Protection des eaux souterraines
Législation européenne et avançées scientifiques

Sommaire et contenu du livre "Protection des eaux souterraines - Législation européenne et avançées scientifiques"

Table des matières


Préface V

Avant-propos et remerciements VII

Chapitre 1

Introduction 1

1.
Les bases scientifiques 3

1.1.
Le cycle hydrogéologique 3

1.2.
L'eau dans les aquifères 4

1.3.
L'écoulement des eaux souterraines 4

1.4.
Les différents types d'aquifères 5

1.4.1.
Les grands systèmes aquifères 6

1.4.2.
Les aquifères karstiques 7

1.4.3.
Les aquifères alluviaux 7

1.4.4.
Les aquifères de socle 8

1.4.5.
Les aquifères volcaniques 8

2.
Les risques de détérioration des eaux souterraines 8

2.1.
Aspects quantitatifs 8

2.1.1.
Calcul des flux d'eau souterraine 8

2.1.2.
Ressources en eau et (sur)exploitation 9

2.1.3.
Baisse et élévation des niveaux de nappes 11

2.1.4.
Intrusion saline 12

2.1.5.
Effets de l'aridité 12

2.1.6.
Effets du changement climatique 13

2.2.
Liens avec les systèmes aquatiques et terrestres associés 13

2.2.1.
Introduction 13

2.2.2.
Liens avec les systèmes aquatiques associés 14

2.2.3.
Liens avec les systèmes terrestres dépendants 14

2.2.4.
Écosystèmes aquatiques souterrains 15

2.3.
Pollutions des eaux souterraines 15

2.3.1.
Introduction -Qualité des eaux souterraines 15

2.3.2.
Urbanisation et rejets urbains 18

2.3.3.
Industrie 19

2.3.4.
Agriculture 20

3.
Évaluation des risques et implications en matière de législation 20

3.1.
Besoins de protection des eaux souterraines 20

3.2.
Évaluation, prévention et contrôle 21

3.3.
Surveillance 24

4.
Conclusions 26

Chapitre 2

Les eaux souterraines et les principes de gestion intégrée
des bassins hydrographiques 27

1.
Les principes de gestion des bassins hydrographiques 31

1.1.
L'eau et son environnement 31

1.2.
Objectif et survol des principes de gestion des bassins
hydrographiques 32

2.
Gestion opérationnelle .33

2.1.
Contrôle de la pollution 34

2.2.
Contrôle des exploitations .36

2.3.
Agréments volontaires et autres instruments de communication 37

2.4.
Récupération des coûts 38

2.5.
Structure institutionnelle 38

2.6.
Infrastructure et réglementation, financement et pouvoir
de décision 39

2.7.
Décentralisation 40

2.8.
Privatisation 40

3.
Planification 41

3.1.
Fonctions des plans et des politiques .41

3.2.
Le procédé de planification 41

3.3.
Les systèmes de planification 42

4.
Soutien analytique .43

4.1.
Soutien analytique à la gestion opérationnelle: principaux
défis .
44

4.2.
Soutien analytique et niveau stratégique: nouvelles
orientations 45

5.
Bassins hydrographiques internationaux 46

5.1.
Les défis .46

5.2.
Les bassins internationaux à l'échelle du globe .47

5.3.
Les aquifères transfrontaliers 47

5.4.
Les organisations de bassins internationaux .48

5.5.
Coopération entre bassins .49

6.
Participation du public 50

6.1.
Au niveau européen 50

6.2.
Au niveau international 51

6.3.
Besoins d'information 52

7.
Comment mettre la gestion des bassins en pratique? 52

Chapitre 3

Législation européenne sur la protection des eaux souterraines
1.
Le cadre législatif de la directive de 1980 56

