L’exploitation de la nappe des GTi et ses conséquences

Évolution des prélèvements d’eau et ses conséquences

La répartition des prélèvements pour l’alimentation en eau potable   et industrielle par département dans l’intégralité de la partie captive de la nappe des GTi et dans sa partie libre au droit du bassin houiller lorrain pour l’année 2010 est résumée dans le tableau ci-dessous.

Répartition des prélèvements effectués dans l’intégralité de la partie captive de la nappe des GTi et dans sa partie libre au droit du bassin houiller lorrain en 2010.
DépartementMillions de m3/anPourcentage du total (en %)
Sarre (Allemagne) 12,97 18,2
Moselle (57) 48,38 68,0
Meurthe-et-Moselle (54) 4,15 5,8
Vosges (88) 5,70 8,0
Total 71,2 100

L’évolution des volumes prélevés sur la période 1968-2010 est présentée sur le graphique qui suit.

Évolution de 1968 à 2010 du total des prélèvements effectués dans l’intégralité de la partie captive de la nappe des GTi, et dans sa partie libre au droit du bassin houiller lorrain (Rapport BRGM/RP-62405-FR)

On constate que le volume total des prélèvements destinés à l’alimentation en eau potable   ou industrielle, et des prélèvements nécessités par l’activité extractive des bassins miniers, a atteint en 1977 un maximum de près de 160 millions de m3. Le graphique ci-dessus indique que 86 millions de m3 correspondaient à « l’exhaure   minière » des exploitations françaises (très majoritairement) et allemandes.

Cette exhaure   minière était liée jusqu’en 2006 à l’exploitation du charbon dans les mines situées sous les grès   du Trias, qui a eu pour conséquence indésirable une baisse parfois très importante (plus de 100 mètres) du niveau de la nappe des GTi au droit du bassin houiller, baisse qui s’est étendue au fil des décennies à la moitié nord de la nappe captive   sous la forme d’un très large cône de rabattement. En effet, les techniques d’exploitations minières mises en œuvre impliquaient le plus souvent l’effondrement volontaire des terrains exploités, dans le but de ne pas laisser de vide dans le sous-sol. Ces effondrements déstructuraient les couches sus-jacentes et permettaient à l’eau de la nappe des GTi de s’infiltrer dans les exploitations minières. Ainsi, au fur et à mesure du développement de l’exploitation du charbon, la quantité d’eau qui s’infiltrait dans les mines et qui devait être pompée pour maintenir les mines au sec a augmenté. L’eau « d’exhaure   minière » ainsi pompée était soit rejetée dans les cours d’eau soit utilisée pour l’alimentation en eau potable   ou industrielle.

À partir du pic de prélèvements de 1977 visible sur le graphique, tandis que les prélèvements destinés à l’alimentation en eau potable   et industrielle restaient stables en moyenne, la part des exhaures minières a diminué régulièrement en raison de la diminution du rythme de l’exploitation minière, jusqu’à s’annuler totalement après la fermeture des mines et l’arrêt des exhaures en 2006. Le volume total prélevé dans la nappe des grès   du Trias inférieur était de 71,2 millions de m3 en 2010.

Entre 1968 et 2000, les niveaux piézométriques mesurés étaient en forte baisse presque partout dans la nappe captive   : d’environ 30 cm/an au sud de la faille de Vittel ; de 90 cm/an à Mirecourt ; de 1,5 m/an en bordure du bassin houiller ; et même de plus de 2 m/an au droit de certaines exploitations minières du bassin houiller. Jusqu’à l’arrêt des exhaures minières, le volume total des prélèvements était très supérieur aux capacités naturelles de renouvellement de la nappe captive   des grès   du Trias inférieur, ce qui avait pour conséquence que le bilan de la nappe était déséquilibré.

