L'Agence de l'Eau est un organisme de l'Etat qui accorde son aide, notamment financière, à des maîtres d'ouvrage qui souhaitent réaliser des travaux ayant pour objectif l'amélioration de la qualité des cours d'eau. Le projet de travaux est étudié, et s'il est validé, l'Agence accorde des subventions.

L'Agence ne travaille pas seule et parmi ses plus proches collaborateurs figure l'Entente Oise-Aisne. Ces partenaires avaient un besoin commun : pouvoir regrouper leurs informations et faciliter les échanges dans le but de réaliser plus facilement des synthèses annuelles, historiques, ou encore géographiques des opérations qu'ils subventionnent. Le moyen identifié comme le plus efficace était d'avoir une base de données commune.

L'objectif du stage était la création d'une base de données "Rivières" permettant d'enregistrer toutes les données relatives aux travaux effectués sur les rivières du Bassin Versant de l'Oise. La base devait être accessible, utilisée et partagée par plusieurs personnes localisées dans des structures différentes, en l'occurrence "l'Agence de l'Eau Seine-Normandie - Direction des Vallées d'Oise", "l'Entente Oise-Aisne", et "l'Union des Syndicats d'Aménagement et de Gestion des Milieux Aquatiques".

Ce travail a inclut dans un premier temps la compréhension des différentes étapes précédant la réalisation des travaux auxquels la base fait référence, de la présentation du projet par le maître d'ouvrage à la réalisation des travaux, et une réflexion collective avec les représentants de chaque partie afin de comprendre leurs besoins et de les accorder pour créer un outil commun. Ces rencontres ont conduit au choix de créer finalement deux bases de données, les besoins de l'Union des Syndicats étant trop différents des autres. Elles ont été créées selon le même mode opératoire.

C'est une fois ce travail collectif effectué que peut commencer la phase de création de la base, avec l'outil ACCESS. Nous avons d'abord créé les tables contenant les données choisies au cours des entretiens, défini des clés permettant d'identifier les opérations de façon unique, et établi les relations entre les tables.

Ensuite, nous avons développé le mode d'alimentation de la base, les formulaires destinés à simplifier au maximum la saisie des informations et le mode d'exploitation, les états qui sont des représentations sous un format imprimable des données de la base.

Enfin, une part de recherche a été nécessaire pour faciliter la mise à jour de la base. L'intégration de listes déroulantes, de boutons et autres éléments facilite son alimentation et la rend accessible à des personnes n'ayant aucune connaissance en informatique.

Au terme du stage, la base de données "Rivières" est opérationnelle.

La Directive Cadre sur l'Eau (DCE), marque une profonde évolution dans les conceptions de la gestion de l'eau des Etats-membres de l'Union Européenne. Son application est longue mais son objectif final reste l'atteinte du "bon état" pour l'ensemble des masses d'eau d'ici 2015. A l'échelle de la Direction de Secteur Seine-amont de l'Agence de l'Eau Seine-Normandie, des moyens ont été mis en œuvre pour répondre à cet objectif.

Tout d'abord, une base de données de caractérisation des 93 masses d'eau cours d'eau a été créée (Access) dans le but de rassembler l'ensemble des informations les plus pertinentes nécessaires à leur description : état, pressions, objectifs, mesures, réseaux de suivi… Ce rapport présente la méthodologie de construction de la base de données, un guide d'utilisation de la base. Un outil informatique créé pour générer des fiches par masse d'eau est également présenté.

Dans un second temps, un outil d'évaluation de l'état écologique des cours d'eau a été mis en place, afin d'aider à définir les objectifs d'état écologique de chacune des masses d'eau à l'horizon 2015, à inscrire dans le SDAGE (2009-2015). Le rapport présente la méthodologie développée, basée sur les données existantes en matière d'états physico-chimique et biologie actuels et sur leur degré de pertinence.

L'atteinte du bon état écologique des cours d'eau à l'horizon 2015 est en partie conditionnée par leur état hydrogéomorphologique. Il est donc important de caractériser cet état pour mettre au point des programmes d'actions et de réhabilitation des cours d'eau.