2.
Évaluations préliminaires (1982) 59

3.
Proposition de programme d'action (1996) 59

4.
Le cadre réglementaire établi par la DCE 61

5.
La directive « fille» sur les eaux souterraines 68

5.1.
Le contexte politique et législatif 68

5.1.1.
La proposition de la Commission 68

5.1.2.
Évaluation de l'impact 68

5.1.3.
Le Groupe de stratégie commune de mise en œuvre (ClS)
pour les eaux souterraines 69

5.1.4.
La négociation politique 70

5.2.
Les éléments principaux de la directive 70

5.2.1.
Bon état chimique 73

5.2.2.
Identification et inversion des tendances 74

5.2.3.
Mesures de prévention ou de limitation des introductions
de polluants 75

6.
Intégration des autres législations environnementales 75

6.1.
La directive nitrates 76

6.2.
La directive sur le traitement des eaux résiduaires urbaines 77

6.3.
La directive sur les produits phytosanitaires 78

6.4.
La directive sur les produits biocides 79

6.5.
La directive IPPC 80

6.6.
La directive sur la mise en décharge des déchets 81

6.7.
La directive sur l'utilisation des boues d'épuration en agriculture 82

6.8.
Autres directives 83

7.
Vers une mise en œuvre efficace 84

7.1.
Étapes critiques de la DCE 84

7.2.
Étapes spécifiques de la DES 85

7.3.
Documents d'orientations -coopération sur la mise en œuvre 85

7.4.
Soutien apporté par la recherche 86

7.5.
Liens avec des associations et des programmes internationaux 87

8.
Conclusions -Avancées sur le plan international 88

Chapitre 4

Le cadre scientifique 91

1.
Introduction 91

2.
Intégration des avancées scientifiques dans le contexte de la gestion
des eaux souterraines 96

3.
Financement de la recherche à l'échelle de l'UE 97

3.1.
Projets de recherche du se PCRD 98

3.2.
Projets ciblés et intégrés du 6e PCRD 98

3.3.
Projets ERA-NET du 6e PCRD 99

3.4.
Projets issus de la priorité SSP 100

3.5.
Orientations du 7e PCRD 100

3.6.
Projets de démonstration -Programme L1FE 101

4.
Quelques exemples de projets de recherche en soutien à la législation
sur les eaux souterraines 101

4.1.
Évaluation des risques 102

4.2.
Restauration de la qualité des eaux souterraines 102

4.3.
Pollution diffuse 102

4.4.
Outils de gestion et d'information 103

4.5.
Exemples de réseaux 103

5.
Un projet taillé sur mesure en soutien à la directive sur les eaux
souterraines -BRIDGE 104

6.
Quelques besoins de recherche 105

7.
Besoins de renforcement des liens entre la science et la législation 106

7.1.
Besoins généraux 107

7.2.
Différents niveaux d'interactions 107

8.
Vers une interface opérationnelle 109

8.1.
L'initiative HarmoniCA 109

8.2.
Le système « WISE» 110

8.3.
Le portail WISE-RTD 112

8.4.
Besoins d'un cadre général d'intégration des avancées
scientifiques dans le processus législatif 112

8.5.
Initiative pilote dans le cadre de la stratégie commune
de mise en œuvre de la DCE 114

8.5.1.
Introduction 114

8.5.2.
Activités transversales 115

8.5.3.
Activités thématiques 115

8.6.
Conclusions 115

Chapitre 5

Délimitation et caractérisation des masses d'eau souterraine 119

1.
Délimitation des masses d'eau souterraine 120

1.1.
Introduction 120

1.2.
Prélèvement de quantité significative 121

1.3.
Écoulement significatif 122

1.4.
Délimitation des masses d'eau 123

1.5.
Limites supérieures et inférieures des masses d'eau souterraine 126

1.6.
Agrégation des masses d'eau 127

1.7.
Conclusions -Processus suggéré pour une application pratique
du terme de masse d'eau souterraine 128

2.
Caractérisation 129

2.1.
Rappel du cadre législatif 129

2.2.
