Méthodologie

I. Méthodologie de construction de la carte hydrogéologique

Introduction

1. Collecte de données

1.1. Données existantes

1.2. Campagnes de mesures sur le terrain

2. Méthodologie de construction de la carte

2.1. Encodage dans une banque de données

2.2. Construction de la carte hydrogéologique

II. Méthodologie de diffusion des données de la carte hydrogéologique

I. Méthodologie de construction de la carte hydrogéologique

Introduction

La réalisation de la carte hydrogéologique de la Wallonie est basée essentiellement sur un travail de synthèse des données existantes provenant de sources multiples et variées (figure 1). Ces données sont en outre complétées par des campagnes de mesures et de recherches d'information sur le terrain. Les informations récoltées sont ensuite stockées dans une banque de données géorelationnelle "BDHydro".

Type d'information
	Géologie (nouvelles cartes) 1 Géologie (anciennes cartes) 2 Phénomènes karstiques 1 Pédologie 1 Ouvrages 1, 6 Généralités :          Localisation          Type          Equipement          … Exploitation :          Autorisation          Titulaire          Exploitants          Activité          Volumes Piézométrie 1, 6 Hydrochimie 1 Tests et études 1, 3          Diagraphie          Pompage          Traçage          Géophysique Zones de prévention 1 Stations 1, 5          Limnimétrique 1          Climatiques 5 Hydrographie 1          Réseau          Lacs          Berges          Bassins hydrographiques Routes 1 Limites administratives 1 Communes Anciennes communes Fonds topographiques 4	Sources d'information 1 Région wallonne : DGRNE 2 Service Géologique de Belgique 3 Sociétés de distribution d'eau, Services communaux, Associations intercommunales 4 Institut Géographique National 5 Institut Royal de Météorologie 6 Autres : - Universités - Bureaux d'études en environnement - Sociétés de forage - Sociétés d'embouteillage d'eau - Carriers - Industries - Particuliers - Campagnes de terrains
Figure 1 : Liste non exhaustive des différents types d'information et des sources de données utilisées dans la réalisation de la carte hydrogéologique

1. Collecte de données

1.1. Données existantes

La première étape de la réalisation de la carte hydrogéologique est la collecte de données auprès de sources multiples et variées.

• La majorité des données proviennent des bases de données (Base de données des captages "Dix-Sous", Base de données géographiques de référence, Banque de données hydrogéologiques "BDHYDRO", la base de données hydrochimiques "CALYPSO") de la Direction Générale des Ressources Naturelles et environnementales de la Région wallonne.
• D'autres données comme les anciens fonds géologiques et les fonds topographiques (récents et anciens) proviennent respectivement du Service Géologique de Belgique et de l'Institut National Géographique de Belgique.
• Des compléments de données diverses (études, enquêtes sur le terrain, thèses, compte rendus de travaux, tests, rapports de recherche, etc.) ont été collectés auprès des :
  
  • producteurs d'eau : Sociétés de distribution d'eau, Services communaux , Associations intercommunales, Sociétés d'embouteillage d'eau
  • universités
  • sociétés de forage et carriers
  • bureaux d'études en environnement
  • industries
  • particuliers

1.2. Campagnes de mesures sur le terrain

Un travail important est mené sur terrain afin de vérifier, compléter et parfois corriger les données collectées. En effet, certaines données reçues des administrations contiennent peu d'informations techniques sur les puits des particuliers qui sont nombreux et dont les volumes extraits sont généralement assez faibles. Le travail sur le terrain consiste essentiellement à vérifier la position de quelques ouvrages et à y effectuer des mesures de niveau d'eau (hauteur piézométrique) récentes. Il permet aussi d'enquêter auprès du propriétaire sur l'historique et les caractéristiques du captage. Ces visites de terrain permettent donc de récolter de nouvelles données et de mieux connaître la zone à cartographier.

2. Méthodologie de construction de la carte

2.1. Encodage dans une banque de données

De telles données, aussi complexes et abondantes, nécessitent une organisation structurée de manière à optimaliser leur stockage, leur gestion et leur mise à jour. Ainsi une banque de données hydrogéologiques géorelationnelle a été développée sous Access (Microsoft) (Gogu et al., 2001). Cette première version de la banque de données hydrogéologiques "BDHYDRO" a été régulièrement améliorée par les auteurs de la carte en fonction de leurs besoins.

Dans un souci d'homogénéité entre les équipes et d’autres institutions (dont l’administration wallonne, DGRNE), la banque de données a été révisée. Le but est de créer un outil de travail commun et performant, répondant aux besoins des spécialistes impliqués dans la gestion des eaux souterraines. Les données hydrogéologiques dispersées géographiquement devaient être disponibles dans une seule base de données centralisée.

Pour l'élaboration des différentes parties de la carte hydrogéologique, certaines données cartographiques sont numérisées et harmonisées.

