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AH2D – Environnement, 32 Boulevard Paul Vaillant Couturier 93100 MONTREUIL Tél : +33 (0)1 48 51 54 18 – Fax : +33 (0)1 48 51 36 89 – Mail : [email protected] S.A.R.L. au capital de 64 848 Euros – RCS Bobigny SIRET 430 250 688 000 24 Syndicat des Eaux de Landifay-et-Bertaignemont et de Le Hérie-La-Vieville Phase 1 : Caractérisation des contextes géologique et hydrogéologique et délimitation du BAC

SSoommmmaaiirree

I Préambule ...... 6 I.1 Introduction ...... 6 I.2 Objectifs...... 6 I.3 Bibliographie...... 6 II Caractéristiques du captage...... 7 II.1 Localisation...... 7 II.2 Caractéristiques techniques ...... 7 II.2.1 Equipement...... 7 II.2.2 Essais de débit ...... 8 II.3 Usage ...... 8 III Contexte géologique ...... 10 III.1 Contexte régional...... 10 III.2 Description des formations ...... 11 III.3 Aperçu structural ...... 12 III.4 Coupe géologique du secteur ...... 13 IV Contexte hydrogéologique ...... 14 IV.1 Contexte général ...... 14 IV.2 Piézométrie ...... 14 IV.2.1 Sens des écoulements et gradient...... 14 IV.2.2 Piézométrie affinée ...... 15 IV.2.3 Suivi des fluctuations sur le forage de Landifay-et-Bertaignemont ...... 16 IV.2.4 Fluctuations et historiques piézométriques...... 17 IV.2.5 Zone non saturée ...... 20 IV.2.6 Paramètres hydrodynamiques ...... 20 IV.2.7 Ouvrages ...... 21 V Qualité des eaux...... 23 V.1 Ouvrages du secteur...... 23 V.2 Analyses...... 23 V.2.1 Nitrates ...... 23 V.2.2 Chlorures ...... 24

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V.2.3 Pesticides...... 24 V.2.4 Bactériologie ...... 25 VI Contexte hydrologique ...... 26 VI.1 Eaux de surface...... 26 VI.2 Station de suivi des précipitations...... 26 VI.3 Pluviométrie ...... 26 VI.4 Pluie efficace...... 27 VI.4.1 Calcul de l’ETP...... 27 VI.4.2 Calcul de l’ETR et de la RU ...... 28 VI.4.3 Calcul de la pluie efficace...... 28 VI.5 Relation entre réseau de surface et nappe...... 29 VII Délimitation de l’aire d’alimentation du captage...... 30 VII.1 Zone d’appel et isochrones ...... 30 VII.2 Aire d’alimentation ...... 31 VII.3 Bilan du bassin versant défini ...... 32 VII.4 Qualité de l’eau...... 33 VIII Conclusion de la phase 1 ...... 34 VIII.1 Contexte naturel ...... 34 VIII.2 Qualité de la ressource ...... 34 VIII.3 Aire d’alimentation...... 34

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Liste des tableaux

Tableau 1: Localisation du captage de Landifay-et-Bertaignemont ...... 7 Tableau 2: Coupes technique et géologique du captage de Landifay-et-Bertaignemont...... 7 Tableau 3: Volumes produits et rendement sur la période de 2003-2008...... 8 Tableau 4: Fluctuations de la nappe au droit du captage ...... 16 Tableau 5: Informations piézomètriques dans le secteur ...... 17 Tableau 6: Fluctuations de la nappe de la Craie...... 18 Tableau 7: Captages AEP dans le secteur captant la nappe de la craie...... 21 Tableau 8: Captages AEP dans le secteur concerné par un suivi qualité...... 23 Tableau 9:Analyses sur le puits de la Ferme de la Bretagne...... 24 Tableau 10: Caractéristiques des stations météo utilisées...... 26 Tableau 11: Cumuls annuels des précipitations aux stations de St-Quentin et de Fontaines... 27 Tableau 12: Calcul de la RU ...... 28 Tableau 13: Calcul de l’ETR...... 28 Tableau 14: Calcul de la pluie efficace ...... 29 Tableau 15: Extensions des isochrones sur le captage de Landifay-et-Bertaignemont ...... 31 Tableau 16 : Bilan du bassin hydrogéologique du captage de Landifay-et-Bertaignemont (année 2005)...... 33

Liste des figures

Figure 1: Coupe géologique du département de l’ [9] ...... 10 Figure 2: Suivi du niveau statique sur le captage de Landifay-et-Bertaignemont par la SAUR ...... 16 Figure 3: Chroniques de la nappe de la Craie sur le piézomètre 00506X0005 () ..... 19 Figure 4: Chroniques de la nappe de la Craie sur le piézomètre 00665X0016 (Bois-les- Pargny) ...... 19 Figure 5: Chroniques de la nappe de la Craie sur le piézomètre 00654X0014 ().... 20

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Liste des annexes (recueil séparé)

ANNEXE 1 : Plan de localisation ANNEXE 2 : Coupe technique et géologique du captage de Landifay ANNEXE 3 : Résultats des essais de débit sur le captage de Landifay ANNEXE 4 : Carte et coupes géologiques ANNEXE 5 : Fracturation supposée ANNEXE 6 : Piézomètrie du BRGM ANNEXE 7 : Campagne piézométrique 7-8 Avril 2010 ANNEXE 8 : Localisation des piézomètres du réseau AESN dans le secteur de Landifay ANNEXE 9 : Zone Non Saturée (ZNS) ANNEXE 10 : Localisation et nature des ouvrages dans le secteur ANNEXE 11 : Périmètres de protection dans le secteur ANNEXE 12 : Localisation des ouvrages –Qualité des eaux brutes ANNEXE 13 : Fonctionnement hydrologique et hydraulique ANNEXE 14 : Carte de l’aléa érosion ANNEXE 15 : Cumuls mensuels des précipitations sur la période de 2000 à 2009 sur deux stations météo ANNEXE 16 : Evolution des cumuls annuels des précipitations sur les deux stations ANNEXE 17 : Pluies efficaces mensuelles sur les deux stations météo ANNEXE 18 : Comparaison des pluies efficaces et des pluies brutes mensuelles ANNEXE 19 : Evolution des pluies efficaces sur les deux stations ANNEXE 20 : Relation entre la nappe de la craie et les pluies efficaces ANNEXE 21 : Zone d’appel ANNEXE 22 : Bassin d’alimentation du captage ANNEXE 23 : Bassin d’alimentation réduit (Zone d’alimentation potentielle + zone d’alimentation principale)

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I Préambule

I.1 Introduction Le captage du Syndicat des Eaux de Landifay-et-Bertaignemont et de Le Hérie-la- Viéville alimente ces deux communes. Il présente une concentration en nitrates proche de la norme de 50 mg/l. La loi sur l’eau de décembre 2006 a renforcé les dispositifs de gestion de la ressource en créant des zones de protection des aires ou bassins d’alimentation des captages (BAC). I.2 Objectifs L’étude a trois objectifs : • caractériser la ressource et définir le bassin d’alimentation du captage (BAC) sur la base des connaissances disponibles du contexte géologique, hydrogéologique et naturel du captage ; • réaliser une étude de vulnérabilité de l’aire d’alimentation du captage ; • caractériser les pressions notamment agricoles sur le BAC permettant de définir une stratégie à mettre en place sur les zones les plus vulnérables. I.3 Bibliographie Documents consultés [1] Rapport de l’Hydrogéologue Agrée, P.CELET,1992 ; [2] Essais de débit sur le forage de reconnaissance et sur le forage définitif, 1992, VAUTHRIN FORAGE ; [3] Rapport de l’Hydrogéologue Agrée V.FURRY, 1993 ; [4] Dossier préliminaire à la définition des périmètres de protection du captage, ANTEA 1996 ; [5] Suivi de la qualité des eaux brutes, DDASS 02 ; [6] Arrêté préfectoral définissant les périmètres de protection du captage, 2000 ; [7] Essais de pompage sur le captage, 1992 ; [8] Syndicat de basin versant de la Serre aval, Etude de lutte contre le ruissellement, STUCKY, 2008 ; [9] Atlas Hydrogéologique de l’Aisne, 1983 ; [10] Phase 1 et 2 de l’Atlas Hydrogéologique de l’Aisne ré-actualisé ; [11] Photos aériennes ; [12] Cartes géologiques de Saint Quentin, et de et leurs notices associées [13] Volumes prélevés jusqu’en 2009 (AEP, Industries, Agricultures) pour le département de l’Aisne (AESN) ; [14] Rapports des Hydrogéologues Agréés des différents captages AEP de l’Aisne (DDASS 02) ; [15] Rapports annuels du délégataire de la SAUR de 2003 à 2008 [16] Informations des banques de données de Météo-, Ades, Aspic, Hydro, Infoterre, BD Cavité, BD Mouvements de terrain et Bassin Seine-Normandie (BRGM) .

