Prise en compte du battement de nappe dans la modélisation du transfert de nitrates sur le bassin de la Seine.

DOI
https://doi.org/10.26047/PIREN.rapp.ann.2008.vol41

Dans le modèle couplé STICS-MODCOU, la modélisation des flux à travers la zone non saturée repose sur les travaux de Besbès (1978) qui a montré qu’il était possible d’assimiler les transferts d’eau dans ce milieu à la cascade de Nash (Nash, 1960). Pour son application sur le bassin de la Seine, Gomez en 2002 a adapté cette cascade pour permettre la prise en compte des contaminants passifs. Dans son approche, on considère que l’essentiel des réaction bio physicochimiques impliquant ce type de solutés se déroulent dans le sol (Baran et al., 2007; Serhal et al., 2006). Le transfert à travers la zone non saturée est donc considéré comme conservatif. On a donc dans cet outil de modélisation un module de transfert d’eau et de solutés à travers la zone non saturée simplifié, et peu coûteux en paramètres et en temps de calcul. On peut cependant s’interroger sur la pertinence d’une telle approche puisque le transfert d’eau n’a jamais été validé depuis Besbès et aucune validation concernant les transferts de solutés conservatifs n’a été mise en évidence jusqu’à présent. De plus, il n’est pas sûr que ce modèle simple soit capable de modéliser les spécificités propres à la zone non saturée crayeuse, qui constitue plus de 60% du domaine non saturé du bassin de la Seine. Ce milieu est en effet caractérisé par une double porosité, matricielle et de fractures. Des interactions complexes entre les flux circulant dans ces deux milieux peuvent intervenir, ce qui rend difficile la modélisation des transferts d’eau et de solutés dans ce type de zones non saturées (Jackson et al., 2006). Enfin, un effet piston a été mis en évidence dans ce type de milieu : le temps de transfert des nitrates est lent (environ un mètre par an (Serhal et al., 2006), mais les variations de niveau de nappe suite à d’intenses précipitations sont rapides (de l’ordre de quelques jours (Headworth, 1972). Nous avons donc souhaité tester la pertinence de notre modèle conceptuel en le comparant à un modèle à bases physiques, Metis (Goblet, 2007). Les premiers résultats obtenus nous ont permis d’améliorer notre schéma simplifié, en prenant en compte un volume d’eau liée plus réaliste, dépendant de la profondeur de la nappe, et calculé à partir des relations de Van Genuchten. Dans un second temps, nous avons intégré un module de battement de nappe dans notre modèle de zone non saturée.