Un outil SIG a été mis au point pour assister la sectorisation des cours d'eau en tronçons homogènes, qui pourront être par la suite l'unité de base de caractérisation et de réflexion sur l'état du milieu physique des cours d'eau.

Après avoir évalué la fiabilité de l'outil de sectorisation, trois exemples d'utilisation des résultats sur le bassin Seine-Normandie seront présentés. Il s'agit en effet d'un outil de connaissance et de compréhension du fonctionnement des cours d'eau, mais il permet aussi de réaliser des typologies - par l'intermédiaire des variables qu'il calcule - (zonation potentielle des espèces piscicoles, mobilité potentielle des cours d'eau), et enfin, il peut permettre l'évaluation du degré d'altération potentielle d'un cours d'eau.

Afin de répondre aux objectifs formulés par la Directive Cadre Européenne sur l'Eau de 2000, les Agences de l'Eau doivent se doter d'outils susceptibles de participer à l'évaluation ou à la validation de la politique de gestion de la ressource en eau. L'Agence de l'Eau Seine-Normandie (AESN) a choisi d'adopter le modèle SENEQUE afin de disposer d'un nouvel outil d'aide à la décision.

Conçu par le PIREN-Seine, SENEQUE ("la Seine en équations") est un modèle biogéochimique destiné à calculer la qualité des eaux de surface du bassin de la Seine en fonction de paramètres extérieurs tels que les pressions ponctuelles ou diffuses.

Après une première phase d'évaluation du modèle et de constitution de bases de données au siège de l'AESN, la "Direction Etudes, Prospectives et Evaluations Environnementales" (DEPEE) s'est penchée sur le déploiement de SENEQUE à l'ensemble des Directions de Secteur de l'AESN.

C'est dans ce cadre de déploiement du modèle SENEQUE que ce projet a été mené, avec pour objectif d'évaluer le bien-fondé de l'implantation du modèle au sein de la Direction de Secteur Seine-Aval (DSAV) et de déterminer les modalités de son éventuel déploiement.

La première phase du projet a consisté à faire fonctionner SENEQUE sur le secteur Seine-Aval afin d'en évaluer les potentialités et d'initier son application à des problématiques locales. Cette démarche, davantage réalisée à titre exploratoire que dans le but de déboucher sur des résultats fiables et définitifs, a permis de mettre en évidence les lacunes du modèle et de proposer des pistes d'amélioration. Les dysfonctionnements strictement informatiques ont été signalés aux concepteurs de SENEQUE afin d'être corrigés dans une prochaine version du logiciel. D'autres problèmes liés à la technique d'utilisation du modèle ou relatif au mauvais état des bases de données ont pu être améliorés. Le développement d'une méthode de reconstitution des écoulements de nappe et de surface à partir de mesures de débits a ainsi permis de palier au problème d'une modélisation très approximative des débits.

Suite à cette première étape d'identification des sources d'erreur et de perfectionnement de la méthodologie, de nouvelles modélisations ont pu être menées avec cette fois-ci pour objectif d'obtenir des résultats exploitables en interne. L'essentiel des modélisations a porté sur le calcul de flux de nutriments à la mer, la hiérarchisation des pressions sur les bassins versants et l'évaluation des impacts d'aménagements ponctuels.

La faisabilité du couplage de SENEQUE avec un modèle estuarien (SIAM-3D) a également été étudiée. Celle-ci semble à l'heure actuelle difficilement réalisable en raison des nombreuses différences qui opposent ces deux modèles (incompatibilité des variables modélisées, divergence des résolutions spatiales et temporelles…).

Il ressort des différentes applications du modèle une certaine complexité d'utilisation, en dépit d'une interface claire et de l'intégration d'un logiciel SIG. Mais le principal problème reste l'incertitude sur la fiabilité des modélisations : lorsque l'on peut les comparer avec des mesures existantes, les concentrations calculées s'éloignent souvent de la réalité. Ce manque de réalisme peut aussi bien s'expliquer par le mauvais état des bases de données utilisées que par des erreurs de programmation ou une représentation approximative des processus écologiques.

Ajoutée à une utilisation parfois complexe, la fiabilité limitée du modèle rend son utilité au sein de la DSAV particulièrement discutable. L'avenir de SENEQUE à la DSAV (et à l'AESN ?) semble donc plus qu'incertain.

