Modèle hydrodynamique de la nappe rhénane
La nappe rhénane est un vaste système hydrologique, subissant l'influence de nombreux facteurs :
- alimentation par les pluies (pluies efficaces),
- apports latéraux par infiltration en bordure des Vosges ou de la Forêt Noire,
- échanges avec les cours d'eau qui peuvent drainer ou alimenter la nappe,
- prélèvements par pompage pour des usages domestiques, industriels ou agricoles.
Afin de pouvoir évaluer l'importance des différents phénomènes qui affectent la nappe, on simule son fonctionnement sur ordinateur. Cette simulation mathématique, appelée modélisation hydrodynamique, est ajustée par "calage" sur une piézométrie connue de la nappe ; elle permet de quantifier l'écoulement des eaux souterraines et d'établir ainsi un bilan hydrologique.
Pour reproduire au mieux l'écoulement des eaux, ce modèle hydrodynamique doit être alimenté par des données nombreuses et fiables sur la piézométrie de la nappe, la hauteur et le débit des cours d'eau, les prélèvements d'eaux souterraines par pompage, etc.
Une des grandes difficultés de la réalisation d'un modèle hydrodynamique transfrontalier réside dans le recueil, l'harmonisation et la synthèse de ces données, gérées par divers organismes de part et d'autre du Rhin.
Les bilans hydrologiques calculés par ce modèle, tel que par exemple le bilan hydrologique calculé en situation de basses-eaux de septembre 1991, dans le cadre de l’opération transfrontalière de modélisation hydrodynamique permettent de constater l'importance primordiale des échanges entre la nappe et les cours d'eau. Ceux-ci représentent plus de 70% des entrées (par infiltration des cours d’eau) et des sorties (par drainage de la nappe), alors que les pluies ne contribuent qu’à hauteur de 2% des infiltrations à cette période. Les prélèvements représentent par ailleurs une part importante du bilan, soit 20% des sorties, sans cependant remettre en cause, à ce jour, le renouvellement de la nappe rhénane. En situation de moyennes et hautes eaux, l'importance des apports par les précipitations peut atteindre 15 à 20 %.
L’exploitation du modèle hydrodynamique peut fournir diverses données sur la nappe rhénane, qui peuvent être valorisées sous forme de cartes, dans un système d'information géographique, et mis à disposition des décideurs pour la gestion et la protection de la ressource. On peut citer à titre d’exemple, les documents cartographiques suivants :
- Carte de la profondeur du toit de la nappe par rapport au sol, permettant d'identifier les zones de remontées de nappe à l'échelle régionale ou la profondeur minimale de forage d’un puits, d'évaluer la vulnérabilité de la nappe
- Carte de l'épaisseur de l'aquifère, permettant d’apporter les éléments d’information indispensables pour les modélisations de propagation de pollutions
- Carte simplifiée des directions générales d'écoulement , permettant notamment, en cas de pollution accidentelle, de déterminer les captages d’alimentation en eau potable susceptibles d’être contaminés, à l'aval hydraulique de la zone concernée.
Ce modèle hydrodynamique régional constitue également un référentiel technique de base pour la réalisation d'études locales et de travaux de modélisation à une échelle beaucoup plus fine. En retour, les nouvelles données acquises dans le cadre de ces études sont intégrées dans le modèle de base, lors de mises à jour régulières, et permettent ainsi son actualisation et sa validation permanente.
