• EAU-Quantité, dédié à l’évaluation et à la prévision de la disponibilité de la ressource ;
• EAU-Qualité, consacré au suivi et à l’anticipation de l’évolution des contaminants.
Ces jumeaux viennent compléter ceux du projet JANUSS, qui étudient la qualité de l’air et les échanges atmosphériques au niveau des zones humides.
JUNEAU alimente les bases de données structurées dans le cadre du projet DATA, les jeux de données et les modèles utilisés dans le projet PREDICTIONS, ainsi que la définition du cahier des charges et l’expertise métier pour le projet JUMEAUX NUMÉRIQUES.
Il repose sur une approche multi-échelle croisant piézométrie, hydrogéochimie, modélisation numérique et intelligence artificielle, dans une logique de science ouverte et de développement de services numériques accessibles.
Un territoire laboratoire : la nappe libre de Beauce
La Beauce constitue un aquifère stratégique pour l’alimentation en eau du territoire Centre-Val de Loire. Elle est cependant soumise à de fortes pressions agricoles, climatiques et urbaines.
Le projet s’appuie sur :
- les bases de données existantes (ADES, BSS),
- les plateformes issues du programme PIVOTS (O-ZNS, DECAP),
- un réseau d’observation renforcé combinant données historiques, campagnes de terrain et capteurs en continu.
Mieux caractériser la ressource en eau souterraine
JUNEAU s’articule autour de trois objectifs prioritaires :
- Acquérir les données nécessaires à l’évaluation quantitative de la ressource en eau souterraine.
- Améliorer les connaissances sur le fonctionnement hydrogéologique régional, ainsi que sur la présence, le transfert et le comportement de contaminants anthropiques (notamment nitrates et pesticides).
- Optimiser le suivi quantitatif et qualitatif des eaux souterraines, en vue de leur intégration dans des jumeaux numériques prédictifs.
L’élaboration du jumeau Quantité : recensement des piézomètres pouvant nourrir les modèles en données
© BRGM
Suivi en temps réel : vers une carte dynamique de la nappe
En 2023, les travaux de terrain réalisés dans le cadre de JUNEAU ont permis :
- la finalisation des campagnes piézométriques sur les nappes de Pithiviers et d’Étampes, en périodes de basses eaux (janvier) et hautes eaux (mai) ;
- l’optimisation de la carte piézométrique de la nappe libre de Beauce, véritable squelette du jumeau EAU, afin de permettre sa réactualisation dynamique à partir de points clés instrumentés ;
- l’installation de sondes mesurant en continu les niveaux d’eau et certaines variables de qualité (notamment les nitrates) sur plusieurs sites pilotes.
Ces données alimentent désormais une carte piézométrique actualisée en quasi-temps réel, permettant de visualiser l’état de la nappe et d’améliorer la calibration des modèles.
Une sectorisation pour mieux comprendre le fonctionnement de l’aquifère
Une analyse complète des données de qualité disponibles sous ADES, du traitement des signaux piézométriques ainsi que des données issues de la BSS a permis de réaliser un travail de sectorisation, essentiel pour le développement des jumeaux numériques, et d’identifier des zones à comportement hydrogéologique homogène. La majorité de la zone d’étude présente un fonctionnement homogène lié à la formation de Pithiviers à l’affleurement.
Toutefois, plusieurs secteurs se distinguent par des caractéristiques hydrogéologiques spécifiques. C’est notamment le cas du secteur sud, influencé par la Loire, du secteur est, en contact avec les sables et grès de Fontainebleau, de Brie et de l’Éocène, et du secteur sud-est, situé sous les sables et argiles de Sologne dans la forêt d’Orléans.
Simuler l’évolution de la ressource
Le jumeau EAU-Quantité vise à anticiper l’évolution du niveau de la nappe grâce à des approches innovantes mobilisant des modèles hydrogéologiques numériques traditionnels, neuronaux (intelligence artificielle) ou hybrides. Il permettra d’évaluer les impacts locaux du changement climatique, d’anticiper les risques de sécheresse ou d’inondations de nappe, ou encore d’estimer la disponibilité future de la ressource.
L’objectif ? Fournir des outils opérationnels d’aide à la décision pour les gestionnaires et les acteurs du territoire.
Exemples de mesures pour la concentration en nitrates
© BRGM
Suivre la qualité de l’eau souterraine
La qualité des eaux souterraines, en particulier vis-à-vis des nitrates d’origine agricole, constitue un enjeu majeur.
Les travaux réalisés ont permis l’analyse de la variabilité spatiale et temporelle des concentrations en nitrates, l’identification de profils de comportement différenciés, et la mise en évidence de zones plus sensibles nécessitant un suivi renforcé.
Des développements spécifiques ont été engagés :
- Affinement des spécifications pour une sonde in situ de mesure des pesticides ;
- Définition d’un plan expérimental pour tester des sondes nitrates ;
- Installation de sondes nitrates en continu sur trois sites pilotes de Beauce, dont le site O-ZNS de Villamblain.
Ces avancées constituent les fondations du futur jumeau EAU-Qualité, qui permettra par exemple de modéliser et simuler la migration des polluants et de soutenir la durabilité des activités agricoles.
Un projet collaboratif
Le BRGM assure la coordination scientifique et apporte son expertise en hydrogéologie. Les travaux de modélisation et le suivi du site expérimental sont menés par l’ISTO (CNRS). L’ICMN contribue quant à lui à la caractérisation et à la fiabilisation des capteurs via la plateforme DECAP.
Plusieurs partenaires issus du territoire participent également au projet, notamment l’entreprise SDEC pour la fourniture de sondes de mesure, ainsi que le GABOR 45 qui contribue au lien avec les pratiques agricoles.
Vers des services numériques utiles aux territoires
JUNEAU cherche à produire des services numériques concrets pour les acteurs locaux : cartes interactives de la nappe, prévisions saisonnières des niveaux d’eau, indicateurs sectoriels de qualité, outils d’aide à la décision pour une gestion durable et anticipative de la ressource…
Ces services sont progressivement déployés dans le cadre du programme JUNON.
Responsables scientifiques :
BRGM, 3 avenue Claude Guillemin, BP36009
45100 Orléans
France
BRGM, 3 avenue Claude Guillemin
45100 Orléans
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