Modélisation de la contamination nitrique de la nappe des calcaires de Champigny : Application à la protection des captages prioritaires de la fosse de Melun et de la basse vallée de l'Yerres

Modelling of nitrogenous contamination in Champigny's limestone aquifer : Application to protection of priority well-fields in “Melun depression” and in the lower Yerres valley

• Auteur / Autrice : Sandra Bellier
• Direction : Patrick Goblet, Emmanuel Ledoux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hydrologie et hydrogéologie quantitatives
• Date : Soutenance le 08/11/2013
• Etablissement(s) : Paris, ENMP
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de géosciences (Fontainebleau, Seine et Marne) - Centre de Géosciences
• Jury : Président / Présidente : Philippe Renard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrick Goblet, Emmanuel Ledoux, Nathalie Dörfliger, Jean-Marie Mouchel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marc Benoît, Alain Dupuy
• DOI : 10.70675/c0efdbedz5a52z46c7zad8fz3ec4f5b080be

Mots clés

Mots clés contrôlés

Eaux souterraines

Yerres, Vallée de l' (France)

Eaux souterraines -- Pollution

Teneur en nitrates

Hydrogéologie

Modèles mathématiques

Mots clés libres

Hydrogéologie

Modélisation

Pertes en rivières

Contamination azotée

Zone contributive

Zones d'actions pertinentes

Hydrogeology

Modelling

River-aquifer interactions

Nitrogenous contamination

Contributory zone

Relevant action areas

Résumé

Cette thèse s'intéresse à la modélisation de la contamination nitrique de la nappe des calcaires de Champigny, ressource stratégique pour l'alimentation en eau potable de l'Île-de-France et pour laquelle plusieurs champs captants ont été identifiés comme prioritaires. Le couplage d'un modèle agronomique STICS et d'un modèle hydrogéologique MODCOU permet de modéliser le transfert des nitrates résultant des pratiques agricoles à travers l'hydrosystème.La mise en place de MODCOU sur la zone d'étude a nécessité d'apporter des modifications au logiciel afin de représenter le fonctionnement de l'hydrosystème comportant des singularités hydrogéologiques. L'application du modèle entre 1971 et 2011 a montré l'importance des échanges nappes-rivières dans le fonctionnement de la nappe et particulièrement sur les bassins d'alimentation des captages (BAC) prioritaires, préalablement identifiés lors d'études antérieures. Pour prendre en compte ces échanges dans la modélisation de la contamination nitrique, un module évaluant les concentrations en rivières par bassin versant a été développé et permet de reproduire l'évolution de la contamination du passé à l'actuel et de réaliser par la suite des scénarios prospectifs.Le développement d'une méthodologie spécifique a permis d'identifier les zones les plus contributives à l'alimentation des captages. Elles se révèlent être situées essentiellement le long des cours d'eaux et représentent un peu moins de la moitié de la superficie des BAC. La mise en rapport des zones d'alimentation principale et de la rapidité du transfert permet de déterminer les zones d'actions prioritaires les plus pertinentes sur lesquelles des mesures de protection pourraient être plus spécifiquement appliquées

This thesis focuses on modelling of the nitrogenous contamination in Champigny's limestone aquifer. This groundwater is a strategic resource for Ile-de-France drinking water supply where several well-fields have been identified as a priority. The coupling of an agronomic model (STICS) and a hydrogeological model (MODCOU) enables to simulate the transfer of nitrates through the hydrosystem resulting from agricultural practices.The implementation of MODCOU on the study area has required improvement of the software for better representing distinctive features of the hydrosystem. The application of this model from 1971 to 2011 shows the importance of exchanges between rivers and aquifers in order to capture aquifer functioning and particularly the behaviour of the well field's water supply basins identified in previous studies. To integrate these exchanges in the modelling of nitrogenous contamination, a module assessing concentrations in rivers has been developed for each catchment and enables to reproduce the evolution of contamination from the past to the present and subsequently realize forward-looking scenarios.The development of a specific methodology enabled to identify the most contributory areas for well-field supply. Results show that these areas are located essentially along streams and represent a little less than half of the area of the well field's water supply basins. The linking between the main recharge area and the transfer velocity enables to determine the most relevant priority action areas on which protective measures could be more specifically applied.