L'Agence de l'Eau Seine-Normandie s'est dotée d'un outil de modélisation de la qualité des eaux de surface. Cet outil, SENEQUE, développé par le groupement de recherche PIREN-Seine permet d'évaluer l'impact des pollutions d'origine ponctuelle (stations d'épuration et industries) et d'origine diffuse (liées à l'occupation des sols) sur la qualité des cours d'eau. SENEQUE a continuellement évolué depuis sa création et sa convivialité a été considérablement développée.
SENEQUE présente un intérêt à une échelle globale en permettant par exemple d'identifier les grands sous-bassins contributeurs en flux de polluants ou à une échelle plus locale en repérant par exemple les stations d'épuration entraînant un déclassement des cours d'eau du point de vue qualité.

Le stage au sein du pôle modélisation a consisté à évaluer, à l'aide de SENEQUE, les pressions générées au sein des grands sous-bassins de Seine-Normandie ainsi que les flux à leur exutoire. Un objectif du pôle modélisation est de diffuser l'outil dans les directions de secteur de L'Agence de l'Eau Seine-Normandie. Pour cela, il est nécessaire au préalable de démontrer l'efficacité du modèle. Dans ce cadre, plusieurs fleuves côtiers bas-normands ont été étudiés.

Le stage a d'une part permis d'obtenir des résultats chiffrés en terme de flux et de pressions et d'autre part, de mettre en évidence certains dysfonctionnements du modèle. Ces problèmes identifiés, la collaboration Agence/PIREN-Seine étant active, des modifications pourront être apportées au modèle. Cependant le stage a permis de confirmer que la principale limite de SENEQUE ne vient pas du modèle lui-même mais des données d'entrée et en particulier des bases de données de stations d'épuration dont la gestion est du ressort de l'Agence. L'Agence de l'Eau Loire-Bretagne qui a fait le choix d'un autre modèle que SENEQUE rencontre la même limite.

Afin de convaincre les utilisateurs potentiels de l'utilité du modèle, la priorité de l'Agence doit donc être de mettre à jour les données d'entrée de SENEQUE, tout en continuant sa collaboration avec le PIREN-Seine ce qui permet une amélioration continue du modèle et son adaptation aux besoins évolutifs de l'Agence.

L'étude proposée et financée par l'Agence de l'Eau Seine-Normandie, la Direction de l'Eau du MEDAD et le BRGM vise à élaborer une méthodologie de délimitation des aires d'alimentation de captages et de leur vulnérabilité intrinsèque aux pollutions diffuses. Elle s'inscrit dans un contexte national de bassins hydrographiques majoritairement contaminés par les pollutions diffuses d'origine agricoles (nitrates et pesticides), de ressource en eau souterraine non préservée par les outils réglementaires laborieusement mis en œuvre et spécifiques aux pollutions ponctuelles - les périmètres de protection de captages-, ainsi que d'un niveau réglementaire renforcé depuis les exigences issues de la directive cadre sur l'eau, la loi sur l'eau et les milieux aquatiques du 30/12/06, jusqu'au décret du 14/05/07 relatif aux dispositifs de maîtrise des pollutions diffuses d'origine agricole par la création des zones de protection des aires d'alimentation de captages.

L'étude comporte trois phases :
- Etat des lieux sur la définition des AAC et de leur vulnérabilité, constituant un rapport bibliographique
BRGM/RP-55332-FR

- Méthodologie de délimitation des AAC et des zones sensibles vis-à-vis des pollutions diffuses, sous forme de guide
BRGM/RP-55874-FR

- Application de la méthodologie sur six bassins test
BRGM/RP-55875-FR

Le rapport bibliographique définit les principaux termes et concepts relatifs aux bassins d'alimentation et à la vulnérabilité des eaux souterraines et fait la distinction entre aire d'alimentation et périmètre de protection d'un captage. Un chapitre expose les méthodes de délimitation des BAC et des zones contributives à cette alimentation en distinguant les milieux poreux, fissurés et karstiques. Un autre chapitre présente les méthodes de détermination de la vulnérabilité des eaux souterraines là aussi selon les types d'aquifère (DRASTIC et IDPR pour les aquifères sédimentaires, EPIK et RISK pour les aquifères karstiques, DISCO pour les aquifères fissurés). Enfin un troisième chapitre fait une analyse comparative de 38 études réalisées sur le bassin Seine-Normandie afin d'évaluer les approches mises en œuvre sur des cas concrets.