Zone de répartition des eaux

Pour tenter de remédier à ce problème de surexploitation de la nappe des GTi, une zone de répartition des eaux (ZRE) a été mise en place dès les années 1980. L’arrêté préfectoral n°1529/2004 du 08/07/2004 de la région Lorraine fixe, pour le département des Vosges, les communes incluses dans une Zone de Répartition des Eaux, et les cotes du toit de la nappe correspondantes (si le forage   n’atteint pas cette cote du toit de la nappe fixée pour chaque commune, il ne capte pas la nappe des GTi et le prélèvement ne relève pas de la réglementation ZRE). Dans la ZRE, les seuils d’autorisation ou de déclaration de prélèvements dans la nappe des GTi sont abaissés (cf. article législation) pour préserver la nappe des grès   du Trias inférieur dans les cantons de Bulgnéville, Charmes, Darney, Dompaire, Lamarche, Mirecourt et Vittel où il existe une insuffisance pérenne de la ressource par rapport aux besoins.

Élaboration de deux Schémas d’Aménagement et de Gestion des Eaux (SAGE)

Depuis l’arrêt des exhaures minières en 2006, la nappe des GTi se reconstitue lentement dans la région du bassin houiller et dans toute la partie nord de la nappe, qui verra ainsi son niveau remonter lentement dans les décennies qui viennent, si les prélèvements n’évoluent pas significativement. Un SAGE (Schéma d’Aménagement de Gestion des Eaux), approuvé le 27 octobre 2017, est dans sa phase de mise en œuvre dans le bassin houiller dans le but de définir une politique locale de l’eau, d’organiser et de planifier l’avenir du bassin en articulant protection des milieux aquatiques et aménagement du territoire.

Dans le secteur de Vittel et Contrexéville (partie extrême sud de la nappe, dans le département des Vosges), le contexte hydrogéologique local défavorable (faible alimentation de la nappe) n’est pas compatible avec l’exploitation actuelle locale de la nappe. C’est pourquoi un SAGE est en cours d’élaboration dans ce secteur des Vosges, de manière à ce que les acteurs locaux du territoire puissent définir ensemble les mesures à prendre pour parvenir à équilibrer le bilan de la nappe sur leur territoire.

Le modèle régional de la nappe des grès   du Trias inférieur (GTi) en Lorraine

En 1995, confrontées à ce problème de baisse continue des niveaux piézométriques de certains secteurs de la nappe des grès   du Trias inférieur, la Région Lorraine, la DIREN Lorraine et l’Agence de l’eau Rhin-Meuse ont confié au BRGM la réalisation d’un modèle hydrogéologique de la nappe des grès   du Trias inférieur. Après plusieurs phases successives de développement et d’amélioration, un modèle opérationnel a vu le jour en 2005 (Vaute et al., 2007).

Ce modèle hydrogéologique de la nappe des grès   du Trias inférieur (GTi) a été développé par le BRGM avec le logiciel MARTHE, et concerne la nappe sur toute sa partie sous couverture et sur sa partie libre dans le bassin houiller. Le modèle est constitué d’une seule couche représentant toute la formation des GTi et est calé en régime transitoire sur la période 1976-2010 au pas de temps annuel.

Le modèle régional prend en compte la partie sous couverture du réservoir, ainsi que trois secteurs en partie libre ne pouvant pas être considérés séparément de la partie sous couverture du réservoir : les affleurements dans le bassin houiller (région de Saint-Avold – Forbach), les affleurements de la région de Phalsbourg – Saverne, et une petite partie des affleurements situés au sud de la région de Vittel – Contrexéville.

Le modèle a permis de mieux comprendre le fonctionnement de la nappe, de calculer le solde entrées d’eau / sorties d’eau pour l’ensemble de la nappe et pour chaque secteur, et de faire des prévisions d’évolution selon différents scénarios. Il a été mis à jour en 2012 (Vaute et al. , 2013) dans le cadre de l’élaboration du SAGE de la nappe des GTi dans le département des Vosges.

Bibliographie

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