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II Caractéristiques du captage

Le Syndicat des Eaux de Landifay-et-Bertaignemont et Le Hérie-la-Viéville dessert ces deux communes via le captage de Landifay-et-Bertaignemont. La population concernée est d’environ 645 habitants (ASPIC 2009). II.1 Localisation L’ouvrage est situé au lieu-dit La Vallée des Bouleuses sur la commune de Landifay-et- Bertaignemont, en bordure d’une vallée sèche au pied d’un coteau (Annexe 1). Tableau 1: Localisation du captage de Landifay-et-Bertaignemont

Dénomination N° de l’indice du Coordonnées Référence Nom du propriétaire courante BRGM LAMBERT II étendu cadastrale

Syndicat des Eaux de Captage de Landifay- X :692 388 m Section ZI Landifay-et- 0066-1X-0041 et-Bertaignemont Y : 2 234 659 m Parcelle n°28 Bertaignemont et Le Hérie-la-Viévielle

II.2 Caractéristiques techniques

II.2.1 Equipement L’ouvrage a été exécuté en 1992 par l’entreprise VAUTHRIN FORAGES (52) par la méthode du rotary. Il a été équipé comme suit (Figure 1 et Tableau 2) :

Tableau 2: Coupes technique et géologique du captage de Landifay-et-Bertaignemont

Profondeur Coupe technique Profondeur Coupe géologique

Tube plein avec cimentation, diamètre interne 0 à 2,5 m Limons crayeux 0 à 20 m/TN 800 mm Cimentation de 0 à 14 m Craie blanche du 2,5 m à 23 m Sénonien inférieur Tube crépiné à ouverture de 20 dixièmes, diamètre 20 à 45 m/TN 600 mm, massif filtrant en gravier de Gironde 4/8 à Craie du Turonien 23 à 45 m partir de 15 m supérieur

Le captage est équipé de deux pompes immergées à 42 mètres de chacune de 25 m3/h.

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II.2.2 Essais de débit En 1992, plusieurs essais de débit ont été réalisés lors de la réalisation du forage de reconnaissance puis sur le forage définitif (Tableau de l’Annexe 3). Sur le forage de reconnaissance, trois pompages ont été effectués en septembre 1992 : • un pompage de quatre paliers enchaînés d’une heure sauf le dernier palier de deux heures à débits croissants (de 11,5 à 37 m 3/h) avec un rabattement compris entre 0,165 et 1,055 m ; • un pompage de trois paliers enchaînés d’une durée de ½ h chacun avec un rabattement compris entre 1,7 et 7,9 m ; • un pompage continu d’une durée de 50h30 à débit constant de 29,3 m 3/h avec un rabattement final de 0,72 m. Sur le forage définitif, trois pompages ont été réalisés en octobre 1992 : • un pompage de cinq paliers enchaînés d’une heure chacun sauf le dernier de 20 minutes à débits croissants (de 26,5 à 128,6 m 3/h) avec un rabattement compris entre 0,45 et 25,6 m ; • un pompage de quatre paliers enchaînés d’une heure chacun à débits croissants (de 24 à 137 m 3/h) avec un rabattement compris entre 0,125 et 1,18 m; • un pompage continu d’une durée de 51h à débit compris entre 140 et 100 m 3/h avec un rabattement final de 0,70 m. Sur ces deux derniers essais, la productivité de l’ouvrage est excellente et le débit critique semble pas atteint. La transmissivité calculée sur la base de ces données est de l’ordre 4.10 -2 m²/s. Le débit spécifique atteint lors du dernier pompage continu sur le forage est de 143 m 3/h/m. II.3 Usage Le Syndicat a confié l’exploitation du captage de Landifay-et-Bertaignemont à la société SAUR en affermage jusqu’en 2014. Le captage permet l’alimentation en eau potable des communes de Landifay-et- Bertaignemont et Le Hérie-la-Vieville. Une interconnexion de secours existe entre Landifay- et-Bertaignemont et le captage AEP de Monceau-le-Neuf. Tableau 3: Volumes produits et rendement sur la période de 2003-2008

Année 2003 2004 2005 2006 2007 2008

Nombre de branchement 257 257 257 257 254 257

Volumes annuels produits 56 574 64 042 39 767 42 952 47 861 37 908 (m 3)

Moyenne/jour (m 3) 155 175 109 118 131 -

Rendement 57 70 66 84 70 67

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D’après la DUP, le débit de prélèvement ne pourra pas excéder 70 m 3/h et 300 m 3/j. Le rendement réseau en 2007 s’établit autour de 70 % ce qui est significatif de pertes conséquentes. En 2007, on dénombre 148 branchement sur la commune de Landifay-et-Bertaignemont et 106 à Le Hérie-la-Viéville. L’eau est traitée par chlore gazeux avant sa mise en distribution. Le forage se situe à environ 2 mètres sous le terrain naturel. En 2001 et 2003, le puits a été inondé suite à une remontée du niveau de la nappe conséquence d’événements pluvieux importants. Les rapports du délégataire de la SAUR depuis 2003 ne font état d’aucun problème de colmatage.

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III Contexte géologique

III.1 Contexte régional Ce système est décrit par les cartes géologiques au 1/50 000 de Vervins et Saint-Quentin (Annexe 4a). Le secteur de Landifay-et-Bertaignemont est caractérisé par un vaste plateau crayeux entaillée par de nombreux vallons secs et appartient au bassin versant du Péron. Le département de l’Aisne où se localise le captage de Landifay-et-Bertaignemont s’inscrit dans la partie septentrionale du Bassin Parisien. La structure géologique de la région se caractérise par la superposition de terrains sédimentaires du Secondaire et du Tertiaire. Le pendage général des couches vers le Sud et l’érosion ont fait apparaître trois ensembles principaux : • le Primaire et le Jurassique qui apparaissent dans l’angle Nord-Est du département : le socle cambrien affleure vers ; • le Crétacé (le Secondaire) largement représenté par la craie, présent jusqu’au Nord et Nord-Est du département ; • le Tertiaire rencontré essentiellement dans le Sud du département à partir de . Il subsiste encore des lambeaux de sables du Thanétien au Nord (, Lemé, Puisieux-et-Clanlieu) disséminés sur les plateaux crayeux. Figure 1: Coupe géologique du département de l’Aisne [9]

Cette coupe géologique notamment entre Laon et Hirson bien qu’étant décalée vers l’Est par rapport au secteur de Landifay-et-Bertaignemont, est représentative de la géologie que l’on retrouve sur le plateau crayeux de Landifay-et-Bertaignemont.

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Les fonds de vallées sont recouverts par les alluvions du Quaternaire (vallée de l’Oise, vallée de la Serre, vallée du Péron…). Le plateau crayeux est plus ou moins recouvert par des dépôts plus limoneux du Quaternaire. Plus à l’Est, la dégradation des formations crayeuses est à l’origine de dépôts de formations résiduelles argileuses (avec ou sans silex). Ces formations résiduelles sont observées aux niveaux des coteaux des vallées humides vers , Franqueville, . III.2 Description des formations

Crétacé Le plateau est constitué des formations crayeuses du Crétacé regroupant les étages du Sénonien et du Turonien. La craie du Sénonien se caractérise par une craie blanche, sans silex et se présente en bancs réguliers massifs et souvent diaclasée. Cette formation présente principalement trois faciès : • Craie blanche sans silex pouvant contenir des plaquettes de calcite recristallisée, elle est souvent fragmentée. Ce faciès est le plus rencontré. • Craie jaunâtre ou grisâtre, plus dure en bancs discontinus ; • Craie phosphatée que l’on retrouve vers le captage de Landifay-et-Bertaignemont vers l’ancienne exploitation de la carrière située à environ 500 mètres au sud du captage. Cet étage est le plus développé du Crétacé et son épaisseur peut dépasser 300 mètres dans le Sud du département. Le contact entre la craie du Sénonien et du Turonien supérieur est très progressif. La craie du Turonien supérieur est constituée d’une craie à silex ; elle contient de gros silex noirs disposés en bancs réguliers et horizontaux. Généralement couverte par la craie du Sénonien, elle apparaît dans les vallées à l’Est (Montigny-sous-Marle, ) et au Nord-Est du secteur vers Sains-Richaumont, Marfontaine. Sur le plateau, elle est recouverte d’un épais manteau de limon loessique. La craie est affectée d’une fracturation plus ou moins développée. Cette fracturation est plus développée au droit des vallées et des vallons secs, lorsque la craie affleure. La formation du Turonien moyen et inférieur affleure localement en bordure des formations alluviales dans les vallées du Vilpion, de la Brune et de Beaurepaire, au Nord-Est du captage. Cette formation sur laquelle reposent les craies du Sénonien et du Turonien supérieur est constituée par des argiles vertes ou bleuâtres : les Dièves. Cette formation argileuse disparaît plus au Sud vers Laon pour laisser place à une craie marneuse (Figure 2).