2.2. Construction de la carte hydrogéologique

Les unités hydrogéologiques sont définies principalement sur base de la lithologie des formations géologiques mais aussi sur des critères piézométriques et géométriques. Dans certains cas, plusieurs formations géologiques superposées sont groupées en une seule unité hydrogéologique en tant qu'aquifère, aquiclude ou aquitard, selon leurs caractéristiques hydrogéologiques (figure 2).

Figure 2 : Exemple de tableau de correspondance entre les formations géologiques et les unités hydrogéologiques dans la région de Lens-Soignies : l'aquifère des calcaires du Carbonifère regroupe une série de formations géologiques à caractère perméable.

Dans d'autre cas, la même formation géologique peut être scindée en plusieurs niveaux aquifères si elle est entrecoupée par des niveaux aquicludes suffisamment imperméables (figure 3).

Figure 3 : Exemple de tableau de correspondance entre les formations géologiques et les unités hydrogéologiques dans la région de Meix-devant-Virton : la Formation de Luxembourg est subdivisée en plusieurs aquifères séparés par les marnes de la Formation d'Arlon.

Sur la carte des unités hydrogéologiques figurent les unités à l'affleurement. Une bonne compréhension de cette carte doit tenir compte des coupes géologiques et hydrogéologiques ainsi que du tableau de correspondance entre les formations géologiques et les unités hydrogéologiques. L'ensemble des unités hydrogéologiques, définies en Wallonie dans le cadre du projet carte des eaux souterraines, est inventorié dans un tableau récapitulatif avec le nom et la couleur respectifs de chaque unité.

Le type de la couverture d'une nappe est déterminé sur base de la lithologie des formations géologiques qui affleurent sur la carte géologique. Plusieurs possibilités sont alors envisagées : nappe à l'affleurement, nappe sous couverture perméable, nappe sous couverture imperméable et nappe sous couverture semi-perméable. Dans le cas de la superposition de plusieurs nappes, c'est la couverture de la nappe principale qui est considérée et dans d'autres cas, c'est la couverture de la nappe supérieure qui est représentée.

• Les données ponctuelles, encodées dans la BDHYDRO sont structurées dans différentes requêtes. Celles-ci sont crées sur base du numéro de la carte et sur d'autres critères selon le type d'information. Chaque requête sera ensuite chargée dans la couche appropriée de la donnée géographique numérisée et projetée sur la carte correspondante.

  On retrouve dans cette catégorie, les points hydrogéologiques, les points nappes, les cotes piézométriques ponctuelles, les mesures (chimie, pompage, traçage et diagraphie), les volumes prélevés sur une année, les points karst, les cotes isohypses ponctuels, les stations (climatiques et limnimétriques) et les zones de prévention à définir.

• D'autres couches d'informations géographiques sont crées dans le projet cartographique par interpolation ou extrapolation de données. C'est le cas des isopièzes, des isohypses et du caractère hydraulique des nappes.

  Les isopièzes sont tracés par interpolation des cotes piézométriques mesurées, des cotes altimétriques des sources et des niveaux des cours d'eau. Il faut s'assurer que les cotes piézométriques considérées appartiennent à la même nappe, en examinant la profondeur de l'ouvrage et son équipement (niveaux des crépines). Les sources et les niveaux des cours d'eau doivent aussi être en continuité hydraulique avec la nappe en question. Si par contre, les cotes piézométriques ne sont pas suffisamment bien réparties sur la carte, ou si la nappe n'est pas continue, il est très difficile de tracer des isopièzes. Dans ce cas, seuls des cotes ponctuelles sont présentés sur la carte avec la mention de la date de mesure.

  Les isohypses sont tracés par interpolation des cotes ponctuelles de la base ou du sommet d'un aquifère d'après les données de forage. Ces données sont complétées par les cotes altimétriques des contacts à l'affleurement de cet aquifère avec les unités hydrogéologiques voisines. Son contact avec l'unité sous-jacente détermine sa base, alors que son contact avec l'unité sus-jacente détermine son sommet. Si les unités hydrogéologiques ont une structure tabulaire, les isohypses peuvent être assez facilement extrapolés.

  Dans le cas des structures plissées et faillées, il est très souvent difficile de tracer de tels isohypses.

• Le caractère hydraulique des nappes peut être déterminé par le croisement des isopièzes et des isohypses du même aquifère. Il faut cependant souligner que le battement de la nappe peut être significativement important et que les limites de la nappe captive peuvent varier saisonnièrement.

Par un choix délibéré, la version papier de la carte hydrogéologique veut éviter toute superposition outrancière d’informations conduisant à réduire sa lisibilité. Dans ce but, outre la carte principale, trois cartes thématiques, une coupe hydrogéologique et un tableau litho-stratigraphique sont réalisés pour chaque planche.