Planification et amélioration de l'identification des masses d'eau 133

2.3.
Dispositions supplémentaires de la DCE 133

2.3.1.
Masses d'eaux souterraines transfrontalières 133

2.3.2.
Masses d'eaux souterraines à objectifs moins ambitieux 134

2.3.3.
Interactions avec des écosystèmes aquatiques ou terrestres
dépendants 134

2.3.4.
Zones protégées 134

3.
Conclusions. 1~'
Annexe
Considérations sur la délimitation des zones protégées 137

Chapitre 6

Évaluation des risques et modèles conceptuels 141

1.
Évaluation des risques 141

1.1.
Compréhension du système/Modèles conceptuels 141

1.2.
L'approche DP5IR 143

1.3.
Risques de pollutions des eaux souterraines 144

1.4.
Identification des pressions significatives 147

1.4.1.
Approche sélective 148

1.4.2.
Variations dans les pressions et les incidences 149

1.5.
Évaluation des incidences issues des pressions 150

1.6.
Caractérisation plus détaillée des masses d'eau souterraine 151

1.7.
Outils de soutien 152

1.8.
Les aspects d'échelle 153

1.9.
Évaluation des risques de non-atteinte des objectifs et prise
en compte des incertitudes 154

1.10.
Résumé des tâches principales -Première évaluation 155

1.11.
Cas particulier: les zones protégées de captage d'eau
pour la consommation humaine 156

1.12.
Recommandations pour le rapport des analyses des pressions
et des incidences 158

2.
Exemples de recherche en soutien à la caractérisation des risques
et la modélisation 160

2.1.
Caractérisation de risques de pollution industrielle 160

2.2.
Recherche sur les modèles conceptuels 160

Annexe 1

Outils d'aide à l'évaluation des impacts 162

Annexe 2

Besoins en informations et sources de données 171

Chapitre 7

Évaluation du fond géochimique et de l'âge
d'une eau souterraine 177

1.
Fond géochimique 177

1.1.
Généralités sur l'établissement du bruit de fond géochimique 179

1.2.
Méthodes pour établir le fond géochimique 180

1.2.1.
Étude de la chimie des composantes inorganiques
majeures et traces 182

1.2.2.
Étude de la chimie des composantes organiques 185

1.2.3.
Modélisation hydrogéochimique 186

1.2.4.
Traceurs et échelles temporelles 187

1.3.
Études des tendances naturelles du fond géochimique 189

2.
Âge et qualité des eaux souterraines 190

2.1.
Estimation de l'âge des eaux souterraines 191

2.1.1.
Définition de l'âge des eaux souterraines 192

2.1.2.
Traceurs environnementaux pour l'estimation de l'âge
des eaux souterraines 192

2.1.3.
Géo-indicateurs -estimation des changements
environnementaux et des âges relatifs des eaux
souterraines 193

2.2.
Modélisation numérique de l'âge des eaux souterraines 194

2.3.
Âge des eaux souterraines, qualité et quantité 195

2.3.1.
Qualité des eaux souterraines en fonction de l'âge 195

2.3.2.
Âge des eaux souterraines et surveillance 195

2.3.3.
Âge des eaux souterraines et surexploitation 196

2.4.
Âge des eaux souterraines et directives européennes 196

2.4.1.
Âge des eaux souterraines et dérivation des niveaux
naturels (fond géochimique) et de valeurs seuils 196

2.4.2.
Interactions des eaux souterraines avec les écosystèmes
dépendants 196

2.5.
Études de cas 197

2.6.
Conclusions 197

Chapitre 8

Objectifs environnementaux pour les eaux souterraines
et conformité au « bon état » 199

1.
Principes généraux 200

1.1.
Modèles conceptuels (rappels) 200

1.1.1.
Modèles conceptuels et valeurs seuils 201

1.1.2.
Modèles conceptuels et évaluation de l'état 201

1.1.3.
Modèles conceptuels et évaluation de tendances 202

1.2.
Écosystèmes terrestres dépendants pertinents vis-à-vis
de l'évaluation de l'état et de tendances 202