Eocène Des formations de l’Eocène surmontent localement les formations crayeuses. Il s’agit des Sables de Bracheux essentiellement (Thanétien supérieur), de 10 à 20 mètres d’épaisseur. Ce sont des sables blancs localement grésifiées en partie supérieure. Ils affleurent au niveau des buttes (Bois-les-Parigny, Puisieux-et-Clanlieu, , Vervins).

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Recouvrement La formation de recouvrement largement représentée dans le secteur est constituée par les limons loessiques. Leur épaisseur totale peut-être importante parfois supérieure à 7 mètres. Cette formation est essentiellement observée plus à l’Est du plateau au niveau de Sains- Richaumont, Colonfay, Le Sourd. Les formations résiduelles argileuses à silex ou non sont retrouvées plus à l’Est vers Rougeries, Franqueville, Voulpaix. Ces formations sont issues de la craie turonienne.

Quaternaire

Les vallées humides sont constituées d’alluvions anciennes et récentes. Les alluvions modernes sont composées de limons et argiles sableuses avec localement des dépôts tourbeux pouvant être importants. Les alluvions anciennes se composent de graviers et sables grossiers silico-calcaires issus de l’érosion des terrains environnants. III.3 Aperçu structural [9], [11},[12] (Annexe 5) Le socle de la région, qui affleure au niveau des Ardennes, est marquée par de nombreuses déformations structurales issues de l’orogenèse hercynienne et de la tectonique alpine (plissements, failles) qui se répercutent sur les formations sédimentaires plus récentes. Les niveaux repères comme les Argiles de Gault et les Dièves sont marquées par des plis à grand rayon de courbure. La région est marquée par un pendage général des assises du Nord-Est vers le Sud-Ouest. Le pendage est plus important qu’au centre de Paris du fait de la position en bordure du Bassin Parisien : le pendage est estimé à 5 pour mille pour les Marnes du Turonien. L’orientation dominante hydrographique d’Est en Ouest (vallée de l’Oise, la Serre) pourrait être due à des accidents ou déformations de même type que l’anticlinal de Rocroi, structure ardennaise d’orientation Est/Ouest située à l’Est de Hirson. L’existence d’un dôme localisé au Nord (vers Vervins) orienté Est/Ouest fait apparaître en position anticlinale les Dièves du Turonien inférieur dans la haute vallée du Vilpion et de ses affluents et la craie à silex du Turonien supérieur entre Puisieux-et-Clanlieu et Sains- Richaumont. L’accident majeur de la région est une faille légèrement curviligne qui se retrouve de St-Quentin à et qui surélève le compartiment Nord d’une quinzaine de mètres. Ce soulèvement expliquerait le décapage des limons dans le secteur de Landifay-et- Bertaignemont. Les principales directions structurales soulignées par l’hydrographie sont N 50° à N°60 Est, N 115, la direction N°90 Est (Vallée de la Serre, Vallée de l’Oise). L’interférence entre ces différentes orientations se retrouve dans la topographie caractérisée par un réseau dense de vallons secs (Annexe 12) : la topographie est influencée par la fracturation.

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III.4 Coupe géologique du secteur Les coupes schématiques présentées en Annexe 2b illustrent le contexte géologique et hydrogéologique du secteur. Orientées Nord-Est/Sud-Ouest et Nord-Ouest/Sud-Est, elles passent par le captage de Landifay-et-Bertaignemont. Les niveaux piézométriques de Hautes- Eaux (2001) et Basses-Eaux (2005) y sont reportés. Le captage se situe au niveau d’un talweg sec. Dans le secteur immédiat du captage la craie blanche sans silex affleure. Les limons loessiques sont retrouvés au niveau des buttes. La craie blanche à silex n’affleure pas au voisinage du captage, mais elle est retrouvée plus à l’Est du captage au niveau des vallées (Marfontaine, Rougeries). Les Dièves (Marnes bleues et vertes du Turonien inférieur) affleurent au Nord et à l’Est du plateau de Landifay-et-Bertaignemont au niveau des vallées humides (Vilpion, la Brune, Beaurepaire). Le captage de Landifay-et-Bertaignemont n’atteint pas cette formation mais à partir de 30 mètres la craie devient de plus en plus marneuse. Un forage de 93 mètres a été réalisé au niveau de l’ancienne exploitation de craie phosphatée situé au Sud du captage. Des incohérences au niveau de la coupe géologique de cet ouvrage sont retrouvées. D’après la notice géologique de Vervins, ce captage aurait atteint les Dièves aux alentours de 37 m NGF, alors que d’après la coupe géologique récupérée sur Infoterre, à partir de cette profondeur la craie retrouvée est une craie blanche compacte. D’après les différentes sources (BD Mouvement de terrain, BD Cavité), il n’existerait pas de cavités d’origine naturelle qui traduisent la présence d’indices karstiques et potentiellement de zones d’engouffrement. La plupart des cavités recensées sont d’origine anthropique et correspondent à des anciennes exploitations de carrières de la craie le plus souvent mais aussi du sable Thanétien.

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IV Contexte hydrogéologique

IV.1 Contexte général L’ensemble des formations de la craie (Séno-turonienne) constitue le principal aquifère de la région. Cette ressource est présente sur la quasi-totalité du département à l’exception des Ardennes et de la région Nord-Est de la Thiérache où la craie a été érodée. Cet aquifère est une nappe libre dans la moitié Nord du département et devient captive au Sud de Laon sous les dépôts du Tertiaire. Au niveau du secteur de Landifay-et-Bertaignemont, la nappe est libre. Ce réservoir se caractérise par une double porosité : une porosité d’interstice et une porosité de fissure. La porosité fissurale est prépondérante et conditionne l’écoulement de la nappe. Le substratum de la nappe de la Craie est formé par les Argiles de Gault, argiles noires à intercalations sableuses lenticulaires. En réalité dans le secteur de Landifay-et- Bertaignemont, cet aquifère de la craie est scindé en deux par les marnes du Turonien inférieur (Dièves) et l’on distingue la nappe du Cénomanien dans la partie inférieur et la nappe de la craie (Séno-Turonien) dans la partie supérieure. La nappe captée par le forage de Landifay-et-Bertaignemont correspond à la nappe Séno-Turonienne. La fissuration de la craie se développe préférentiellement dans les couches affleurantes et correspond aux axes des vallées. Le degré de fissuration de la craie diminue avec la profondeur, la craie devient de plus en plus compacte ce qui fait considérer que le mur « réel » de la nappe se situerait en fait entre 30 et 50 mètres de profondeur où la perméabilité de fissure s’atténue fortement [9]. L’alimentation de l’aquifère est assurée par l’infiltration et la percolation des pluies efficaces au travers des terrains de recouvrement ou directement au travers de la craie. IV.2 Piézométrie

IV.2.1 Sens des écoulements et gradient Les informations piézométriques ([10]) présentées correspondent à deux situations : Basses-Eaux, (2005), et Hautes-Eaux (2001-2002). Cette piézométrie a été élaborée par le BRGM (Annexe 6). La carte des Hautes-Eaux est issue de la carte piézométrique élaborée en 2001 au 1/250 000 des bassins Artois-Picardie et Seine-Normandie. En outre, des niveaux mesurés en 2002 supérieurs à ceux mesurés durant cette campagne ont été pris en compte. Cette carte a été ensuite affinée afin d’obtenir une échelle de restitution 1/50 000. La carte des Basses-Eaux a été effectuée de manière synchrone durant la période octobre-novembre 2005. L’échelle à laquelle ces cartes piézométriques ont été réalisées et la densité de points disponibles ne permettent pas toujours de tenir compte de variations locales. L’écoulement de la nappe est fortement influencé par le rôle drainant des vallées humides (les vallées de l’Oise, du Péron, du Vilpion et ses affluents), créant ainsi une crête piézométrique au Nord au niveau de et de Colonfay en basses eaux comme en hautes eaux ainsi qu’à l’Ouest de Landifay-et-Bertaignemont. De nombreuses sources, exutoires de