Chaque carte hydrogéologique est composée d’une notice explicative avec complément d'information et d'un poster au format A0 qui contient :

1. une carte principale (CP) au 1/25 000, reprenant la topographie, le réseau hydrographique, les unités hydrogéologiques en terme d'aquifère, d'aquiclude ou d'aquitard, les zones de prévention, les ouvrages selon leur type (puits, piézomètre, source, galerie etc.), la piézométrie à une date donnée (isopièzes ou, à défaut, cotes ponctuelles de la nappe), les phénomènes karstiques, …

2. une ou plusieurs coupes hydrogéologiques montrant la structure des unités hydrogéologiques et le niveau piézométrique à une date donnée,

3. un tableau de correspondance entre les formations géologiques et les unités hydrogéologiques,

4. deux ou trois cartes thématiques au 1/50 000 complétant l'information donnée par la carte principale :

   • une carte des volumes (CV) où est repris l'ensemble des ouvrages (puits, piézomètres, sources,..) différenciés selon les principaux aquifères sollicités, ainsi que les volumes pompés et déclarés dans les différentes nappes en distinguant les volumes prélevés pour la distribution publique d’eau potable et des autres volumes prélevés (par les industries, les agriculteurs, les particuliers, etc.)

   • une carte des informations complémentaires, du caractère de la nappe et/ou de la couverture (CC) sur laquelle figurent les ouvrages pour lesquels des données hydrochimiques sont disponibles, les sites où divers tests (essais de pompage, traçages, diagraphies, ...) ont été réalisés, les zones investiguées par prospection géophysique, ou reconnues comme vulnérables aux nitrates

   • lorsque l’information existe, une carte des isohypses de la base et du toit de l’aquifère (CI), qui montre les aspects structuraux des aquifères principaux et leur épaisseur. Cette carte n'est pas toujours disponible, étant donné le contexte géologique (tectonique) et la disponibilité des données (log de forage).

II. Méthodologie de diffusion des données de la carte hydrogéologique

Une application WebGIS sur Internet est certainement le meilleur moyen de mettre à disposition toute la richesse liée aux informations de la carte hydrogéologique.

Actuellement quatre planches sont publiées par ce média ; les informations sont valables pour une date donnée et sont discontinues : les quatre planches sont publiées indépendamment. La discontinuité est due essentiellement à des problèmes techniques, comme les différentes versions de la carte géologique¹, mais aussi à des problèmes méthodologiques .

Pour éviter de développer plusieurs applications WebGIS reflétant des compositions cartographiques initiales variées, une méthodologie spécifique a été mise au point. Cette méthodologie est basée sur « une structure à cinq niveaux/modèles » (voir figure ci-dessous) et a été suivie par les équipes d'hydrogéologues et une équipe de la Cellule SIG (DCI-DGRNE) dans une approche coopérative et séquentielle. Un accent particulier a été placé sur les méthodes de communication entre équipes distantes (utilisation du logiciel CIRCA).

¹ L’ancienne date de la fin du 19ème siècle alors que la nouvelle ne couvre pas totalement la Wallonie.

Méthodologie liée à la mise à disposition sur Internet de la carte hydrogéologique

Les cinq niveaux/modèles sont :

1. Le premier niveau de cette structure à 5 modèles est le résultat de discussions entre les protagonistes et a permis d’établir un dictionnaire des données structuré. Celui-ci prend en compte les bases de données de références existantes (BD Hydro et Bases de Données Géographiques environnementales de Référence²) et les contributions spécifiques des équipes d’hydrogéologues (comme les unités hydrogéologiques ou les isopièzes). Ce dictionnaire de données structuré met en valeur toutes les informations des différentes compositions cartographiques existantes.
   

   ² http://environnement.wallonie.be/cartosig/pg_menu/bd_origine.asp
   

2. Le second niveau consiste en une structure/modèle permanente de données (geodatabases personnelles) partagées entre co-producteurs, les quatre équipes d’hydrogéologues.
3. Le troisième niveau est un modèle cartographique dans lequel toutes les couches sont représentées avec une symbologie standard, ce modèle est dupliqué pour chaque planche.
4. Ensuite, ce modèle cartographique adapté à chaque planche devient le fichier de configuration du service cartographique propre à chaque planche. Ce service cartographique est, lui aussi, basé sur un modèle unique.
5. Enfin, chaque service cartographique est intégré dans une application WebGIS unique incluant des paramètres correspondant à chaque planche (extension, nom, auteur, etc.).

La méthodologie ne sert pas uniquement la diffusion mais est aussi une base de concertation technique et méthodologique et est également utile pour accélérer la réalisation des cartes restant à publier notamment sous leur forme « papier ».

Certaines parties de cette « structure à cinq niveaux/modèles », dont la co-production de données, ont déjà été adoptées et adaptées pour d’autres projets SIG comme le projet « Synclin’EAU » ou le projet « Scaldit ».

Grâce à cette « structure à cinq niveaux/modèles », rapidement et sans changement dans un des niveaux/modèles (dictionnaire des données, structure/modèle des données, organisation et symbologie, service cartographique et application WebGIS), de nouvelles planches peuvent être facilement insérées sur le site Internet. Dans le même ordre d’idée et dans un futur proche, certaines informations pourront être publiées de façon diachronique et des planches contiguës pourront être représentées comme un tout. A terme, toutes les informations publiées sur le site Internet seront continues sur la Wallonie et seront régulièrement mises à jour.