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Rapport Simplifié

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Rapport Simplifié Diagnostic des liens entre niveau piézométrique et débit d’étiage sur le bassin versant du Grand-Morin Rapport final BRGM/RP-64743-FR Mai 2015 P. Stollsteiner Avec la collaboration de A. Bel et Ph. Verjus (DRIEE) Étude réalisée dans le cadre de l’accord cadre AESN / DRIEE / BRGM Étude réalisée dans le cadre des opérations de Service public du BRGM Ce document a été vérifié par : Olivier Douez Date : 05/06/2015 Approbateur : Nom : Luc Closset Fonction : Directeur régional Île-de-France Date : 15/06/2015 Signature : Le système de management de la qualité et de l’environnement est certifié par AFNOR selon les normes ISO 9001 et ISO 14001. Mots clés : Modèle hydrologique, Modèle Gardénia, Relation nappe-rivière, Nappe eau, Hydrogéologie, Bassin versant, Hydrologie, Grand-Morin, Seine-et-Marne, Île-de-France. En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : Stollsteiner P. (2015) – Diagnostic des liens entre niveau piézométrique et débit d’étiage : bassin versant du Grand-Morin. Rapport BRGM/RP-64743-FR, 27 p., 17 fig., 1 ann. © BRGM, 2015, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM. Étude des relations nappe-rivière du bassin versant du Grand-Morin (77) Synthèse La DRIEE a demandé au BRGM de préciser les relations nappe-rivière dans le bassin versant du Grand-Morin, situé dans les départements de la Seine-et-Marne (77) en Île-de- France et de la Marne (51) en Champagne-Ardenne. Il s’agit in fine de rechercher et définir des liens entre les débits du Grand-Morin, faiblement impactés par des prélèvements, à la station hydrométrique de Pommeuse (H5732010) et les niveaux piézométriques de la nappe de Champigny à Mécringes (01868X0030/S1). Après analyse des différents niveaux piézométriques et des débits, le BRGM a procédé à une modélisation globale pluie - débit à Pommeuse - niveau piézométrique à Mécringes, à l’aide du logiciel Gardenia. Cette modélisation étant satisfaisante, elle valide ainsi les liens entre le débit et niveau piézométrique. Celle-ci a ensuite été utilisée afin de simuler des prévisions, en date du premier avril, avec différentes conditions initiales. L’analyse et le report de ses prévisions ont ainsi permis d’élaborer des abaques permettant, suivant l’option fréquentielle de la pluie retenue, de prévoir le débit probable à la station de Pommeuse. BRGM/RP- 64743-FR - Rapport final 3 Étude des relations nappe-rivière du bassin versant du Grand-Morin (77) Sommaire 1. Introduction ...................................................................................................................... 7 1.1. CONTEXTE ET OBJECTIFS ...................................................................................... 7 1.2. MÉTHODOLOGIE ....................................................................................................... 8 1.2.1. Présentation générale ........................................................................................ 8 1.2.2. Caractéristiques propres au secteur du Grand Morin ......................................... 8 1.3. HYDROGÉOLOGIE DU BASSIN VERSANT DU GRAND-MORIN .............................. 9 1.3.1. Hydrographie ..................................................................................................... 9 1.3.2. Contexte géologique ........................................................................................ 10 1.3.3. Contexte hydrogéologique local ....................................................................... 11 1.4. COLLECTE, CONTRÔLE ET MISE EN FORME DES DONNÉES ............................ 11 1.4.1. Pas de temps ................................................................................................... 11 1.4.2. Données d’entrées ........................................................................................... 11 2. Modélisations globales ................................................................................................. 17 2.1. CALAGE SUR LA PÉRIODE 1978-2013 ................................................................... 17 ER 2.2. EXEMPLE DE PRÉVISION AU 1 AVRIL 2014 ....................................................... 18 3. Abaques de prévisions .................................................................................................. 21 3.1. DÉCROISSANCE DES NIVEAUX PIÉZOMÉTRIQUES ............................................ 21 3.2. RELATION NIVEAU PIEZOMÉTRIQUE - DÉBIT À LA STATION ............................. 22 3.3. ABAQUES ................................................................................................................ 24 3.3.1. Construction ..................................................................................................... 