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la nappe, sont présentes, notamment dans les vallées où les Dièves Turoniennes affleurent au pied des versants des vallées (Nord-Est au niveau des affluents de l’Oise et Est au niveau du Vilpion et de ses affluents). La nappe est alors peu profonde et en période de Hautes-Eaux, peut provoquer des inondations par remontée de nappe. Sur l’ensemble de la zone d’étude, la nappe s’écoule en suivant une direction générale du Nord-Est vers le Sud-Ouest dans le sens du pendage des formations géologiques en basses- eaux comme en hautes-eaux. Le gradient est en moyenne de 1 % dans le secteur amont (Nord-Est) et diminue en direction du Sud et atteint au niveau de Landifay-et-Bertaignemont une valeur de 0,4 %. L’évolution de ce paramètre est du à la variation de l’épaisseur de la craie, de plus en plus importante en direction du Sud. Au niveau du captage de Landifay-et-Bertaignemont la nappe s’écoule du Nord-Est en direction du Sud Ouest. L’ouvrage se trouve dans une zone de convergence des écoulements de la nappe en direction du Péron, axe drainant. Le bassin versant souterrain (bassin hydrogéologique) représenté sur l’annexe 6 ne correspond pas au bassin versant souterrain du captage mais correspond à la partie de l’aquifère dont l’écoulement s’écoule vers le même exutoire.

IV.2.2 Piézométrie affinée (Annexes 7) Lors de la réunion du 25 Mars 2010, il a été décidé d’effectuer une campagne piézométrique permettant d’identifier les éventuels apports des vallées sèches dans le secteur Nord/Ouest de Landifay-et-Bertaignemont. 19 puits ont été visités le 7 et 8 Avril 2010, le lendemain de journées pluvieuses. Sur les 19 puits,16 puits concernent la nappe de la craie, les 3 autres puits situés à Parpeville captent une nappe perchée dans les sables Thanétien. D’après les personnes rencontrées, de nombreux puits subsistent dans le secteur ; beaucoup sont non utilisés voire scellés. Dans le secteur trois puits sont utilisés : • le puits de la Ferme de Bertaignemont pour les volailles, • le puits de la Ferme de la Bretagne pour l’abreuvement des vaches, • le puits de la Ferme de la Maison Rouge () pour le traitement des sols, • le puits n°12 pour le traitement des sols. Trois puits dans le secteur n’étaient pas répertoriés dans la base Infoterre : • le puits de la Ferme de Harbes (), scellé et non utilisé, • le puits de la Ferme de Wiermont (Origny-sainte-Benoite), non scellé et non utilisé, • un puits (Puits n°16), situé dans la Vallée de Guise (Origny-Sainte-Benoite), non scellé et non utilisé d’après un agriculteur du secteur. Les mesures piézométriques réalisées lors de la campagne de terrain ont montré une situation de basses eaux. Le sens général de la nappe du Nord/Est vers le Sud/Ouest est

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retrouvé. Il existe un axe de drainage au niveau de Landifay-et-Bertaignemont à l’Ouest du captage. Au niveau de la Vallée Maurice au Nord-Ouest de Landifay-et-Bertaignemont se localiserait un axe de divergence des eaux souterraines. La localisation de cet axe est à prendre avec précaution car elle est basée sur la mesure d’un seul captage (Puits n°16). En outre les captages n’ont pas été nivelés, un simple repérage géographique a été effectué.

IV.2.3 Suivi des fluctuations sur le forage de Landifay-et-Bertaignemont Les fluctuations au droit des captages ont pu être appréhendées grâce au suivi du niveau statique par l’exploitant. Figure 2: Suivi du niveau statique sur le captage de Landifay-et-Bertaignemont par la SAUR

Variation du niveau de nappe Le Herie

0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 8 9 9 i. . i. . i. . i. . i. . . . 6 6 0 8 0 0 9 9 9 9 tr i tr i tr i tr i tr i i i 0 -0 s- -0 - s- -0 0 -0 -0 tr tr tr tr tr tr tr - n r v v r i l- t v er e er e er e er e er e e e r i a o n a a i p o 1 3 1 3 1 3 1 3 1 3 1 3 av ju m n ja m m ju se n -0,00 -2,00 -4,00 -6,00 -8,00

Profondeur -10,00 -12,00 -14,00

Les fluctuations peuvent atteindre 12 mètres lors d’épisodes pluvieux particulièrement importants comme cela a été le cas durant la période 2001-2003. Le puits est alors inondé.

Tableau 4: Fluctuations de la nappe au droit du captage

Niveau de la nappe Niveau de la Etat de la nappe en m/ sol nappe en m NGF

Niveau statique 12,46 66,54 lors de la foration

Plus Hautes Eaux 0,25 78,75 (mesurées sur 9 ans)

Plus Basses Eaux 10,91 68,09 (mesurées sur 9 ans)

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IV.2.4 Fluctuations et historiques piézométriques Trois ouvrages localisées dans le secteur sont utilisés comme piézomètre de suivi de la nappe de la craie (réseau BRGM du bassin Seine Normandie) (Annexe 8). Le piézomètre 0056-6X-0005 situé sur la commune de Le Sourd est localisé à l’amont hydrogéologique du captage de Landifay-et-Bertaignemont à proximité de la crête piézométrique. Les deux autres ouvrages, localisés de part et d’autre de l’axe de drainage constitué par la vallée du Péron, sont situés en aval hydrogéologique par rapport au captage de Landifay-et-Bertaignemont. L’un se situe sur la commune de Parpeville (0065-4X-0014), l’autre sur la commune de Bois- lès-Pargny (0066-5X-0016). Tableau 5: Informations piézomètriques dans le secteur

Niveau HE et BE du niveau Altitude Profondeur de Période Indice Commune Fréquence piézométrique m / m NGF (m) l’ouvrage (m) d’enregistrement Date des mesures

11,71-20,12 / 154,39 – 145,98 00506X0005 Le Sourd 165 24,5 1974-2010 3/05/2001- 20/02/2000

Mensuelle Bois-les- 43,05 - 67,6 / 94,15 - 69,6 00665X0016 137 175 1974-2010 puis Pargny journalière 18/04/2001 - 17/04/1993

51,23- 68,86 / 82,30 - 64,67 00654X0014 Parpeville 133 67,6 1974-2010 02/02/1995 - 31/10/1996

Source :site du Bassin Seine-Normandie – BRGM et Ades Ces trois ouvrages sont implantés sur le plateau crayeux. Les chroniques disponibles sur ces ouvrages s’étendent de 1974 à Février 2010 et permettent de déterminer la tendance de la nappe sur 36 ans. Les informations du réseau piézométrique du Bassin Seine Normandie ont un pas de temps mensuelle au début de la période d’enregistrement puis journalière par la suite. D’après ces données, il apparaît que les fluctuations du niveau piézométrique de la nappe au niveau des plateaux peuvent atteindre 17 mètres dans le cas d’années très humides comme cela a été le cas sur la période 2001-2003. Les fluctuations sont moins importantes sur le piézomètre le Sourd car il se situe à proximité d’une vallée où la nappe est à faible profondeur ; par ailleurs ce piézomètre se situe sur une crête piézomètrique. D’après le BRGM, ce piézomètre est régulièrement à sec. Aucune information sur les coupes géologiques et techniques des ouvrages ne sont disponibles. L’amplitude moyenne des fluctuations diffère d’un point à l’autre et est plus faible dans les zones de vallées qu’en zone de plateau : le battement de la nappe, différence entre les Hautes-Eaux et Basses-Eaux, est maximal sous les plateaux où il peut dépasser la dizaine de mètres. L’évolution de la piézométrie sur chaque ouvrage se corrèle bien : les différentes périodes de hautes-eaux et basses-eaux sont retrouvées sur les trois piézomètres :

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• les étiages les plus importants dans les années 1976/1977 ; 1995/1998 et 2004/2007 ; • les recharges les plus importantes dans les années 1994 et 2001/2003. L’évolution de la nappe montre les variations annuelles liées aux périodes de pluviométrie : les périodes d’étiage se situent en Avril-Novembre et les périodes de recharge de Novembre à Avril.

