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title: "Eaux souterraines et projets d’infrastructure : de la contrainte à la ressource"
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date_published: 2023-03-21
date_modified: 2023-03-22
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  - Eaux souterraines
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# Eaux souterraines et projets d’infrastructure : de la contrainte à la ressource

![Eaux souterraines et projets d’infrastructure : de la contrainte à la ressource](https://www.systra.com/wp-content/uploads/2023/03/groundwater_4-1.jpeg)

**Le 22 mars 2023 s’ouvre à New York la Conférence des Nations Unies sur l’eau, dans un état d’urgence sans précédent. Cet événement n’est que le deuxième organisé sur ce thème par l’institution internationale depuis la fin des années 1970. Critique, la période l’est à plusieurs égards et il n’est pas nécessaire d’être un expert pour s’en rendre compte : le changement climatique fait peser une tension chaque année plus importante sur les ressources en eau. On parle de « stress hydrique ». En ce début d’année 2023, l’Europe est touchée par un épisode de sécheresse très inquiétant. En février 2023, la France a connu sa plus longue période sans pluie jamais enregistrée^(1) pour un hiver, quelques mois à peine après un été marqué par des épisodes de sécheresse d’une intensité inégalée. Un défi de taille, qui amène à se tourner de plus en plus vers une ressource aussi mal comprise qu’essentielle : les eaux souterraines.**

![dsc_0801](https://www.systra.com/wp-content/uploads/2023/03/dsc_0801-scaled.jpeg)

_Gruta do Lago Azul- Brésil_

L’insécurité vis-à-vis des ressources en eau touche aujourd’hui plus de 2
milliards de personnes selon les Nations Unies^(2) . Si nos modes de vie restent
à l’identique, cela pourrait en concerner 6 milliards dans les décennies à venir
^(3) . De plus, la consommation d’eau a augmenté de 600 % sur le dernier siècle,
deux fois plus vite que la population^(4) .

Au-delà de la consommation humaine,
**les eaux souterraines remplissent des fonctions cruciales pour les écosystèmes**
, en soutenant les habitats humides de surface. Ces environnements fournissent
un habitat critique pour une large gamme d’espèces végétales et animales. Ils
jouent aussi un rôle important dans le maintien de la qualité de l’eau, en
filtrant les polluants et en minimisant les effets de l’artificialisation^(5)
des sols et d’autres activités humaines. Ils sont enfin essentiels à la
résilience au changement climatique, en agissant comme des éponges naturelles.

Dans le contexte de projets d’infrastructure, les eaux souterraines ont souvent
été considérées par les ingénieurs comme une contrainte géotechnique à prendre
en compte lors de la conception et de la réalisation des travaux souterrains.
Cependant, ces eaux sont avant tout des ressources vitales à protéger. Par
conséquent, l’intégration de la dimension hydrogéologique est de plus en plus
sollicitée dès les phases amont des projets, afin d’identifier et de quantifier
les risques et contribuer à assurer la durabilité des projets à long terme.

^(1) Sécheresse : 32 jours sans pluie en France, record battu \| Météo-France
^(2) Organisation des Nations Unies, Rapport mondial des Nations Unies sur la
mise en valeur des ressources en eau 2021 : la valeur de l’eau. UNESCO, Paris.
^(3 )World Economic Forum^(4) Water.org (https://fr.weforum.org)

^(5)Transformation d’un sol naturel par des actions de l’urbanisation et de
l’expansion des infrastructures, pouvant entraîner son imperméabilisation totale
ou partielle.

### Une ressource rare et qui se raréfie

Pourquoi, sur une planète recouverte à 70 % d’eau, des dizaines de milliers de
personnes doivent-elles encore vivre avec moins de 5 litres par jour ? Si
l’eau-substance est bien omniprésente, l’eau-ressource, un bien économique
exploitable, est, elle, bien plus rare !

**Sur le volume total d’eau présent sur Terre, l’eau douce ne représente que 2,5 %, et nous ne pouvons en utiliser que moins de 0,4 %**
. Le reste nous est inaccessible, soit gelé, soit trop profondément enfoui dans
les sols. Les aquifères (réservoirs d’eaux souterraines) stockent en effet 97 %
de toute l’eau douce disponible sur Terre.

![dscn3309](https://www.systra.com/wp-content/uploads/2023/03/dscn3309.jpeg)

_Source du Lez – France_

L’irrégularité dans la distribution spatiale ou temporelle des ressources en eau
rend leur accès difficile et coûteux pour un grand nombre de personnes. Ce
problème de disponibilité en eau a, de plus, été fortement aggravé par les
phénomènes de contamination de l’eau, qui ont connu une croissance alarmante ces
dernières décennies, en particulier dans les grandes métropoles.

La rareté de l’eau est également amplifiée par deux facteurs : des modèles
économiques basés sur une consommation effrénée des ressources naturelles, et
les impacts croissants du changement climatique sur le cycle de l’eau.