24 3.3.2. Utilisation ......................................................................................................... 26 4. Conclusion ..................................................................................................................... 27 5. Bibliographie .................................................................................................................. 27 BRGM/RP- 64743-FR - Rapport final 5 Étude des relations nappe-rivière du bassin versant du Grand-Morin (77) Liste des figures Figure 1 : Localisation du bassin versant du Grand-Morin. Source : ArcGIS, BD-Carthage. ..................7 Figure 2 : Carte de localisation des stations de mesures dans le bassin versant du Grand-Morin – Source : Climathèque, ADES et Banque Hydro, BD-Carthage. ..........................................9 Figure 3 : Carte géologique au 1/1 000 000 dans le secteur du bassin versant du Grand-Morin. Source : BRGM. ................................................................................................................ 10 Figure 4 : Données de débit du Grand-Morin aux différentes stations hydrométriques du bassin versant. Source : Banque Hydro II. .................................................................. 13 Figure 5 : Niveaux piézométriques observés (1969/2014). ................................................................... 14 Figure 6 : Chronique piézométrique de l'ouvrage 01868X0030/S1 de Mécringes. Source : ADES. ................................................................................................................. 15 Figure 7 : Carte des basses eaux de l’Éocène supérieur dans le secteur de la Brie. Source : Rampon, 1967, fond de carte ArcGIS Online, ESRI. ......................................... 15 Figure 8 : Calage GARDENIA sur l’ensemble des données disponibles (1978 - 2013). ...................... 17 Figure 9 : Exemple de prévision du débit à la station de Pommeuse et du niveau piézométrique à Mécringes au 1er avril 2014. .............................................................................................. 18 Figure 10 : Zoom sur la prévision du débit et du niveau piézométrique au 1er avril 2014. ................... 19 Figure 11 : Prévision du niveau piézométrique pour les mois à venir suivant sa valeur au 1er avril en considérant que la pluie efficace sera nulle. ................................................................ 21 Figure 12 : Relation débit simulé-niveau simulés lors des périodes de vidange sans précipitation. .... 22 Figure 13 : Relation débit simulé-niveau simulé avec une précipitation médiane. ............................... 23 Figure 14 : Exemple 1 - Abaque pour pluie nulle. ................................................................................. 24 Figure 15 : Exemple 2 - pluie de fréquence = 0.2 et période de retour quinquennale sèche. .............. 25 Figure 16 : Exemple 2 - pluie de fréquence = 0.5 et période de retour médiane. ................................. 25 Figure 17 : Exemple d’utilisation d’un abaque....................................................................................... 26 Liste des annexes Annexe 1 : Logs géologiques représentatifs de la géologie locale ....................................................... 29 BRGM/RP- 64743-FR - Rapport final 6 Étude des relations nappe-rivière du bassin versant du Grand-Morin (77) 1. Introduction 1.1. CONTEXTE ET OBJECTIFS La DRIEE a demandé au BRGM de préciser les relations nappe-rivière dans le bassin du Grand-Morin, dont le bassin est situé dans les départements de la Seine-et-Marne (77) en Île-de-France et de la Marne (51) en Champagne-Ardenne (Figure 1). Le contexte du Grand-Morin est caractérisé par de faibles prélèvements agricoles sur le bassin versant. Toutefois, le cours d’eau est l’un des premiers à franchir les seuils sécheresse et le dernier à en sortir. Il s’agit in fine de rechercher et définir des liens entre les débits du Grand-Morin à Pommeuse (H5732010) et les niveaux piézométriques de la nappe de Champigny à Mécringes (01868X0030/S1) pour la mise en place éventuelle d’un système de gestion prévisionnelle de l'irrigation par le débit à Pommeuse. Figure 1 : Localisation du bassin versant du Grand-Morin. Source : ArcGIS, BD-Carthage. BRGM/RP- 64743-FR - Rapport final 7 Étude des relations nappe-rivière du bassin versant du Grand-Morin (77) 1.2. MÉTHODOLOGIE 1.2.1. Présentation générale Pour répondre à cette problématique, la méthodologie mise en œuvre repose sur : - l’analyse, au moyen des corrélations et/ou de comparaisons directes, des relations entre niveaux piézométriques et/ou et entre niveau piézométrique et débit d’étiage à la station hydrométrique ; - et surtout des modélisations globales pluie-débit-niveau piézométrique qui présentent l’avantage de prendre en compte les facteurs
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