Tableau 6: Fluctuations de la nappe de la Craie

Niveau de la nappe Niveau de la Variation du niveau de Ouvrage Etat de la nappe Date mesures m/ sol nappe en m NGF nappe en m / NS actuel

Niveau statique 18,66 147,44 - 21/02/2010 actuel (NS actuel)

Plus Hautes Eaux Le Sourd 11,71 154,39 + 6,95 03/05/2001 (mesurées sur 36 ans)

Plus Basses Eaux 20,12 145,98 - 1,46 20/02/2000 (mesurées sur 36 ans)

Niveau statique 60,33 76,87 - 21/02/2010 actuel (NS actuel)

Plus Hautes Eaux Bois les 43,05 94,15 +17,28 18/04/2001 Pargny (mesurées sur 36 ans)

Plus Basses Eaux 67,6 69,6 -7,27 17/04/1993 (mesurées sur 36 ans)

Niveau statique 65,02 68,51 - 21/02/2010 actuel (NS actuel)

Plus Hautes Eaux Parpeville 51,23 82,30 +13,79 02/02/1995 (mesurées sur 36 ans)

Plus Basses Eaux 68,86 64,67 -3,84 31/10/1996 (mesurées sur 36 ans)

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Figure 3: Chroniques de la nappe de la Craie sur le piézomètre 00506X0005 (Le Sourd)

Date des mesures

74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 00 02 04 06 08 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 0 0 0 0 0

/02/1 /02/1 /02/1 /02/1 /02/1 /02/1 /02/1 /02/1 /02/1 /02/1 /02/1 /02/1 /02/1 /02/2 /02/2 /02/2 /02/2 /02/2 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 11,5

12,5

13,5

14,5

15,5

16,5

17,5 Profondeur(m) 18,5

19,5

20,5

Figure 4: Chroniques de la nappe de la Craie sur le piézomètre 00665X0016 (Bois-les-Pargny)

94

89

84

Cote NGF 79

74

69 19/03/74 19/03/76 19/03/78 19/03/80 19/03/82 19/03/84 19/03/86 19/03/88 19/03/90 19/03/92 19/03/94 19/03/96 19/03/98 19/03/00 19/03/02 19/03/04 19/03/06 19/03/08

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Figure 5: Chroniques de la nappe de la Craie sur le piézomètre 00654X0014 (Parpeville)

79

74 Cote NGF Cote

69

64 12/02/74 12/02/76 12/02/78 12/02/80 12/02/82 12/02/84 12/02/86 12/02/88 12/02/90 12/02/92 12/02/94 12/02/96 12/02/98 12/02/00 12/02/02 12/02/04 12/02/06 12/02/08 12/02/10

IV.2.5 Zone non saturée L’épaisseur de la zone non-saturée a été obtenue par déduction à partir de la piézométrie de la nappe et de la topographie du secteur (Annexe 9). La période de hautes eaux est retenue en raison de la profondeur moins importante de la nappe, sa vulnérabilité étant alors accrue. La profondeur de la nappe est comprise entre 20 et plus de 50 mètres sous les plateaux. Elle diminue très rapidement sur les flancs du plateau pour devenir inférieure à 10 mètres voire nulle dans les vallées et vallons secs. Les vallées principales (Oise et Péron) et certaines vallées sèches sont soumises au risque d’inondation par remontée de nappe en cas de fortes recharges comme en 2001. Le captage de Landifay-et-Bertaignemont est concerné par ce phénomène.

IV.2.6 Paramètres hydrodynamiques Les paramètres permettant de décrire l’aquifère sont définis grâce aux essais de pompage réalisés sur le forage d’essai et sur le captage définitif ainsi que sur le captage AEP de Monceau-le-Neuf. La transmissivité est de 3.10 -1 m²/s pour le captage AEP de Monceau-le-Neuf situé dans la vallée du Péron et environ 4.10 -2 m²/s pour le captage AEP de Landifay-et-Bertaignemont, implanté en vallée sèche. Sous les plateaux, la transmissivité est comprise entre 10 -4 m²/s et 10 -3 m²/s (Atlas de l’Aisne). Ces valeurs de transmissivités correspondent à des débits spécifiques supérieurs à 100 m3/h/m sous les vallées et inférieures à 10 m 3/h/m sous les plateaux. A partir de la transmissivité et de l’épaisseur mouillée estimée de l’aquifère, la perméabilité dans l’environnement du captage peut être définie et est proche de 1.10 -3 m/s. La géologie structurale joue un rôle important dans l’écoulement souterrain et entraîne une variation de la perméabilité de la craie dans l’espace.

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Le coefficient d’emmagasinement n’a pas fait l’objet de mesures. D’après les rapports consultés des hydrogéologues agréés, le coefficient d’emmagasinement est assimilable à la porosité soit 0,02 (nappe libre).

IV.2.7 Ouvrages Les ouvrages recensés autour du captage sont cartographiés sur l’Annexe 10. Parmi ces ouvrages figurent : • plusieurs sources situées dans les vallées, certaines sont captées (Source de Wiege-Faty) ; • plusieurs captages AEP : forage de Marfontaine, forage de Le Sourd, forage de Colonfay, forage de Faucouzy ; • des puits et forages particuliers et des anciens puits communaux ; • des puits agricoles • des pompes à chaleur. Les ouvrages les plus proches de Landifay-et-Bertaignemont se situent à plus de 1,5 kilomètres de distance, il s’agit de puits de particuliers sur la commune de Landifay-et- Bertaignemont et des puits AEP (dont un seul est en fonctionnement) de Faucouzy. Ce captage AEP de Faucouzy alimente également le Syndicat des Eaux de Landifay-et- Bertaignemont et Le Hérie-la-Viéville en cas de besoin. Tableau 7: Captages AEP dans le secteur captant la nappe de la craie

Captage Localisation Profondeur (m) Communes alimentées

00506X0001 Colonfay 29,80 Colonfay

Haution, La Vallée au Blé, Le Sourd, 00506X0008 Le Sourd Leme, Voulpaix

Wiege-Faty, Audigny, Flavigny-le-Grand, 00506X0032 Wiege-Faty Source Monceau sur Oise, , Puisieux-et- Clanlieu, Romery

00661X0040 Monceau-le-Neuf et Monceau le Neuf, Landifay-et-

00661X0033 (Abandonné) Faucouzy Bertaignemont (secours)

Mont d’Origny, Origny sainte Benoite, 00653X0102 Ribemont 45 Parpeville, Pleine Selve, , Ribemont, , Villiers-le-Sec

Marfontaine, Berlancourt, , Cilly, Franqueville, Housset, La Neuville- Housset, Lugny, Montigny-sous-Marle, 00662X0020 Marfontaine 15 Rogny, Rougeriue, Sains-Richaumont, Saint-Gobert, Saint Pierre les Franqueville, ,

Bois-les-Pargny, Chatillons les Sons, 00666X0044 Chatillon-les-Sons 30 Sons et Ronchères

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Les périmètres de protection des ouvrages AEP du secteur sont cartographiés en Annexe 11.

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V Qualité des eaux

Les données présentées sont issues de la base de données de ADES (eau brute) et les analyses réglementaires réalisées par la DDASS dans le cadre du suivi des captages d’eau potable. Les eaux du captage de Landifay-et-Bertaignemont font l’objet d’un traitement par chlore gazeux. V.1 Ouvrages du secteur Afin d’avoir un aperçu général de l’évolution de la qualité de la nappe dans le secteur, plusieurs ouvrages AEP faisant l’objet d’un suivi sont pris en compte (Annexes 12) Tableau 8: Captages AEP dans le secteur concerné par un suivi qualité

Altitude du forage / Période de suivi de Identification du forage profondeur de l’ouvrage l’ouvrage Forage AEP de Landifay-et- alt : 79 mètres / Bertaignemont 1992-2009 prof : 45 mètres 00661X0041 Forage AEP de Le Sourd alt : 150 mètres / 1962-2009 00506X0008 prof : 14 mètres Forage AEP de Colonfay alt : 160 mètres / 1963-2008 00506X0001 prof : 30 mètres Forage AEP de Marfontaine alt : 115 mètres / 1964-2008 00662X0020 prof : 15 mètres Source captée de Wiege-Faty alt : 122 mètres / 1971-2009 00506X0032

V.2 Analyses (Annexes 12) L’eau de la nappe de la craie a un faciès bicarbonaté calcique et moyennement minéralisé (conductivité supérieure à 550 µS/cm).

V.2.1 Nitrates Les analyses disponibles ne sont pas suffisamment fréquentes pour observer d’éventuelles variations saisonnières. Le puit de la Ferme de la Bretagne situé sur la commune de Puisieux-et-Clanlieu (N° BSS 00661X0004) localisé au Nord à l’amont hydraulique du captage, possède également quelques analyses. Les concentrations élevées en nitrates y sont retrouvées.