1.3.
Concentrations naturelles de substances présentes dans le milieu ­Fond géochimique 202

1.4.
Concentrations inférieures aux limites de quantification 203

1.4.1.
Évaluation de l'état chimique 203

1.4.2.
Évaluation des tendances 204

1.5.
Rapportage 204

1.5.1.
Valeurs seuils pour les eaux souterraines 205

1.5.2.
Évaluation de l'état des masses d'eau souterraine 205

1.5.3.
Évaluation des tendances 205

2.
Évaluation de l'état des masses d'eau 206

2.1.
Tests de classification 206

2.2.
Évaluation du risque vis-à-vis de l'évaluation de l'état 207

3.
Évaluation de l'état chimique 208

3.1.
Rappel des définitions 208

3.2.
Éléments de classification du bon état 210

3.2.1.
Agrégation des données 210

3.2.2.
Étendue des dépassements 211

3.2.3.
Localisation des dépassements 211

3.3.
Normes de qualité (européennes) et valeurs seuils pour les eaux
souterraines 212

3.3.1.
Rappel des exigences 212

3.3.2.
Liens entre les valeurs seuils et l'objectif de « prévention/
limitation» (article 6 de la DES) 215

3.3.3.
Méthodologie générale pour l'établissement
de valeurs seuils 217

3.4.
Procédure pour l'évaluation de l'état chimique des eaux
souterraines 220

3.4.1.
Application de la procédure en pratique 222

3.4.2.
Test: évaluation générale de l'état chimique de la masse
d'eau dans son ensemble 222

3.4.3.
Test: intrusion saline ou autres intrusions 225

3.4.4.
Test: diminution de la qualité chimique ou écologique
d'eaux de surface associées due au transfert de polluants
provenant de la masse d'eau souterraine 227

3.4.5.
Test: détérioration significative aux écosystèmes terrestres
dépendants des eaux souterraines due au transfert
de polluants provenant de la masse d'eau souterraine 229

3.4.6.
Test: conformité avec les exigences de la DCE en matière
de protection des zones de captage pour les eaux destinées
à la consommation humaine 229

4.
Évaluation de l'état quantitatif 234

4.1.
Rappel des définitions 234

4.2.
Éléments de classification de l'état quantitatif 235

4.3.
Procédure pour l'évaluation de l'état quantitatif 235

4.3.1.
Test: équilibre du niveau de la nappe (à l'échelle
de la masse d'eau) 236

4.3.2.
Test: écoulement des eaux de surface 238

4.3.3.
Test: écosystèmes terrestres dépendants des eaux
souterraines 240

4.3.4.
Test: intrusions salines et autres 242

5.
Évaluation des tendances et des points de départ d'inversion 243

5.1.
Rappel des définitions 243

5.2.
Éléments d'évaluation des tendances et inversion de tendances 243

5.2.1.
Paramètres faisant l'objet d'évaluations de tendances 244

5.2.2.
Élaboration des réseaux de surveillance 245

5.2.3.
Données de surveillance faisant l'objet d'évaluation
de tendances 246

5.2.4.
Considération du fond géochimique et des points
de départ d'identification de tendances 246

5.2.5.
Longueur des séries temporelles 246

5.2.6.
Méthodologie d'évaluation de tendances 247

5.2.7.
Degré de confiance de l'évaluation 248

5.2.8.
Point de départ d'inversion de tendance 248

5.2.9.
Méthodologie pour l'évaluation des inversions
de tendances 249

5.2.10.
Échéancier pour l'évaluation des tendances et inversions
de tendances 249

5.3.
Tests pour l'évaluation des tendances et leur inversion 249

5.3.1.
Identification de tendances significatives sur le plan
environnemental et échelle considérée
pour cette évaluation 250

5.3.2.
Test: risque de détérioration des utilisations actuelles
ou potentielles de l'environnement aquatique
(articles 5(1) et 5(2) de la DES) 251

