L'épuration des eaux de drainage agricoles
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1Journée Orgeval, 24 mars 2010
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
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2Journée 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
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3Journée Orgeval, 24 mars 2010
Schéma d’un système drainé
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4Journée Orgeval, 24 mars 2010
• 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
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5Journée Orgeval, 24 mars 2010
� Impacts des pratiques d’aménagement hydro-agricoles�Que peut on proposer et pour quelle efficacité ?
IMPACT ?IMPACT ?
REVERSIBILITE ?REVERSIBILITE ?
Solutions correctrices
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6Journée Orgeval, 24 mars 2010
� 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
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7Journée Orgeval, 24 mars 2010
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
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8Journée Orgeval, 24 mars 2010
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
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9Journée Orgeval, 24 mars 2010
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
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10Journée Orgeval, 24 mars 2010
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
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11Journée Orgeval, 24 mars 2010
� 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
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12Journée Orgeval, 24 mars 2010
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
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13Journée Orgeval, 24 mars 2010
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
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14Journée Orgeval, 24 mars 2010
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
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15Journée Orgeval, 24 mars 2010
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%
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16Journée Orgeval, 24 mars 2010
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
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17Journée Orgeval, 24 mars 2010
Quelle stratégie adoptée ?
Historiquement : 10% du bassin versant étaient consacrés aux étangs et zones humides
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18Journée Orgeval, 24 mars 2010
� 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 !