel le lecteur pourra se référer pour plus de détails.

La cartographie et la hiérarchisation de la vulnérabilité du bassin d’alimentation de captage reposent sur une analyse multicritères. Les critères (ou paramètres) retenus dépendent du type d’aquifère (aquifère continu, aquifère discontinu fissuré ou aquifère discontinu karstique). Ils ont été repris de méthodes existantes et adaptées à la problématique de la protection des captages vis-à-vis des pollutions diffuses. L’analyse de la vulnérabilité se limite à la vulnérabilité intrinsèque, indépendante du type de polluant.

À chaque paramètre est attribuée une note (comprise entre 0 et 4) et un coefficient de pondération. La note attribuée à chaque paramètre est distribuée spatialement sur le bassin d’alimentation du captage, au moyen d’un maillage. La valeur de vulnérabilité intrinsèque résulte de la moyenne pondérée des notes de paramètres dans chaque maille.

Aucune des méthodes pour évaluer la vulnérabilité intrinsèque n’est parfaite. Il convient donc d’insister sur le caractère empirique de la définition des paramètres de vulnérabilité, qui peuvent de ce fait être soumis à discussion. Les résultats détaillés ci-après ont fait l’objet d’une présentation en comité de pilotage en décembre 2014. Ce groupe de travail était composé de l’Agence de l’Eau Loire-Bretagne (AELB), de la Direction départementale des territoires (DDT) du Maine-et-Loire, de la commune de Freigné, du BRGM (par ailleurs tous les quatre financeurs de l’étude), et de la Chambre d’agriculture du Maine-et-Loire.

Choix de le méthode de hiérarchisation

Type d’aquifère

La perméabilité des sables pliocènes est essentiellement assurée par l’interconnexion des pores de la matrice (porosité d’interstices) ; aucune discontinuité principale favorisant les écoulements dans un secteur plutôt qu’un autre n’est mentionnée dans la bibliographie ou ne peut être mise en évidence au moyen des données recueillies.

Les affleurements de socle (schistes et grès qui constituent un milieu fissuré hétérogène) sont relativement peu représentés dans l’AAC, et sans qu’y soient en outre connues des zones fissurées. Aucun axe d’écoulement souterrain préférentiel n’a été mis en évidence dans la bibliographie.

On considère donc que le milieu est « continu homogène ».

Paramètres pris en compte

Paramètres pris en compte dans l’analyse multicritères de la note de vulnérabilité d’un système aquifère continu
PARAMETRESCOEFFICIENT DE PONDERATION
Hauteur de pluie efficace P 10 %
Nature de la couverture pédologique S 25 %
Infiltration efficace I (capacité intrinsèque des formations géologiques affleurantes à laisser infiltrer ou ruisseler les eaux de pluie) 30 %
Épaisseur de la zone non saturée H(ZNS) 20 %
Perméabilité de l’aquifère K 15 %

Analyse multicritères / Note de vulnérabilité

La note de vulnérabilité dans chaque maille de l’AAC est obtenue par la formule suivante : Vulnérabilité = 0,1 P + 0,25 S + 0,3 I + 0,2 H + 0,15 K

(les lettres renvoient aux paramètres figurant dans le tableau)

La valeur finale de vulnérabilité varie donc entre 0 (vulnérabilité minimale) et 4 (vulnérabilité maximale).

Note de vulnérabilitéClasse de vulnérabilité correspondante
0 - 0,8 Très faible
0,81 - 1,6 Faible
1,61 - 2,4 Modérée
2,41 - 3,2 Forte
3,21 - 4 Très forte
Cartographie de la vulnérabilité de l'aire d'alimentation des captages de Freigné - JPEG - 1.9 Mo
Cartographie de la vulnérabilité de l’aire d’alimentation des captages de Freigné

Retrouvez le rapport complet de l’étude en cliquant ici

Documents à télécharger

  • Rapport BRGM/RP-64356-FR (PDF, 18.5 Mo)
    Cartographie de la vulnérabilité de l’aire d’alimentation des captages d’eau potable de Freigné (Maine-et-Loire). Rapport final. BRGM/RP-64356-FR

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