5.3.3.
Test: risque de détérioration des écosystèmes aquatiques
et terrestres (articles 5(1) et 5(2) de la DES) 252

5.3.4.
Évaluation de tendances en soutien à l'évaluation

de l'état chimique 253

5.3.5.
Évaluation de tendances en soutien à la caractérisation

de panaches de pollution 253

6.
Conclusion 254

Annexe 1

Principes d'application de facteurs de dilution et d'atténuation .....257

Annexe 2

Utilisation de la surveillance des niveaux des eaux souterraines
pour l'évaluation de l'état 260

Annexe 3

Fixation de valeurs seuils pour les eaux souterraines
(situation au 30 mars 2009) 262

Chapitre 9

Surveillance des masses d'eau souterraine 271

1.
Rappels des exigences de la directive cadre sur l'eau 272

2.
Principes généraux 276

2.1.
Introduction 276

2.2.
Liens entre la caractérisation des masses d'eau, l'évaluation
des risques et les exigences en matière de surveillance 276

2.3.
Risque, niveaux de précision et de confiance 278

2.4.
Programmes de surveillance de l'eau souterraine 280

2.4.1.
Surveillance des niveaux de l'eau souterraine
(état quantitatif) 280

2.4.2.
Contrôle de surveillance de l'eau souterraine
(état chimique) 280

2.4.3.
Contrôles opérationnels de l'eau souterraine
(état chimique) 281

2.4.4.
Dépendance des besoins de surveillance vis-à-vis
des algorithmes appliqués aux caractérisations des états
et des tendances 282

2.4.5.
Zones protégées 282

2.5.
Rapportage 282

3.
Recommandations pratiques sur la conception des programmes
de surveillance de l'eau souterraine 283

3.1.
Identification des objets pour lesquels une information
de surveillance est nécessaire 284

3.2.
Conception des programmes de surveillance à partir
de la compréhension du système de l'eau souterraine 285

3.3.
Considérations des types d'aquifères 287

3.4.
Groupement des masses d'eau souterraines en vue
de leur surveillance 288

3.5.
Surveillance intégrée 289

3.6.
Développement économique des réseaux de surveillance
de l'eau souterraine 290

3.7.
Assurance de qualité de la conception de la surveillance
et du traitement des données 290

3.8.
Révision des réseaux et actualisation 290

4.
Surveillance de l'état quantitatif 291

4.1.
But de la surveillance 291

4.2.
Paramètres à surveiller 292

4.3.
Densité des sites de surveillance 293

4.4.
Fréquence de surveillance 294

5.
Surveillance de l'état chimique et des tendances à la pollution 294

5.1.
But de la surveillance 294

5.2.
Contrôle de surveillance 295

5.2.1.
Conception du programme de contrôle de surveillance 295

5.2.2.
Sélection des paramètres de surveillance 296

5.2.3.
Sélection des sites de surveillance représentatifs 298

5.2.4.
Fréquence du contrôle de surveillance 301

5.2.5.
Intrusions .302

5.3.
Contrôles opérationnels 302

5.3.1.
Conception du programme de contrôles opérationnels 302

5.3.2.
Sélection des paramètres de contrôles opérationnels 305

5.3.3.
Sélection des sites représentatifs des contrôles
opérationnels .
305

5.3.4.
Fréquence de surveillance 306

6.
Contrôle des zones protégées 310

7.
Surveillance de l'objectif de prévention/limitation .311

8.
Bonnes pratiques et outils d'assistance .311

8.1.
Besoins de surveillance dépendant des outils appliqués
pour la caractérisation de l'état et des tendances 311

8.2.
Exemples de modèles conceptuels 312

9.
Assurance de qualité des données de surveillance 316

9.1.
Exigences de qualité 316

9.2.
Assurance et contrôle de qualité 318

10.
Méthodes d'échantillonnage et d'analyses 320

1O.l.Introduction
320

10.2.
Sites de surveillance 321

10.3.
Méthodes d'échantillonnage 321

10.4.
Stockage, conditionnement et transport de l'échantillon 322

10.5.
Identification et enregistrement des échantillons 322

10.6.
Expression des résultats 322

10.7.
Sources d'information sur les protocoles et assurance qualité
de l'échantillonnage 322

11.
Rapportage 323

Chapitre 10

Programmes de mesures pour la protection des eaux souterraines
contre les pollutions 329