En effet, l
**‘augmentation de la population et de l’intensification des productions industrielle et agricole implique une demande croissante et entraîne une surexploitation des ressources naturelles disponibles**
, d’où la diminution des réserves d’eau douce dans de nombreuses régions du
monde. La surexploitation des nappes phréatiques au-delà de leur capacité de
recharge naturelle entraîne des conséquences à court, moyen et long terme sur
les niveaux d’eau souterraine, en favorisant l’intrusion d’eau saline dans les
zones côtières ainsi que la subsidence des sols^(6) , ce qui peut affecter les
bâtiments et les infrastructures.

Le stress hydrique en surface et les sécheresses de plus en plus intenses font
porter un lourd tribut aux eaux souterraines qui se retrouvent de plus en plus
sollicitées, alors même que leur capacité de rechargement est mise à mal par les
mêmes phénomènes climatiques.

^(6)La subsidence est un lent affaissement de la surface de la croûte terrestre.

### Les effets du changement climatique sur le cycle de l’eau et les solutions de résilience basées sur la nature

La demande croissante en ressources en eau et les défis environnementaux
découlant du changement climatique nécessitent une adaptabilité de tous les
secteurs économiques. Pour l’ingénierie, cette nécessité se double d’une
injonction à trouver des solutions innovantes permettant l’exécution de nos
projets de manière durable.

Dans ce contexte, plusieurs facteurs se croisent et s’alimentent pour amplifier
les effets en chaîne du changement climatique sur la ressource et le cycle de
l’eau, on peut citer :

- Des précipitations plus intenses et plus rares, et donc moins efficaces pour
  le rechargement effectif des nappes phréatiques ;
- Les hausses des températures provoquent l’assèchement des sols, mettent en
  péril les réserves d’eau disponibles pour la vie des végétaux (l’eau verte) et
  accentuent l’évaporation et le ruissellement au détriment du
  réapprovisionnement des aquifères. Cette « eau verte » constitue d’ailleurs
  l’une des limites planétaires considérées comme franchies^(7 );
- L’augmentation des taux de ruissellement au détriment de la recharge des
  aquifères, qui favorise la récurrence des inondations et leurs conséquences
  catastrophiques. Trois quarts des désastres environnementaux récents sont liés
  à l’eau, ce qui représente quelque 700 milliards de dollars en pertes
  économiques sur les 20 dernières années.

**Comprendre le fonctionnement et suivre l’état des systèmes d’eaux souterraines est indispensable si l’on veut pouvoir protéger les milieux aquatiques **
(zones humides, sources, mares et autres types de cours d’eau de surface
alimentés par l’eau souterraine). La réhabilitation de ces environnements
humides est la pierre angulaire de la résilience climatique et le fondement
d’une ingénierie de solutions basées sur la nature. En exploitant le pouvoir de
stockage – pas seulement de l’eau car ces sont également des puits de carbone
importants – et d’épuration des processus naturels des écosystèmes, ces
solutions peuvent aider à restaurer et à protéger des composantes vitales du
cycle de l’eau, telles que la filtration et la purification et le stockage de
l’eau souterraine, tout en préservant les écosystèmes et les habitats naturels.

De plus, ces solutions sont susceptibles de générer une chaîne d’incidences
positives, telles que la réduction des risques d’inondations et d’érosion des
sols, l’amélioration de la qualité de l’eau et la préservation de la
biodiversité.

![groundwater_1](https://www.systra.com/wp-content/uploads/2023/03/groundwater_1-1024x685.jpeg)

_Gruta da Pratinha – Brésil_

^(7)Wang-Erlandsson, L., Tobian, A., van der Ent, R.J. et al. A planetary
boundary for green water. Nat Rev Earth Environ 3, 380–392 (2022).
https://doi.org/10.1038/s43017-022-00287-8

### Contrainte ET ressource

Dans le cadre des projets d’infrastructure, l’eau souterraine est une contrainte
bien connue, et pas seulement des hydrogéologues. Elle est un risque essentiel à
prendre en compte dès la phase d’avant-projet. Mais ce risque a deux facettes :
le risque des eaux sur le chantier, et le risque que fait courir le chantier à
la ressource en eau.

L’approche de l’eau souterraine comme une contrainte fait pleinement partie des
risques géotechniques. Elle fait l’objet de bien des attentions car elle peut
entraîner une liquéfaction des sols, être à l’origine d’inondations en sous-sol,
provoquer le glissement des terrains, le tassement des sols en cas de surpompage
ou encourager des phénomènes d’érosion régressive, entre autres.

