L'épuration des eaux de drainage agricoles

1Journée Orgeval, 24 mars 2010

pré[email protected]

Limiter les transferts des polluants d’origine agricole dans les bassins versants

drainésCHAUMONT CédricFESNEAU Corinne

TOURNEBIZE JulienUnité de Recherche « Hydrosystèmes et Bioprocédés »

Cemagref, Groupement d’Antony

Journée Orgeval, 24 mars 2010


Le contexte de recherche

� De l’échelle de la parcelle au bassin versant : compréhension des interactions cours d’eau / interface (zone tampon, ripisylve, …)

Sourceparcelle (zone racinaire)

Corridorruissellement

Rétentionzone sous-racinaire

Transport & Rétentionaquifère

Corridormacropores

drainage agricole

Rétentionzone riparienne

Corridorcours d’eau

Rétentionlagunemare

zone humide

Sourceparcelle (zone racinaire)

Corridorruissellement

Rétentionzone sous-racinaire

Transport & Rétentionaquifère

Corridormacropores

drainage agricole

Rétentionzone riparienne

Corridorcours d’eau

Rétentionlagunemare

zone humide


Schéma d’un système drainé


• Écartement < > Rabattement = 10-12 m• Profondeur = 80-100 cm

• Diamètre des drains < > Débit de projet = 1,5l/s/ha• CCTG Drainage « Evacuer une pluie de période

annuale de durée 3 jours » (17mm/j)

Dimensionnement


� Impacts des pratiques d’aménagement hydro-agricoles�Que peut on proposer et pour quelle efficacité ?

IMPACT ?IMPACT ?

REVERSIBILITE ?REVERSIBILITE ?

Solutions correctrices


� Implantation de zone tampon à fonction épuratrice (complémentaires des changements de pratiques) : favoriser les processus naturels de dégradation

� Implanter au plus proche de l’émission de polluant (moins de dilution due aux différences de pratiques agricoles) : Exemple sur l’exploitation de Eric Gobard (Aulnoy)

Aménager des zones tampons à la sortie des drains


Superficie bassin versant : 35 haSuperficie retenues : 3700 m²Volume retenue : 8000 m3

Ratio des surfaces : 1%

30 m

BassinMare

Arrivée drainage principal(collecteur)

Source

Rû

de B

ourg

ogne

N

100 m N

Marebassin

35ha

78 m

37.70 m

69.5

0 m

52.90 m

36.15 m

28.50 m22 m

Surverse

Zone tampon pilote : Descriptif


Bassin

Arrivée drainage principal(collecteur)

Source

Surverse

site 3site 3

site 2site 2

site 1site 1

Mare

site 1: site 1: collecteurcollecteur

site 2: sourcesite 2: source

site 3: site 3: surversesurverse

Suivi débit et nitrate à pas de temps fin (15 à 60min)

Suivi expérimental

Zone tampon pilote : Descriptif


Suivi des teneurs en nitrates de 2005 à 2009

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

01/0

9/05

31/1

0/05

30/1

2/05

28/0

2/06

29/0

4/06

28/0

6/06

27/0

8/06

26/1

0/06

25/1

2/06

23/0

2/07

24/0

4/07

23/0

6/07

22/0

8/07

21/1

0/07

20/1

2/07

18/0

2/08

18/0

4/08

17/0

6/08

16/0

8/08

15/1

0/08

14/1

2/08

12/0

2/09

13/0

4/09

12/0

6/09

11/0

8/09

conc

entra

tion

en n

itrat

es (m

g/L)

0

20

40

60

80

100

120

Q (L

/s)

nitrate collecteur nitrate source Q coll l/s

SDI SDI SDI

Lessivage du reliquat entrée-

hiverPic de nitrate à

l’automne

Changement de pratiques

Diminution de la concentration

annuelle


0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Abscisse horizontale (cm)

0

20

40

60

80

100H

aute

ur (

cm)

� Trajectoire moyenne des polluants dans le sol drain é

Expérimentation de laboratoire, Cemagref

Zone de transfert lent,

dilution progressive d’un stock d’azote du

sol

Zone de transfert

rapide

Mécanisme de transfert en parcelle drainée

Zone

De

mélange


� sur une base : écartement de 10 m etlame drainée annuelle cumulée= 250 mm/an

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Semi Drain Spacing (cm)

25

50

75

De

pth

(cm

)

3 à 5 ans 1 à 3 mois 1 à 3 heures

Progression lente vers le drain Transfert rapide vers le drain

Stock de nitrate = soit accident de fertilisation ( contrôlable) ; soit sécheresse (aléas climatique non contrôlable)

Temps de transfert en parcelle drainée


Effet de la zone tampon

� Capter les eaux de drainage les plus chargées

� �� Nitrates : toute l’année (pics élevés àl’automne et après fertilisation)

� �� Pesticides (étude en cours) : période après application (3 crues après application, en général) : SELECTIONNER LES EAUX


Bassin

Mare

Source

9582 m3 (27 mm)

Collecteur

Drainage =20008 m3

(57 mm) Précipitations sur la retenue

2049 m3 (5,85 mm)

ENTREE: 31639 m3

(90,39 mm)

Retour à la rivière Surverse + Fuite= 26589 m 3 (75 mm)

Evaporation =3025 m3 (9 mm)

PERTE: 3025 m3

(9 mm)

Année hydrologique 08-09

Effet de la zone tampon : Bilan hydrique


57 mg/l ± 19

Concentration moyenne en

nitrates de 2005 à 2009

63 mg/l ± 20

Co

nce

ntr

atio

n e

n n

itra

tes

mg

/l)

Collecteur

Source

050

100

150

39 mg/l ± 2027mg/l ± 16Mare

Bassin

Effet de la zone tampon : Bilan des concentrations


Bassin

Mare

Source

567 kg

Collecteur

Bilan des flux de nitrates pour l’année hydrologique 08-09

1331 kg

maxi: 975 kgmini: 0kg

Surverse = 76 kg

Fuite: 875 kg

ENTREE: 1898 kg

SORTIE: 951 kg

≈��50%


Drainage Témoin !!! / Agriculteur Acteur

� Pollution causée par un Déséquilibre dans le sol� Aléas extérieurs incontrôlables (climatiques)� Aléas anthropiques maîtrisables (pratiques agricole s)

� Le drainage est en partie le reflet des pratiques anthropiques.

� Le lessivage des nitrates est une REALITE mais pas une FATALITE.

� Changer les pratiques culturales changera les impacts du drainage.

� Aménager le bassin versant réduira les transferts :� Les zones tampons sont une solution, mais pas la

solution


Quelle stratégie adoptée ?

Historiquement : 10% du bassin versant étaient consacrés aux étangs et zones humides


� Que pouvons nous proposer dans le contexte actuel :Agriculture / Aménagement / Biodiversité

Forte diversité

Paysage complexe et très hétérogène

excellenteScénario 4 : + Ecologiquecréation de zone humide (ratio 5%)

DiversitéCréation d’hétérogénéité,

<50mg/lScénario 3 : + Zone tampon bande enherbée, zone riparienne, zone humide artificielle (ratio 1%)

FaibleTout homogèneEnviron 50mg/lScénario 2 : RéductionOn conserve une agri intensive mais

réduction apport, action de type Fertimieux

FaibleTout homogène>50mg/lScénario 1 : Statu quoon ne change rien

BiodiversitéAménagement du paysage

Objectif Qualité de l’eau (critère Nitrate)

Actions

WETPOL 2007

Quelle stratégie adoptée ?

A discuter !

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