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Tableau 9:Analyses sur le puits de la Ferme de la Bretagne

Date des mesures Nitrates (mg/l) Chlorure (mg/l) Remarque 18/01/2007 48,8 55 Avant l’installation d’une 12/04/2007 43,6 79 pompe à chlore 16/10/2008 37,5 30,5 Installation d’une pompe à 31/03/2010 29,9 48 chlore Le puits de la Ferme de Bertaignemont est concerné par un suivi de la qualité de l’eau mais il n’existe pas de mesures sur le paramètre nitrate. Les captages ont une profondeur différente et sont tous concernés par la présence de nitrates. Avant 1973, la teneur en nitrate sur les captages AEP était aux alentours de 15 mg/l et restait constante, hormis sur le captage de Colonfay où les teneurs étaient plus importantes et fluctuaient d’une année sur l’autre. Les teneurs en nitrates sur le captage de Le Sourd fluctuent mais de façon beaucoup moins importantes. Ces fluctuations peuvent être potentiellement liées à la proximité de la nappe et au battement de la crête piézomètrique. Depuis les années 1973, la concentration en nitrates ne cesse d’augmenter. Les teneurs en nitrates s’approchent de 50 mg/l sur l’ensemble du bassin versant souterrain. La concentration sur le captage AEP de Châtillon-les-Sons, en aval hydraulique, est proche de 40 mg/l, sur celui de Ribemont, appartenant à un sous-bassin souterrain voisin, les teneurs sont élevées mais restent constantes depuis 1996, aux alentours de 35 mg/l. L’environnement de ces captages est à vocation agricole.

V.2.2 Chlorures Les concentration en chlorures ont tendance à suivre la même évolution que les nitrates : lorsque la teneur des nitrates baisse celle des chlorures également. A partir des années 1973, la teneur en chlorure augmente jusqu’à atteindre en 2009 des teneurs avoisinants 20 mg/l sur les captages de Landifay-et-Bertaignemont, Marfontaine et Wiege-Faty. Une corrélation linéaire semble exister entre ces deux ions. Cette corrélation se retrouve sur quatre piézomètres (Tavaux-et-Pontséricourt, Couvion-et-Catilon, Juvincourt-et-Damary, Juvigny) situés hors du secteur d’étude (Atlas de l’Aisne ré-actualisé). Selon le BRGM, compte tenu du contexte environnemental l’origine du chlorure pourrait être agricole.

V.2.3 Pesticides Sur le captage de Landifay-et-Bertaignemont, aucune teneur en pesticide n’a été détecté. Les valeurs sont inférieurs au seuil de détection (0,05 mg/l jusqu’en 2002 puis 0,03 mg/l par la suite). Seul le forage de la commune de Le Sourd est concerné par des valeurs d’Atrazine supérieurs à la limite réglementaire de 0,1 µg/l en 2001, depuis cette date, la concentration en Atrazine diminue. L’Atrazine est interdite d’utilisation depuis 2003.

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V.2.4 Bactériologie Les analyses bactériologiques ne présentent pas d’anomalies actuellement. En revanche dans les années 60,70 et 80, les forages ont connu ponctuellement des problèmes de présence de bactéries.

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VI Contexte hydrologique

VI.1 Eaux de surface (Annexe 13) Le captage appartient au bassin versant amont du Péron. Les eaux ruisselants sur ce bassin versant sont susceptibles d’atteindre le captage. Le seul cours d’eau pérenne du secteur d’étude se trouve à l’aval du captage de Landifay- et-Bertaignemont au niveau de Faucouzy et correspond au rû la Péronnelle. Ce ru est alimenté par des résurgences de la nappe de la craie. Il devient ensuite le Péron, affluent de la Serre. Autrefois le cours d’eau était pérenne dès le secteur de Bois du Vivier à Puisieux, aujourd’hui il ne reste qu’un talweg sec. Le plateau est entaillé par de nombreux vallons secs dans lesquels aucun cours d’eau pérenne ou temporaire n’est présent. En revanche des ruissellements et des remontées de nappe (Annexe 9) peuvent se produire à la faveur d’évènements pluvieux importants comme ce fut le cas en 2001 au niveau du captage. Une carte d’aléa érosion a été réalisée par l’INRA pour la Chambre d’Agriculture (Annexe 14) ; elle résulte du croisement de la topographie, de la carte des sols et de l’occupation des sols. L’ensemble du bassin du Péron présente un aléa fort vis-à-vis de l’érosion des terres (ravines, effondrement de talus, rigoles…). La taille des parcelles agricoles d’un seul tenant favorise le ruissellement qui ne trouve aucun obstacle et se concentre dans les fonds de vallons qui ne présentent pas d’aménagements pouvant empêcher le ruissellement. VI.2 Station de suivi des précipitations Les stations les plus proches du bassin du Péron suivies par Météo-France sont celles de St-Quentin et de Fontaines-les-Vervins. Tableau 10: Caractéristiques des stations météo utilisées

Localisation de la station Coordonnées en Lambert II étendu (m) Altitude (m NGF)

X : 662 600 St Quentin 98 Y : 2 536 100

X :711 000 Fontaines sur Vervins 186 Y : 2538 900

VI.3 Pluviométrie Les données de pluviométrie s’étendent du 1er janvier 2000 au 31 décembre 2009. Le cumul mensuel moyen pour la station de St-Quentin est d’environ 59 mm et de 71 mm pour la station de Fontaines.

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Les précipitations sont plus importantes sur la station de Fontaines du fait de sa situation à plus haute altitude que la station de St-Quentin, influencée par le relief des Ardennes. Tableau 11: Cumuls annuels des précipitations aux stations de St-Quentin et de Fontaines

Années Station de St-Quentin Station de Fontaines 2000 801 mm 998,6 mm 2001 885 mm 1102,6 mm 2002 777,2 mm 946,4 mm 2003 537,6 mm 676,4 mm 2004 603 mm 767,7 mm 2005 617,8 mm 617,8 mm 2006 800,8 mm 815,6 mm 2007 823,8 mm 1048,5 mm 2008 689,4 mm 951,8 mm 2009 589 mm 827,8 mm Moyenne inter-annuelle 712,46 mm 875,66 mm Les deux stations évoluent de façon similaire (Annexe 16). A partir de 2002 jusqu’en 2005 les précipitations sont en-dessous des moyennes inter-annuelles. Depuis 2007, les précipitations annuelles sont de nouveau en baisse. Les Atlas hydrogéologiques de l'Aisne ([9] [10]) fournissent des données relatives aux précipitations. Le secteur de St-Quentin se caractérise par une moyenne des précipitations comprise entre 700 mm et 750 mm (période 1991-2000) et proche de 700 mm (période 1951- 1980). Dans le secteur de Fontaines-les-Vervins la moyenne des précipitations est comprise entre 850 mm et 950 mm (période 1991-2000) et proche de 850 mm (période 1951-1981). Ces valeurs se corrèlent bien avec les moyennes inter-annuelles calculées sur la période 2000- 2009. VI.4 Pluie efficace Le calcul des pluies efficaces a été réalisé grâce à la formule de Türc définie ci-après. Ce calcul nécessite la connaissance de plusieurs paramètres.

VI.4.1 Calcul de l’ETP La formule de Türc permet de calculer l’Evapotranspiration Potentielle (ETP), pouvoir évaporant de l’atmosphère soit le maximum d’eau qu’il serait possible d’éliminer par évaporation ou transpiration dans un lieu et à climat donnés. La méthode de Türc utilise les précipitations, les températures et le rayonnement global. Formule de Türc : t ETP = η * .0 013 (* Rg + 50 (*) ) t +15 avec : ETP = 0 si t ≤ 0 η : nombre de jours du mois concerné Rg : rayonnement global mensuel moyen en cal.cm -2.j -1

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T : température mensuelle moyenne en °C. La formule de Türc est adaptée pour un calcul de fréquence mensuelle, elle ne peut être utilisée pour des calculs de fréquence journalière. Elle ne donne pas de très bons résultats pour une fréquence décadaire. Aussi, nous retenons le calcul en mode mensuel.