**Mais, dans une approche vertueuse et durable des opérations d’infrastructure, l’eau souterraine doit dans le même temps être considérée comme une ressource à préserver. J’insiste sur la temporalité de cette prise en compte qui, pour être efficace, doit être intégrée le plus en amont possible dans la gestion des projets**
. Les travaux souterrains (excavations, insertions de structures enterrées,
drainage de nappes, etc.) peuvent impacter les eaux souterraines de manière
temporaire ou permanente, et plusieurs façons :

- Par un effet barrage, en créant des barrières et des obstacles à leur
  écoulement naturel ;
- Par le rabattement de nappes, par gravité ou par pompage pour l’assèchement
  des terrains, pouvant affecter la direction d’écoulement, les niveaux des eaux
  souterraines, et donc leur fonction de soutien aux écosystèmes de surface ;
- Par la création de chemins pour l’infiltration de la pollution de surface vers
  les nappes profondes.

La prise en compte de la préservation des eaux souterraines est aujourd’hui
ciblée par les obligations réglementaires découlant des lois sur l’eau. Le cadre
réglementaire dépend fortement du pays mais certains principes sont immuables :
une approche fondée sur la gestion des risques et le principe de précaution, une
évaluation et la proposition de mesures d’atténuation de l’impact tout au long
du projet, une stricte conformité réglementaire, l’adoption de bonnes pratiques,
et, de plus en plus, un objectif de restauration des eaux souterraines et des
espaces naturels qui en dépendent. Surtout dans des zones déjà urbanisées, les
projets d’infrastructures deviennent ainsi l’occasion de “réparer” les dommages
causés par le passé aux écosystèmes. En mettant en œuvre, depuis la conception,
une bonne gestion des eaux pluviales, une renaturation des espaces verts et la
création de corridors écologiques, la restauration/création de mares et zones
humides en ciblant des zones à tendance naturelle à débordement de nappe, etc.
Dans de nombreux projets, la dimension de préservation de la ressource et de
restauration des services écosystémiques est déjà partie intégrante du cahier de
charges, comme l’a montré l’exemple du projet High Speed 2^(8) au Royaume-Uni.

**Le travail le plus essentiel d’un hydrogéologue est de caractériser la ressource. Connaître cet élément invisible pour le prendre en compte est au cœur de ses missions**
. C’est un objectif qui fait écho à celui mis en avant par l’ONU dans ses
recommandations pour une meilleure prise en compte des eaux souterraines :
connaître pour permettre de préserver^(9) . Associé à l’amont du projet,
l’hydrogéologue va pouvoir contribuer à penser les opérations dans le sens de la
résilience des écosystèmes en travaillant sur les deux volets risques/ressources
et ainsi sécuriser le projet et les milieux naturels.

**En proposant des modèles conceptuels et numériques basés sur des données ad hoc, l’hydrogéologue rend visible l’invisible et permet d’anticiper le comportement des aquifères et leur réaction dans le temps**
. Mais dans le cadre de projets d’infrastructure ses missions ne se cantonnent
pas à la modélisation : l’hydrogéologue, en plus de réaliser les dossiers
réglementaires relatifs aux lois sur l’eau, conçoit les modalités de réduction
de l’impact des opérations et celles liées à la restauration de milieux
naturels. Trames vertes et bleues^(10), corridors écologiques, zones humides, il
travaille en partenariat avec d’autres professionnels pour les aider à concevoir
et restaurer des écosystèmes aquatiques.

8 https://www.systra.com/projects/ligne-a-grande-vitesse-hs2/

9 Rapport mondial des Nations Unies sur la mise en valeur des ressources en eau
2022 : Eaux souterraines : rendre visible l’invisible. UNESCO, Paris

10 La trame verte et bleue (TVB) est une démarche qui vise à maintenir et à
reconstituer un réseau d’échanges pour que les espèces animales et végétales
puissent, comme l’homme, circuler, s’alimenter, se reproduire, se reposer, etc.,
et assurer ainsi leur cycle de vie. La trame verte et bleue porte l’ambition
d’inscrire la préservation de la biodiversité dans les décisions d’aménagement
du territoire, contribuant à l’amélioration du cadre de vie et à l’attractivité
résidentielle et touristique.

## Exemples de modélisations hydrogéologiques 3D et 2D

![3d-2-transparent](https://www.systra.com/wp-content/uploads/2023/03/3d-2-transparent-1024x622.png)

![e270efb3-eb89-44c6-bd50-721e16613148](https://www.systra.com/wp-content/uploads/2023/03/e270efb3-eb89-44c6-bd50-721e16613148-300x236.png)

**Chez SYSTRA, ce champ d’expertise est considéré le plus en amont possible des projets. Notre équipe dédiée intervient sur toutes les dimensions, de la caractérisation des aquifères à la modélisation des nappes, jusqu’aux interactions avec les écosystèmes en surface, en fournissant un appui technique salutaire aux équipes de conception et une assistance règlementaire lors de l’instruction des projets auprès des autorités de régulation. À la croisée d’une bonne maîtrise des risques et d’une gestion durable des chantiers, l’hydrogéologie est un savoir-faire précieux qui donne un supplément d’utilité à nos opérations, à utiliser sans modération**
.

\*Crédits photos -Gruta do Lago Azul- Brésil et Gruta da Pratinha – Brésil –
Frédéric Bizet