Le guide méthodologique vise à fournir un support, destiné aux maîtres d'ouvrage porteurs des projets territoriaux, afin de faciliter la rédaction des cahiers des charges des études à conduire pour la délimitation des AAC et de leur vulnérabilité. Il doit ainsi permettre aux bureaux d'étude concernés d'utiliser une trame méthodologique commune. Il se veut synthétique à l'aide de tableaux, d'arbres de décision et de schémas. Il décline les différents contextes hydrogéologiques et la façon de les étudier, tout en référençant des outils utilisables et des sources de données descriptives de ces milieux. A titre informatif, il livre des ordres de grandeurs de temps à passer et de coûts pour la mise en œuvre des études préconisées.

Des exemples concrets de la mise en œuvre de la méthodologie sur six bassins sont présentés dans un rapport spécifique et sont d'ailleurs utilisés pour illustrer le guide. Ces exemples ont permis de tester le déroulement de la méthode à partir de cas différenciés suivant les contextes hydrogéologiques et le niveau d'information initial de leur connaissance. Bien qu'une observation de terrain ait accompagné ces travaux, il ne s'agit pas pour autant d'études exhaustives telles que celles qui devront être réalisées sur l'initiative des maîtres d'ouvrage.

En France les agences de l'eau, aux cotés d'autres établissements publics sont chargées de mettre en œuvre la DCE. Cela peut se traduire par la mise en place de réseaux de mesures. Actuellement, ces réseaux sont bien développés sur l'ensemble du bassin Seine-Normandie. La surveillance des micropolluants a lieu, dans le cadre du réseau national de bassin (RNB), sur l'eau, les sédiments et les organismes vivants. Pourtant, une grande partie des micropolluants sont des composés adsorbables et se trouve sur le support matière en suspension (MES). Le but de ce stage est d'évaluer les techniques existantes pour effectuer ce prélèvement et de voir dans quelles mesures, une de ces techniques serait transposables dans le cadre de la mise en place d'un réseau de surveillance sur le support MES.

Les contraintes d'un tel réseau de surveillance ont été établies (coût, fiabilité, efficacité, grande extension géographique). Les principales techniques existantes ont été passées au crible d'une grille de critères opérationnels afin d'évaluer leur performance dans le cadre d'une utilisation pérenne. Il s'agissait de la centrifugation en continu, de la filtration et des trappes à matière en suspension. Pour des raisons de coûts et d'efficacité, les techniques de centrifugation en continu et de filtration ont été éliminées. Les trappes à MES, qui présentait un coût a priori modéré mais dont on ignorait l'efficacité en terme de quantité et de qualité de MES récoltées, ont donc fait l'objet d'une étude plus approfondie. Les trappes sont, en outre, une technique qui permet un prélèvement intégré dans le temps.

Une revue des différents modèles de trappes a été réalisée à partir des données de la littérature et en particulier des travaux des chercheurs du PIREN-Seine. Deux modèles ont été sélectionnés d'après des critères pratiques. Ont été privilégiés les critères suivant : discrétion et facilité de mise en œuvre (conception, construction, entretien). Il fallait aussi que les trappes puissent couvrir l'ensemble des différents types de rivière du bassin (morphologie, profondeur). Une trappe verticale et une trappe horizontale ont ensuite fait l'objet d'une investigation fonctionnelle. Un test a été élaboré de façon à étudier le fonctionnement et les performances de ces trappes en conditions naturelles.

Les trappes se sont avérées partiellement efficace en ce qui concerne la quantité de MES qu'elle devait collecter (50 g de MS) pour effectuer l'ensemble des analyses actuellement effectuées sur le support sédiment. Mais l'efficacité de collecte des dispositifs peut être améliorée et sans doute atteindre l'objectif fixé. La qualité des MES collectées n'a pas pu être comparée à celles transitant dans les rivières. Néanmoins, la théorie nous apprend qu'une partie des MES qui ont été collectées présentent, a priori, un bon potentiellement de fixation des micropolluants (MES de diamètre inférieur à 200 µm). En ce qui concerne l'adaptabilité des trappes à une utilisation pérenne dans le cadre d'un réseau étendu, il semblerait que les trappes, soient adaptées. Leur fabrication est leur utilisation (pose, relèvement, nettoyage) sont simples.

