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Choix de l'emplacement d'un bassin d'infiltration - Vallée centrale, Californie
ÉTUDE DE CAS TEM ● Californie, 2024
01 – Le défi
La vallée centrale fournit 40 % de la production agricole américaine – et le niveau des nappes phréatiques qui s'y trouvent baisse chaque année pour répondre à la demande.
Le climat méditerranéen aride de la vallée permet une agriculture tout au long de l'année, mais uniquement grâce à un pompage intensif des eaux souterraines, ce qui fait baisser progressivement le niveau de la nappe phréatique et menace à la fois la disponibilité et la qualité de l'eau. La recharge artificielle des aquifères (MAR) — qui consiste à stocker de l'eau sous terre en vue d'une utilisation future — est un moyen d'inverser ce déclin. Mais cela ne fonctionne que si le bassin est situé dans une zone où le sol peut réellement absorber l'eau rapidement, ce qui est invisible depuis la surface.
02 – Le contexte
Une étude par la méthode tTEM visant à identifier l'emplacement optimal pour un bassin d'infiltration destiné à la recharge artificielle d'un aquifère, sur un terrain agricole de la Vallée centrale de Californie.
PARTENAIRE D'
Geophysical Imaging Partners (GIP)
PAR PAYS
États-Unis, Amérique du Nord
DU TERRAIN
Sable, gravier, alluvions agricoles
FIELD DAYS
<1
TECHNOLOGIQUE
tTEM
ANNÉE
2024
Étude de terrain et interprétation géophysique réalisées par Geophysical Imaging Partners (GIP).
03 – La solution
Étude électromagnétique transitoire au sol
GIP a cartographié l'ensemble du site à l'aide de la technique tTEM, ce qui a permis d'obtenir des profils de résistivité continus plutôt que des sondages isolés – une approche indispensable dans ce cas précis, car le choix du bon site d'infiltration nécessitait de comparer la composition du sous-sol sur l'ensemble du site, et non pas simplement de vérifier quelques points isolés.
Méthodologie
01
Planification d'une enquête
Des lignes d'acquisition ont été tracées parallèlement sur l'ensemble du terrain, espacées de 15 mètres les unes des autres, chacune mesurant 800 mètres de long.
02
Acquisition tTEM
L'ensemble du site a été cartographié par le GIP en moins d'une journée de collecte de données.
03
Interprétation de la résistivité
Les résultats ont été transposés sur une échelle de couleurs simple : bleu foncé/vert pour une faible résistivité, rouge/violet pour une résistivité élevée, les valeurs les plus élevées indiquant des zones riches en sable et en gravier, idéales pour l'infiltration.
04
Sélection de sites et validation croisée
Le bassin a été implanté dans la zone présentant la plus forte résistivité. Ce résultat a été confirmé de manière indépendante par l'imagerie aérienne : cette même zone à haute résistivité présentait des cultures visiblement plus sèches et moins denses, ce qui correspond à un sol sableux se drainant naturellement rapidement.
04 – Les résultats
Les données tTEM ont clairement mis en évidence une zone riche en sable – visible sous la forme d'une zone violette sur le modèle de résistivité –, avec des structures allongées de canaux de sable traversant le site. Le bassin d'infiltration a été implanté précisément à cet endroit. Une fois mis en service, il a atteint un débit d'infiltration de 2 300 acre-pieds sur 125 jours – soit environ 30 837 m³ par jour –, répondant ainsi à l'objectif du projet.
138m
Profondeur de forage sur le site B
>20 m³/h
Rendement du puits
<100m
Largeur de la zone de fracture ciblée avec succès
La région
01
Une vallée sous pression
La Vallée centrale produit une part considérable de la production alimentaire du pays, et depuis des années, elle prélève plus d'eau souterraine qu'il n'en est réinjecté.
02
Baisse du niveau des nappes phréatiques
Le niveau de la nappe phréatique de la Central Valley baisse depuis des décennies en raison d’une forte demande en irrigation ; certaines parties de la vallée de San Joaquin se sont affaissées de près de 28 pieds depuis les années 1920, en raison d’un pompage excessif. La recharge contrôlée est l’un des rares moyens permettant de restituer de l’eau au sol, plutôt que de se contenter de réduire le volume prélevé.
03
Demande agricole
La vallée centrale produit environ 40 % des fruits, légumes et fruits à coque cultivés aux États-Unis, dont la quasi-totalité dépend d’un système d’irrigation alimenté par des nappes phréatiques dont le niveau ne cesse de baisser.
04
La loi
La loi californienne sur la gestion durable des eaux souterraines (Sustainable Groundwater Management Act) impose à chaque grand bassin aquifère de l'État d'atteindre la durabilité d'ici 2040 – une échéance qui fait de la recherche de sites de recharge viables, et non pas seulement de la réduction du pompage, une véritable priorité.
05 L'impact
À partir de carte de résistivité au site de recharge en service – et à des publications scientifiques.
Le bassin d’infiltration permet désormais d’injecter chaque jour environ 30 837 m³ d’eau dans le sol, contribuant ainsi à enrayer le déclin des nappes phréatiques qui touche la Vallée centrale depuis des décennies. La méthode s’est révélée suffisamment rigoureuse pour faire l’objet de deux publications dans la revue à comité de lecture *Vadose Zone Journal* — preuve qu’il ne s’agissait pas d’un succès ponctuel, mais d’une approche reproductible.
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