Estimation spatialisée de la lame d’eau drainée à l’échelle parcellaire : apport de la résistivité électrique
Résumé
In the French Beauce region, where the agriculture is very intensive, the groundwater has been degraded for several years by nitrate and pesticides. The work presented here aims at estimating the quantity of water that reaches the basis of the soil profile on a heterogeneous field of about 20 ha. The method was the following: i) we first realised a very precise soil map, with the help of electrical resistivity, ii) the hydric properties of the soil horizons were measured, iii) the quantity of water at the basis of the soil profile was estimated by modelling. The results showed that the heterogeneity of the field induced a difference of 30% between the most conductive soils and the less conductive ones. These results evidenced the necessity of a precise knowledge of soils properties to estimate the risk of degradation of groundwater.
En Beauce, zone de cultures intensives, on observe depuis de nombreuses années une dégradation de la qualité des eaux souterraines par l’accroissement des teneurs en nitrate et en produits phytosanitaires. Dans le cadre de la directive européenne 2000/60/CE, il convient de disposer d’outils permettant une évaluation spatialisée du risque de transfert de ces produits vers la nappe, y compris à l’échelle parcellaire. Les travaux présentés ici concernent l’estimation quantitative de la lame d’eau drainée à la base du sol sur une parcelle hétérogène. La démarche, classique, a consisté à réaliser une carte des sols précises, mesurer les propriétés hydrodynamiques des horizons de sol représentatifs de la parcelle, et estimer, par modélisation, la lame d’eau drainée au cours d’une année hydrologique. L’originalité du travail réside dans l’utilisation de la résistivité électrique, une technologie non destructive pour caractériser, à deux échelles, l’hétérogénéité du milieu. Les travaux s’appuient sur une parcelle d’une vingtaine d’hectares située à Ouarville, en Beauce Chartraine. Malgré sa faible surface, la parcelle analysée est très hétérogène, les sols s’étant développés dans un limon déposé soit directement sur le calcaire, soit sur une couverture d’argile à meulière. La carte des sols a été réalisée sur la base d’une prospection géophysique par MUCEP (dispositif tracté de mesure de la résistivité électrique à trois profondeurs), d’un modèle numérique d’altitude réalisé par GPS, et de l’analyse de 180 sondages pédologiques. Des échantillons de sol non perturbés ont été prélevés dans les horizons de cinq fosses pédologiques et l’on a déterminé leurs propriétés hydrodynamiques au laboratoire par la méthode d’évaporation de Wind. Chaque unité de la carte des sols a été représentée par un profil pédologique synthétique. Le drainage annuel à la base de chaque unité a été simulé grâce au modèle Hydrus 1D sur la base d’un scénario climatique réel (pluie et évapotranspiration issues de la station de Bricy, en Beauce). Nous avons ensuite analysé la variabilité locale de la quantité d’eau drainée, à l’intérieur d’une unité de sol. Les sondages à la tarière ayant montré une très grande variabilité à courte distance du substrat, la variabilité locale a été déterminée à partir d’une prospection géophysique par panneau électrique sur une trentaine de mètres, à une résolution de 10 cm. La lame d’eau drainée a ensuite été recalculée ponctuellement. L’expression cartographique de la quantité d’eau qui arrive annuellement à la base du sol présente une très grande hétérogénéité au sein de la parcelle, avec un écart de l’ordre de 30 % sur le drainage entre les zones les moins filtrantes (187 mm dans les néoluvisols sur argile) et les plus filtrantes (246 mm pour les néoluvisols profonds sur limon). Le panneau de résistivité électrique réalisée sur l’une des unités de sol met en évidence que la succession des horizons, de même que leur épaisseur, varie à très courte distance. La quantité d’eau qui arrive à la base du sol, calculée par l’application du modèle HYDRUS 1D à différentes positions le long du transect, varie de 202 à 223 mm/an. Ces points de drainage élevés représentent autant de zones de fuite potentielles vers la nappe et mettent en évidence la nécessité d’une caractérisation très fine du fonctionnement à l’échelle parcellaire pour estimer les risques de dégradation des eaux souterraines.