En prenant en compte les limites d'utilisation des trappes et les limites d'un réseau basé sur cette technique, ainsi que les améliorations et pistes d'amélioration, on peut imaginer développer un outil intéressant pour le suivi de la qualité des MES.

L'approche exploratoire de cette étude a permis d'aboutir à la rédaction d'un mode d'emploi à l'usage des gens de rivières et d'un chiffrage d'un réseau " trappes ".

La présente étude a été menée à la demande de l'agence de l'eau Seine-Normandie. Elle s'inscrit dans le cadre de la mise en œuvre des réseaux de surveillance des eaux souterraines selon les exigences de la Directive Cadre sur l'Eau (DCE).

Pour répondre aux exigences de l'article 5 de la DCE sur l'identification et la caractérisation des masses d'eau, les eaux souterraines de la France ont fait l'objet d'un nouveau découpage. 60 masses d'eau sur l'ensemble du bassin ont été identifiées, ces entités sont les unités de base pour l'application de la DCE. C'est en effet à l'échelle de la masse d'eau que doivent se mettre en place les réseaux de surveillance.

La première partie de cette étude consiste à élaborer une base de données Access afin de répertorier l'ensemble des informations sur les stations de surveillance. Ce travail fait suite à l'étude d'élaboration des réseaux de surveillance des masses d'eau souterraine du bassin Seine-Normandie réalisée par le BRGM en 2006. Une collecte de données s'est également avérée nécessaire afin d'ajouter les informations complémentaires envoyées par les propriétaires et les exploitants après la fin de l'étude du BRGM.

L'objectif de la base de données est double. D'une part, elle regroupe le descriptif de l'ensemble des stations (Code BSS, localisation, usage, nature, masse d'eau et nappe captée, type de contrôle à réaliser, propriétaires, exploitants…). De nombreuses actions sont également réalisables telles que l'impression des fiches des stations de surveillance (caractéristiques, paramètres à surveiller, photos et plan de localisation), du récapitulatif des stations par propriétaire, de la liste des stations… D'autre part, cet outil à vocation opérationnelle est conçu de manière à rendre l'accessibilité à l'information plus aisée pour les chargés d'études et les chargés d'opérations de l'agence de l'eau.

Dans la seconde partie, une réflexion plus fine sur les paramètres à suivre pour le contrôle opérationnel permet d'améliorer le traitement de masse de l'étude BRGM. Une analyse "qualité" à l'aide du logiciel SEQ-Eaux souterraines a d'abord été effectuée pour réaliser l'historique qualitatif de chaque station entre 2001 et 2006. Les familles de paramètres concernés sont : les nitrates, les pesticides, les métaux, les HAP, les PCB et les OHV.

A partir de ces traitements SEQ, des informations sur les stations (masse d'eau souterraine associée, nappe captée, occupation du sol…) et du travail déjà effectué par le BRGM, les paramètres à suivre pour le contrôle opérationnel qui débutera en 2008 sont déterminés pour chaque station de surveillance. Ces informations sur la qualité de chacune des stations et sur les paramètres à surveiller apparaissent également dans la base de données ce qui en fait un outil permettant de voir rapidement les problèmes de qualité des eaux souterraines en un point donné.

Ainsi, la complémentarité entre la base de données des stations de surveillance et le traitement SEQ-Eaux souterraines effectué pour chacune des stations assurent une vision de la qualité de chaque point du réseau mais aussi une vision globale de l'évolution de la qualité des masses d'eau souterraine au sein du bassin Seine-Normandie.