VI.4.2 Calcul de l’ETR et de la RU Avec l’ETP et les précipitations, il est alors possible de définir l’EvapoTranspiration Réelle (ETR, quantité d’eau réellement éliminée par évaporation ou transpiration) en tenant compte du rôle du sol qui se traduit par la Réserve Utile du sol (RU) et son maximum (RFU : Réserve Facilement Utilisable). La définition de la RU dépend de la relation entre P, ETP et la RU du mois précédent (RU m-1). Tableau 12: Calcul de la RU

P > ETP

OUI NON

+ − > − − > RU m−1 P ETP RFU RU m−1 (ETP P) 0

OUI NON OUI NON

= = + − = − − = RU RFU RU RU m−1 P ETP RU RU m−1 (ETP P) RU 0

Par définition, l’ETR ne peut être supérieure à l’ETP et ne peut être négative. Tableau 13: Calcul de l’ETR

P > ETP

OUI NON

P + RU > ETP

ETR = ETP OUI NON

ETR = ETP ETR = P + RU

La RU maximale considérée dans les calculs est de 104 mm, valeur issue de l’Atlas hydrogéologique de l’Aisne.

VI.4.3 Calcul de la pluie efficace La pluie efficace est définie comme la différence entre les précipitations et l’ETR (fraction réutilisée par la végétation, l’atmosphère et le sol). La pluie efficace ne peut être négative, elle ne peut être supérieure aux précipitations.

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Tableau 14: Calcul de la pluie efficace

P > ETP

OUI NON

= − = Peff P ETR Peff 0

Durant la période d'avril à octobre, les pluies efficaces sont nulles (Annexe 17). Cette période s’allonge les années de plus faible pluviométrie ; notamment en 2003 où les pluies efficaces sont nulles de février à octobre-novembre, en 2004 de janvier à octobre et en 2005 d’avril à novembre. Durant ces périodes les précipitations ne participent pas à la recharge de la nappe. Entre 2001 et 2002, les pluies efficaces sont importantes et contribuent à la recharge de la nappe. Le cumul annuel des pluies efficaces représente 19 % à 39 % des précipitations selon les années sur la station de St-Quentin et 28 % à 56 % sur la station de Fontaines (Annexe 17) La moyenne inter-annuelle des pluies efficaces sur la station de St-Quentin est de 224,86 mm et sur Fontaine 384,77 mm. A partir de 2002 et jusqu’en 2005, les pluies efficaces annuelles étaient sous la moyenne inter-annuelle sur les deux stations. Depuis 2007 les pluies efficaces sont de nouveau en baisse dû à la baisse des précipitations. Les Atlas hydrogéologiques de l'Aisne ([9] [10]) fournissent des données relatives aux pluies efficaces. Le secteur de St-Quentin se caractérise par une moyenne des pluies efficaces comprise entre 0 mm et 50 mm (période 1991-2000) et comprise entre 150 mm et 200 mm (période 1951-1980). Dans le secteur de Fontaine-les-Vervins la moyenne des pluies efficaces est comprise entre 150 mm et 200 mm (période 1991-2000) et entre 300 mm et 350 mm pour la période 1951-1981. La nappe réagit rapidement et fortement aux pluies efficaces d’automne et hivers (Annexe 20). La nappe se recharge d’octobre à avril lors d’épisodes pluvieux et se vidange le reste de l’année, période correspondant aux pluies efficaces nulles, à l’exception d’août 2008 où une recharge de la nappe a eu lieu. VI.5 Relation entre réseau de surface et nappe Le régime des cours d’eau est influencé par la nappe de la craie sous-jacente. Le niveau des cours d’eau est représentatif de l’état de la nappe. Les précipitations efficaces atteignent la nappe de la craie par infiltration. En période de hautes-eaux comme en basses eaux, les cours d’eau (l’Oise, le Péron, la Serre) drainent la nappe (Annexe 6). Sur le secteur de Landifay-et-Bertaignemont, il n’y a pas de ruisseau pérenne hormis le Péron en aval du captage de Landifay-et-Bertaignemont. L’ensemble du plateau crayeux est entaillé par un réseau dense de vallons secs propices au ruissellement. Le secteur peut être touché par des phénomènes de remontée de nappe lors d’épisodes pluvieux importants comme cela a été le cas en 2001.

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VII Délimitation de l’aire d’alimentation du captage L’aire d’alimentation du captage ou bassin d’alimentation du captage correspond à la surface sur laquelle l’eau qui s’infiltre ou ruisselle participe à l’alimentation de la ressource en eau dans laquelle le prélèvement s’effectue. La délimitation de l’aire d’alimentation du captage étudié est appréhendée à partir des informations suivantes. - Zone d’appel ; - Piézométrie et le sens d’écoulement souterrain sur le secteur, tirée de l’Atlas hydrogéologique. L’information provient de l’interpolation d’un réseau de points d’eau souvent espacés de plusieurs kilomètres. Elle donne une information générale qu’il est souvent difficile de préciser en l’absence de points d’observation plus nombreux. Cette délimitation est complétée par une campagne piézométrique décidée lors de la réunion de pilotage du 25 mars 2010 afin de préciser la possibilité d’apports depuis le secteur de Landifay-et-Bertaignemont. - Le calcul du bilan hydrique sur le bassin évalué à partir de la piézométrie et une évaluation de la superficie théorique nécessaire à l’infiltration annuelle du volume d’eau capté au forage. - Le contexte géologique et structural La géologie structurale du secteur joue un rôle important sur l’origine des eaux. Les eaux ruisselants au niveau des talwegs principaux du bassin topographique du Péron sont susceptibles d’atteindre le captage. La zone de contribution préférentielle à l’apport des eaux de ruissellement est constituée par le bassin topographique superficiel du captage cartographié sur l’annexe 13 d’une superficie de 3,7 km². Cet apport des eaux de ruissellement associé à la situation du captage dans un vallon et à la proximité de talwegs peut expliquer les remontées de nappe importantes au niveau du captage lors d’événements pluvieux importants. VII.1 Zone d’appel et isochrones (Annexe 21) La zone d’appel est définie par les lignes de courant convergeant vers le forage lorsque celui-ci est en fonctionnement. Elle est comprise dans l’aire d’alimentation du captage qui se prolonge en amont jusqu’à la limite du bassin d’alimentation. Une isochrone représente l’ensemble des points situés autour du captage à partir desquels l’eau atteint le captage en un temps défini et identique à chacun de ces points. Dans le secteur la piézométrie ne montre pas de différence d’écoulement entre les hautes- eaux et les basses eaux. La zone d’appel et les isochrones sont déterminées en hautes-eaux et au débit maximal d’exploitation. Les isochrones ont été définies aux temps 10 jours, 2, 4,6, 10 et 12 mois.

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Les paramètres pris en compte sont les suivants : - une transmissivité de 1.10 -2 m/s, valeur la plus faible obtenue d’après les essais pompages, - le débit pompé au niveau du captage de 70 m3/h. D’après l’arrêté préfectoral, le débit de prélèvement ne doit pas dépasser 70 m 3/h et 300 m 3/j ce qui fait un temps d’exploitation de 4 h 30 environ par jour. - le gradient de la nappe de 0,4 % et sa direction d’écoulement. L’enveloppe des lignes de courant atteignant le puits (zone d’appel) est déterminée à partir de la formule suivante : y x = 2πTi tan ⋅ y Q Avec T : Transmissivité en m²/s i : gradient hydraulique Q : Débit exploitation maximal en m 3/s La zone d’appel définie se caractérise par une largeur réduite (90 mètres) du fait du faible débit d’exploitation mais une extension en amont importante. Cette courbe enveloppe est fermée en amont par une crête piézomètrique. Cette zone d’appel évolue en fonction du débit et du temps de pompage. Tableau 15: Extensions des isochrones sur le captage de Landifay-et-Bertaignemont

Temps t de l’isochrone 10 jours 2 mois 4 mois 6 mois 8 mois 10 mois 12 mois considérée

Distance au captage en amont et dans 70 m 328 m 630 m 931 m 1 233 m 1 534 m 1 830 m l’axe de celui-ci

NOTE : Ces calculs considèrent par hypothèse un régime permanant et un milieu homogène isotrope, ce qui n’est pas le cas d’un aquifère crayeux à fissuration et ne tient pas compte des temps de pompage et d’arrêt de pompage. Ces résultats sont ici indicatifs et donnent un ordre de grandeur de la zone d’appel du captage et des temps de transfert. En outre, ils ne tiennent pas compte de zones d’alimentation éloignées de celui-ci pouvant potentiellement être connectées par le jeu de la fracturation. VII.2 Aire d’alimentation En prenant en compte le contexte géologique, la fracturation, les écoulements souterrains et superficiels et la topographie, il est possible de définir le bassin d’alimentation du captage de Landifay-et-Bertaignemont.

