Transfert d’eau et de nitrate dans la zone non saturée : comparaison d’une modélisation simplifiée et d’une modélisation à base physique pour

Auteur.e.s

E. Philippe, F. Habets, E. Ledoux, P. Goblet, P. Viennot

Université

École des mines de Paris, Centre de Géosciences, UMR Sisyphe, UPMC/CNRS

DOI
https://doi.org/10.26047/PIREN.rapp.ann.2007.vol44

Il est couramment admis que, lors du transfert de ces nitrates de la surface à la nappe souterraine, les processus bio-physico-chimiques impliquant ce soluté se déroulent essentiellement dans le sol (Baran et al, 2007 ; Hani et al., 2006). Le transport des nitrates à travers la zone non saturée est donc considéré comme conservatif. Puis, des travaux de recherche ont démontré que les vitesses de transfert de ce soluté à travers la zone non saturée sont très lents : de 0.8 à 0.9 m/an (Smith et al., 1970 ; Oakes et al., 1981 ; Barraclough et al., 1994 cités par de Jackson et al, 2006) et 0.6 à 1.25 (Hani et al.,2006) sur Craie, et 0.23 m/an sur Loess (Baran et al., 2007). Une éventuelle source de pollution en nitrates aura donc des effets très différés dans le temps sur la ressource en eau souterraine. Donc, afin de connaître l’influence des pressions anthropiques de type fertilisation excessive et rejets urbains sur la dynamique des nitrates dans un système, ainsi que l’impact réel des mesures entreprises, un travail de modélisation est nécessaire (Hani et al., 2006). Or la modélisation des transferts d’eau et de nitrates à travers la zone non saturée est complexe. Face à une telle complexité du milieu et des phénomènes s’y déroulant, nous utilisons des modèles assez conceptuels pour représenter les transferts d’eau et de polluants dans la zone non saturée à l’échelle de grand bassin. Cette approche à l’avantage d’être peu coûteuse en temps de calcul. Cependant, il n’y a pas vraiment eu de validation de ces approches depuis les travaux de Besbès (1978). Aussi, la question se pose de savoir si le transfert de polluants dans la zone non saturée par le modèle couplé MODCOU est suffisamment réaliste, et en particulier, si les temps de transfert sont proches des valeurs de la littérature et si les résultats se comparent à ceux d’un modèle plus physique. Si ce n’est pas le cas, une adaptation ou un changement du modèle serait nécessaire. De plus, Viavattene (2005) a montré que l’évolution médiane de la concentration des nappes en nitrates est assez bien reproduite par le modèle de bassin MODCOU mais que la RMSE associée est assez forte. Une des raisons pourrait être que le modèle ne prend pas jusqu’à présent en compte les battements de nappe qui peuvent lessiver une partie des polluants contenue dans la zone non saturée, et modifier ainsi en partie la dynamique des transferts, comme l’a montré Flipo (2006). Ainsi, nous voulons dans tous les cas faire évoluer la modélisation des transferts dans la zone non saturée pour prendre en compte ces battements de nappes. Et pour cela, nous souhaitons comparer notre modèle conceptuel à un modèle à bases physiques, tel que METIS disponible au sein des équipes du PIREN-Seine (Goblet 2007).