1.
Le régime de prévention/limitation 330

1.1.
Liens entre les objectifs de prévention/limitation
et les valeurs seuils 330

1.2.
Liens avec les autres législations européennes pertinentes 331

1.3.
Échéanciers liés aux objectifs de la DCE 333

1.4.
Législations nationales 333

2.
Principes généraux 334

2.1.
Rappel sur les pollutions 334

2.2.
Rappel sur les introductions de polluants 335

2.3.
Introductions directes et indirectes 336

2.4.
Prévention ou limitation? 336

2.5.
Approche basée sur les récepteurs et compartiments 339

2.6.
Modèle conceptuel hydrogéologique 339

3.
Comment évaluer les introductions 340

3.1.
Points de conformité 340

3.2.
Guide pour la sélection de récepteurs et de points de conformité 343

3.2.1.
Nouvelles activités planifiées 343

3.2.2.
Rejets de sites historiquement pollués 344

3.2.3.
Contraintes physiques pour l'établissement de points
de conformité 344

3.3.
Évaluation de nouvelles activités 345

3.4.
Évaluation des sources existantes de pollution 347

3.5.
Surveillance des introductions de polluants 347

4.
Mesures et dérogations 348

4.1.
Mesures de base de la DCE 349

4.2.
Interdiction des rejets directs dans les eaux souterraines 352

4.3.
Dérogations 352

4.4.
Exemples de dérogations 352

4.5.
Conditions d'application des dérogations 355

4.6.
Comment développer les mesures 357

4.7.
Conclusions -Exemples de mesures liées à des projets
de recherche 357

4.7.1.
Atténuation naturelle 357

4.7.2.
Mesures agricoles 358

4.7.3.
Mesures de protection dans les « mégasites » 359

4.7.4.
Restauration 360

Chapitre 11

Approche participative et aspects économiques de la gestion
des eaux souterraines .363

1.
Approche participative dans la gestion des eaux souterraines 364

1.1.
Objectifs de l'approche participative 364

1.2.
Dispositions de la DCE concernant la participation du public 366

1.3.
Le Groupe de la stratégie commune de mise en œuvre (Cl5)
pour les eaux souterraines 366

1.4.
Implications des associations (ONG) et programmes
internationaux 369

2.
Aspects économiques de la gestion des eaux souterraines 370

2.1.
Introduction 370

2.2.
Méthodologies et outils économiques en soutien à la gestion
des eaux souterraines 371

2.3.
Méthodes économiques pour l'évaluation des impacts
sur les eaux souterraines et la mise en œuvre de la législation 372

2.4.
Conception d'instruments économiques pour la gestion
des eaux souterraines 373

2.5.
Conclusions 375

Chapitre 12

Conclusions, perspectives 377

1.
Besoins de développements liés aux étapes techniques 377

2.
Accès aux données et visual isation .378

3.
Besoins de recherches .381

4.
Renforcement des réseaux multidisciplinaires/sectoriels 382

5.
Anticipation des révisions à venir 382

Bibliographie .
385

Annexe 1

Rappels des dispositions principales de la directive 2000/GO/CE
« établissant un cadre pour une politique communautaire
dans le domaine de l'eau» avec focus sur les eaux souterraines . ....395

Annexe 1/
Rappels des dispositions principales de la directive 200G/118/CE
« sur la protection des eaux souterraines contre la pollution
et la détérioration» 404

Annexe 1/1
Groupe de travail européen sur les eaux souterraines (WG C)
Groupe de travail européen sur la surveillance chimique (eMA) .....413

Glossaire 419

Index 427