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La perméabilité prépondérante de l’aquifère de la craie est la perméabilité de fissure. La géologie structurale joue un rôle important dans l’écoulement souterrain et entraîne une variation de la perméabilité de la craie dans l’espace. Les données piézométriques issues des cartes du BRGM ne montrent aucune variation dans le sens des écoulements entre les périodes de hautes ou basses eaux. La campagne piézométrique effectuée le 7 et 8 Avril confirme le sens d’écoulement de la nappe. Cette piézométrie affinée se révèle proche de la situation piézométrique régionale de basses-eaux. Le sens d’écoulement de la nappe n’est pas remis en cause. L’écoulement naturel provient essentiellement du Nord-Est en situation d’étiage ; en hautes-eaux les vallées sèches peuvent jouer un rôle de drainage beaucoup plus important et peuvent alors contribuer à l’alimentation du captage. Ainsi les eaux provenant de la zone du vallon de Landifay (Nord-Ouest) peuvent alimenter le captage. Le bassin versant hydrogéologique du captage s’étend vers le Nord et l’Est et est limité au Nord au niveau de Audigny, Colonfay et le Sourd par une crête piézométrique et suit approximativement la limite topographique du bassin du Péron (Annexe 22). Le bassin versant hydrogéologique du captage AEP de Landifay-et-Bertaignemont présenterait ainsi une superficie de 88 km². L’eau qui s’infiltre dans ce bassin participe à l’alimentation de la ressource en eau du captage. L’eau qui ruisselle sur le bassin topographique amont du Péron est susceptible d’arriver au forage ; en revanche l’eau qui ruisselle au niveau des zones comprises entre la bordure du bassin versant souterrain et les crêtes du bassin topographique du Péron n’atteint pas le forage contrairement à l’eau qui s’infiltre. Ce bassin d’alimentation du captage peut être défini en trois zones : • une zone d’alimentation potentielle : cette zone concerne les vallons Ouest de Landifay qui peuvent drainer la nappe en situation de hautes-eaux. • une zone d’alimentation principale : cette zone correspond à la zone amont du captage et englobe le bassin topographique du captage. • Une zone d’influence modérée : cette zone correspond aux zones éloignées à l’Est du captage. La limite aval du BAC prend en compte la limite aval des périmètres de protection selon les prescriptions du guide méthodologique du BRGM et le positionnement du captage en tête d’un axe drainant. Suite à la réunion du 15 Avril 2010 et aux demandes du comité de pilotage, un BAC réduit a été proposé et comprend la zone d’alimentation principale du captage et la zone d’alimentation potentielle (Annexe 23). Cette zone s’étend sur 66 km². La limite aval prend en compte l’ancienne carrière de craie phosphatée située à l’aval du captage. VII.3 Bilan du bassin versant défini Le bilan hydrologique d’un bassin d’alimentation de captage a pour but d’évaluer les quantités d’eau pénétrant sur l’aire du bassin d’alimentation et dans son sous-sol (les entrées) et les quantités d’eau émises par ce même périmètre et son sous-sol (les sorties). La principale alimentation en eau du bassin est constituée par les pluies efficaces : la fraction des précipitations qui s’abattent sur le bassin non reprise par l’évapotranspiration et soumises à l’infiltration ou au ruissellement vers le milieu naturel. AH2D-Environnement / Telosia - Avril 2010 32/35

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Les données de pluie efficace sont issues des données de Météo-France. Les prélèvements AEP, industriels ou agricoles sont d’autant de points d’extraction de l’eau de nappe. Les données pour l’année 2005 dans l’Aisne sont fournies par l’Agence de l’Eau Seine-Normandie. Sur le bassin d’alimentation défini, d’après les données de l’Agence de l’Eau, il n’y a aucun prélèvement agricole ou industriel. Tableau 16 : Bilan du bassin hydrogéologique du captage de Landifay-et-Bertaignemont (année 2005)

Entrées Sorties Prélèvement captage Pluie efficace* 148,1 mm 39 767 m3 Landifay-et-Bertaignemont soit (en ratio spécifique) 4,70 l.s -1.km -2 1,26 l/s soit : 3 Surface du bassin défini Autres prélèvements AEP 42 177 m 91 km 2 (carte) soit 1,34 l/s Débit d’entrée 427,36 l/s Débit de sortie 2,6 l/s Bilan Débit entrée – débit sortie 424,76 l/s

*Pluie efficace : moyenne des pluies efficaces de St-Quentin et Fontaines en 2005 Le bilan montre un large déséquilibre en faveur des entrées. L’estimation de la superficie d’infiltration théorique aboutissant à un bilan équilibré donne une surface d’alimentation de 0,55 km². Les zones proches du captage présentent les secteurs d'approvisionnement préférentielles de ce dernier. Ce point est à nuancer en tenant compte de la répartition de la fracturation de la craie et de la concentration des écoulements souterrains au droit des thalwegs. Un tel calcul de bilan est soumis à une marge d’erreur relativement importante (définition des pluies efficaces, exhaustivité des données concernant les prélèvements, milieu plus ou moins fissuré). VII.4 Qualité de l’eau La qualité de l’eau montre la présence de nitrates. Cette information ne permet pas de circonscrire plus précisément la surface contributive à l’alimentation du captage. En effet, l’ensemble du bassin tel qu’identifié à partir de la piézométrie est occupé majoritairement par des cultures susceptibles de participer aux apports polluants diffus à l’origine des problèmes de nitrates que l’on retrouve sur l’ensemble des captages AEP du secteur.

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VIII Conclusion de la phase 1

VIII.1 Contexte naturel Le captage de Landifay-et-Bertaignemont est alimenté par l’aquifère fissuré de la craie et est implanté au niveau d’une vallée sèche. Le secteur de Landifay-et-Bertaignemont est caractérisé par un vaste plateau crayeux entaillé par de nombreux vallons secs et appartient au bassin versant du Péron. Les assises crayeuses du Crétacé sont constituées des calcaires du Sénonien essentiellement (Craie blanche sans silex) et du Turonien Supérieur (Craie blanche à silex). A l’Est le plateau crayeux est recouvert de formations de recouvrement constituées par des dépôts loessiques limoneux. Le Turonien Moyen et Inférieur constitué de marnes bleues ou vertes appelées « Dièves » affleure dans les vallées du fait du pendage des couches géologique vers le Sud-Ouest. Le réseau hydrographique se caractérise par des réseaux de vallons sec découpant le plateau crayeux. Ces vallons secs correspondent probablement à des zones de fractures d’origine tectonique et climatique. L’aquifère de la craie est alimenté essentiellement par les pluies efficaces lors des précipitations d’automne et hiver, période de recharge de la ressource. L’écoulement de la nappe est fortement influencé par le rôle drainant des vallées humides (Oise, Péron). La porosité de fissure conditionne l’écoulement de la nappe : la nappe est plus productive au niveau des zones plus fracturées et l’est beaucoup moins sous les plateaux où la craie est moins altérée. VIII.2 Qualité de la ressource Les eaux de la nappe de la craie se caractérisent par un faciès bicarbonaté calcique. Les mesures disponibles ne permettrent pas de mettre en évidence d’éventuelles variations saisonnières. Les différents captages AEP du secteur ont été autrefois ponctuellement concernés par des anomalies bactériologiques. Les analyses montrent que l’Atrazine a été détectée à des valeurs supérieur à la limite réglementaire sur le captage de le Sourd en 2001 et ces teneurs diminuent depuis. La teneur en nitrate est importante sur le captage de Landifay-et-Bertaignemont s’approchant de la valeur maximale autorisée (50 mg/l) et est représentative des valeurs observées sur l’ensemble du secteur. VIII.3 Aire d’alimentation Le bassin d’alimentation du captage a été défini en fonction des différentes données disponibles. Les fluctuations de la nappe en hautes-eaux et basses-eaux, le sens d’écoulement de la nappe, les zones de fracturations, le contexte géologique et topographique ainsi que les pluies efficaces, sont d’autant d’éléments qui permettent de déterminer une surface du bassin d’alimentation du captage de 88 km². Ce bassin d’alimentation peut être divisé en trois zones selon leur importance dans l’alimentation du captage :

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• une zone principale d’alimentation située en amont du captage, • une zone d’alimentation potentielle concernant la partie Ouest de Landifay-et- Bertaignemont et les vallons pouvant drainer les eaux souterraines en direction du captage notamment en hautes-eaux, • une zone d’influence modérée qui concerne les zones les plus éloignées à l’Est de l’ouvrage.

Suite à la réunion du 15 Avril 2010 et aux demandes du comité de pilotage, un BAC réduit a été proposé et comprend la zone d’alimentation principale du captage et la zone d’alimentation potentielle. Cette zone s’étend sur 66 km².

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