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GW-TREND: Pénurie d’eau souterraine due au changement climatique?

 

L’accroissement des périodes de sécheresse peut réduire le volume des eaux souterraines. Les résultats permettent d’identifier les nappes aquifères qui sont particulièrement sensibles au changement climatique, de planifier des mesures et de mettre en place des programmes de surveillance.

Description du projet (projet de recherche terminé)

En Suisse, les eaux souterraines constituent la ressource hydrique la plus importante. D’une part, les eaux souterraines sont utilisées pour l’approvisionnement de la population en eau potable (80% de l’eau potable vient des eaux souterraines) et d’autre part, elles sont importantes pour l’approvisionnement des écosystèmes, pour l’écoulement de base des cours d’eau pendant les périodes sèches, et de plus en plus pour l’irrigation dans l’agriculture. Le but principal du présent projet était d’étudier la sensibilité de divers aquifères aux variations climatiques et l’estimation des conséquences qui en découlent pour la disponibilité en eaux souterraines. A cet égard, la question centrale était de savoir si des températures plus élevées et des précipitations plus faibles en été peuvent entraîner un recul des nappes phréatiques et du rendement des sources. Cette question est particulièrement importante du fait que l’eau potable en Suisse vient le plus souvent d’aquifères proches de la surface qui peuvent réagir de manière sensible aux périodes sèches.

Méthodes

L’étude de divers aquifères s’est concentrée sur le Plateau suisse. Il s’agissait d’une part de déterminer comment l’alimentation des aquifères se modifie par suite de l’infiltration de précipitations (formation directe de nouvelles eaux souterraines) et des eaux fluviales. D’autre part, on a analysé la manière dont ces modifications influent sur les nappes phréatiques et sur le rendement des sources. Pour cela, des données de mesure venant de périodes sèches passées (par ex. 2003) ont été analysées et les évolutions futures possibles ont été simulées avec des modèles mathématiques.

Résultats

Selon nos calculs, la modification annuelle moyenne de la formation directe de nouvelles eaux souterraines (infiltration par précipitations) est relativement faible, bien que les résultats varient parfois fortement pour des modèles climatiques différents. En revanche, la distribution de la formation directe de nouvelles eaux souterraines en fonction de la saison pourrait plus fortement évoluer à l’avenir: alors qu’en hiver et au printemps, la formation directe de nouvelles eaux souterraines augmente en raison de plus fortes précipitations, elle diminue en été et à l’automne en raison de l’accroissement de l’évaporation et du plus grand besoin en eau des plantes.

L’alimentation des aquifères par les eaux fluviales va sans doute évoluer elle aussi: d’autres projets (CCHyrdo) ont montré que les cours d’eau du Plateau et du Jura amèneront moins d’eau en fin d’été voire, dans le cas des petites rivières, se tariront même sur certaines sections. Cela entraînera une plus faible alimentation des aquifères par l’infiltration des eaux fluviale. La diminution de l’infiltration directe a pour conséquence que des petits aquifères bien perméables (par ex. dépôts fluvio-glaciaires) peuvent se vider rapidement, ce qui peut entraîner une pénurie d’eau locale. Mais pendant les périodes sèches, tous les systèmes d’aquifères ne sont pas menacés de la même manière: par exemple, les aquifères ayant un assez important potentiel de retenue des eaux souterraines (par ex. aquifères de molasse), les puissantes zones non saturées ou les affluents marginaux retardés sont plus résistants à la pénurie d’eau et peuvent mieux compenser les périodes sèches. Par ailleurs, nos observations et nos calculs montrent qu’une diminution de l’infiltration des eaux fluviales dans les aquifères de vallée a une incidence variable selon l’emplacement géographique. Dans les vallées qui vont des Préalpes jusqu’au Plateau (par ex. Emmental ou Tösstal), le niveau de la nappe phréatique pendant une période sèche dans la partie haute de la vallée diminue fortement alors qu’il ne change pratiquement pas dans la section moyenne. Ainsi, les aquifères dans les zones situées en amont servent de réservoirs dynamiques qui stabilisent l’écoulement et les nappes phréatiques en aval. Mais dans le Plateau, les niveaux d’eau peuvent aussi fortement baisser dans les aquifères de vallée si l’infiltration diminue très fortement en cas d’étiage, ce qui est surtout le cas pour les cours d’eaux fortement canalisés. L’apparition effective d’une pénurie d’eau dépendra de la quantité d’eau stockée dans l’aquifère pour surmonter les périodes sèches.

Les aquifères alimentés par des cours d’eau se régénèrent relativement rapidement après des périodes sèches, car ces derniers collectent en règle générale de l’eau venant d’un bassin hydrographique important et alimentent les aquifères. En revanche, les aquifères qui sont alimentés par l’infiltration des précipitations (formation directe de nouvelles nappes) ont besoin de davantage de temps car les sols desséchés absorbent beaucoup d’eau avant que l’eau ne s’infiltre à nouveau dans des zones plus profondes. Si plusieurs périodes de sécheresse se succèdent, leurs effets peuvent s’additionner.

Importance pour la recherche et la pratique

Le présent projet a permis de développer de nouvelles méthodes, surtout dans le domaine de la modélisation couplée eaux souterraines/eaux de surface. Ces nouveaux constats et la meilleure compréhension des processus de sensibilité des aquifères y afférente pendant les périodes sèches permettent de mieux apprécier l’importance de divers facteurs pour les répercussions des changements climatiques sur la formation de nouvelles nappes phréatiques. Grâce aux résultats, il est possible d’identifier les aquifères qui réagissent de manière particulièrement sensible aux variations climatiques, de prendre à temps les mesures correspondantes et de réaliser des programmes de surveillance ciblés.

Titre original

Ressources en eau souterraine sous conditions climatiques changeantes

Direction du projet

  • Prof. Dr. Daniel Hunkeler, Centre d'Hydrogéologie, Université de Neuchâtel
  • Prof. Dr. Pierre Perrochet, Centre d'Hydrogéologie, Université de Neuchâtel
  • Prof. Dr. Philippe Renard, Centre d'Hydrogéologie, Université de Neuchâtel
  • Prof. Dr. Mario Schirmer, Eawag, Dübendorf
  • Prof. Dr. François Zwahlen, Centre d'Hydrogéologie, Université de Neuchâtel

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 Contact

Prof. Dr. Daniel Hunkeler Centre d'Hydrogéologie
Université de Neuchâtel
Rue Emile-Argand 11 2009 Neuchâtel 9 +41 32 718 25 60 daniel.hunkeler@unine.ch

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