La masse d'eau du Bajocien-Bathonien dans le secteur des Bocages Normands du Bassin Seine Normandie est touchée par des problèmes généralisés de qualité, ainsi que par des problèmes quantitatifs plus localisés. En raison du mauvais état chimique vis-à-vis des nitrates et des pesticides, un report de délai a été proposé pour les objectifs de qualité de la DCE.
La Direction des Bocages Normands, en concertation avec la Direction des Etudes, de la Prospective et de l'Evaluation Environnementales, a donc décidé de mettre en place un outil de gestion adapté pour cette masse d'eau. La première étape dans la conception d'un tel outil consiste à construire un modèle hydrogéologique couplé surface/souterrain d'un domaine englobant la masse d'eau visée.

Le modèle hydrogéologique comprend pour le domaine de surface une grande partie de la région Basse Normandie, du littoral de la Manche à la Touques à l'Est, et aux limites de bassins versants au Sud. Concernant le domaine souterrain on choisit de ne prendre en compte que les aquifères de la partie "bassin sédimentaire", des calcaires du Bajocien à la Craie du Cénomanien. Les aquifères de la partie "socle" du modèle ne sont pas représentés en raison de leur faible extension et de leur caractère hétérogène. On obtient ainsi quatre couches souterraines qui communiquent entre elles par des échanges d'eau verticaux. Les relations nappes-rivières sont également prises en compte, ainsi que le transfert en zone non saturée. Le bilan hydrique est calculé en surface à partir des données météo, et la quantité d'eau disponible pour l'infiltration est transférée vers le souterrain.

Les paramètres du modèle ont été calés par comparaison de chroniques hydrométriques ou piézométriques calculées et observées. Les piézomètres et stations hydrométriques utilisés ont été sélectionnés sur leur localisation et la longueur des chroniques.
Le calage effectué est pour le moment provisoire, mais d'ores et déjà les résultats sont très satisfaisants. Quelques difficultés subsistent cependant dans la modélisation, dont certaines dues au fait que tous les processus d'écoulement existant dans l'hydrosystème réel ne sont pas reproduits par le modèle (écoulements karstiques, nappes perchées locales…).

La qualité des résultats permet d'envisager dès maintenant les applications futures, qui seront dans un premier temps des simulations de différents scénarios de prélèvements pour en évaluer l'impact sur les nappes et les rivières. A moyen terme des applications à la gestion des flux de nitrates peuvent être envisagées, avec le couplage du modèle hydrodynamique et d'un modèle agronomique (STICS), comme cela a déjà été fait pour le bassin de la Seine.

La DCE met la biologie au centre des évaluations de l'état écologique des cours d'eau. L'Agence centralise et bancarise les données biologiques pour tout le bassin. Ainsi les réseaux de l'agence et des huit DREALs s'organisent pour suivre les éléments de qualité biologique. Il s'agit des macro-invertébrés benthiques, des diatomées (ou phytobenthos), des macrophytes et du phytoplancton d'eau douce. Les poissons sont suivis par ailleurs par l'Onema. Un grand nombre de données brutes sont donc mobilisées notamment à partir de 2003. L'objectif de l'étude est de cartographier les résultats biologiques pertinents et de les bancariser.

L'IBD 2007 est choisi dans les règles d'évaluation de l'état de 2009. Pour l'évaluation exacte de l'état biologique, il faut absolument reprendre les anciennes listes floristiques de diatomées et recalculer pour tout le bassin ce nouvel indice avec la version 5.3 d'Omnidia.

L'étude présente pour la première fois une synthèse de bassin des données macrophytiques et phytoplanctoniques.

La base de données se présente sous la forme de tables ACCESS et va servir à la bancarisation agence DEQUADO. Le bureau d'étude propose plusieurs produits : une table avec les notes indiciaires, une table des listes faunistiques ou floristiques et également le calcul de l'état biologique 2006-2007 nécessaire au SDAGE. Ce calcul biologique est complété par l'état physico-chimique (hors polluants spécifiques). Environ 12000 données indiciaires HBIO sont ainsi bancarisables.

L'outil de calcul HBIO 2006-2007 est fonctionnel. C'est le premier outil de ce genre à l'échelle du bassin. Il permet de calculer l'état biologique DCE sur toute station du réseau Seine-Normandie

L'étude est primordiale pour réaliser un vrai bilan des données biologiques du bassin. Les états biologiques calculés permettent d’élaborer la carte SDAGE de l'état écologique 2006-2007.