Nous pouvons classer les différents aspects de l’interférence entre les usages de la façon suivante :
- en terme de qualité :
* usages dégradant la qualité : rejets d’eaux usées (domestiques, industrielles, agricoles), agriculture (lessivage des fertilisants et des produits phytosanitaires),
* usages exigeants en qualité :
** qualité élevée : alimentation en eau potable et pour certains processus industriels (agro-alimentaire...),
** qualité moyenne : baignade, pêche, aquaculture, sports nautiques, industries, cadre de vie, abreuvement du bétail,
** qualité faible : irrigation,
* usages indifférents à la qualité : transport, hydroélectricité, extraction de granulats. - en terme de débit d’étiage :
* usages exigeants : alimentation en eau potable, industrielle, abreuvement du bétail, irrigation, sports, baignade, pêche, transport, hydroélectricité,
* usages indifférents : extraction de granulats. - en terme de lutte contre les inondations :
* usages moins exigeants : pêche, baignade, sport, hydroélectricité, extraction de granulats, agriculture,
- en terme d’esthétique :
* usages exigeants : pêche, tourisme, baignade, sport, cadre de vie,
* usages indifférents : alimentation en eau, hydroélectricité, extraction de granulats, agriculture.
Les conflits surviennent lorsque la même ressource est exploitée pour des usages divergents (rejets d’eaux usées et pêche, par exemple) ou, lorsque la ressource est en quantité insuffisante pour des usages convergents (captages d’eau sur un même aquifère, par exemple). Les décideurs doivent être informés des interactions entre ces usages.
Ce problème rejoint celui de la recherche de la meilleure implantation d’une activité ou d’un aménagement. En effet, dans cette recherche d’implantations il s’agit non seulement d’analyser les interférences avec d’autres activités, démarche descriptive, mais de proposer les localisations les plus favorables ce qui relève d’une démarche prescriptive [Tomlin, 1990].
Dans le cadre de la gestion et de l’aménagement des eaux, cette approche est particulièrement intéressante. Par exemple, pour la protection des ressources en eau : Où doit- on épandre les boues de station d’épuration ? Où implanter une installation classée à risques de pollution accidentelle ? Mais aussi, dans le domaine de l’aménagement : Où implanter un réservoir pour maximiser la différence d’altitude et minimiser la longueur des canalisations d’eau potable ? Quels sont les secteurs du bassin versant les plus aptes à l’assainissement individuel et proches d’infrastructures (eau potable, électricité, voies de communications...) ?
13.1 Evaluation des apports en azote et en phosphore par sous-
bassin versant
L’azote et le phosphore en excédent altèrent l’écologie des milieux aquatiques par eutrophisation. L’eutrophisation est un phénomène lié à la surabondance de nutriments dans l’eau provoquant une prolifération des algues. Cette prolifération, se produisant dans la partie supérieure des plans d'eau, augmente la turbidité et réduit l’oxygénation dans les couches profondes par dégradation de la matière organique ce qui provoque à son tour une sédimentation accrue de vases putrides dégageant des produits toxiques : H2S, NH3, CH4
[Gaujous, 1993]. Les conséquences en sont : la disparition d’espèces sensibles exigeantes en oxygène, la baisse de l’attrait pour toutes les activités récréatives (odeurs, couleurs), un surcoût dans le traitement des eaux destinées à la consommation humaine.
Dans le cadre des SAGE, il est important de reconnaître les secteurs de pollution potentielle des eaux par l’azote (le plus fréquemment sous forme de nitrates) et/ou le phosphore (sous forme de phosphate) afin de hiérarchiser les actions de prévention et/ou de réhabilitation à entreprendre. Une méthode a été élaborée afin d’estimer, à partir des données disponibles attachées à chaque commune et à partir d'analyse d'images aériennes, les apports en azote et en phosphore par sous-bassin versant. Cette approche a été validée pour l’azote par un certain nombre de points de mesure des concentrations en nitrates, ammonium et Demande Chimique en Oxygène (DCO). Ainsi, l'analyse spatiale permet de hiérarchiser dans les zones les plus risquées en terme de pollution et ainsi, les zones où une action de réhabilitation est prioritaire.
13.1.1 Sources des pollutions azotées et phosphatées
La pollution des eaux par l’azote se produit essentiellement sous forme nitratée. L’ion nitrate NO3- est très soluble. Il est produit naturellement par la dégradation de la matière organique
par minéralisation. La pollution par les nitrates a des origines diverses : - fertilisants agricoles,
- ensilages,
- bâtiments d’élevage non étanches (stabulations libres), - eaux usées domestiques,
- eaux usées industrielles.
L’origine agricole est la plus fréquente et la plus massive.
Les phosphates, PO43- ou P205,sont abondants en agriculture, mais peuvent provenir
également de l’industrie chimique et des effluents domestiques (détergents, matières fécales). Dans l'application proposée seule est prise en compte la pollution diffuse d'origine agricole pour des raisons de simplicité de présentation et parce que la pollution diffuse pose des problèmes spatiaux plus difficiles que des sources de pollutions plus ponctuelles. L'approche pourrait néanmoins être appliquée aux autres causes.
Une partie de la quantité de nitrates et de phosphates apportée aux surfaces agricoles est utilisée pour la croissance des plantes et est exportée ensuite par les récoltes ou par les animaux y pâturant. Mais la méthode proposée se cantonne à une évaluation des apports car le
but est de hiérarchiser les sous-bassins versants en fonction des risques de pollution en nitrates ou en phosphates et non pas de quantifier des flux.
13.1.2 Données disponibles
La donnée agricole est disponible à partir du Recensement Général Agricole (RGA) effectué tous les neuf ans par les Directions Départementales de l’Agriculture et de la Forêt. La résolution spatiale de cette information est la commune où se situe le siège de l’exploitation puisque les données détaillées par exploitation agricole ne sont pas accessibles (problème de confidentialité). Pour les surfaces agricoles, il ne s’agit donc pas de la somme de ces surfaces par commune mais de la somme des surfaces utilisées par les exploitations dont le siège est situé sur la commune.
Pour ce qui est de la connaissance des risques de pollution d’origine agricole, un tel découpage spatial n’est pas adéquat, il est nécessaire d’estimer ces valeurs avec une discrétisation par sous-bassin versant.
Les données disponibles dans le RGA et pertinentes pour l’évaluation des apports en azote et en phosphore sont :
- le nombre de bovins, porcins, caprins, ovins, volailles pour estimer le volume des déjections animales,
- la Superficie Agricole Utilisée (SAU) pour estimer les surfaces susceptibles de recevoir ces déjections directement (pâturage) ou indirectement (épandage de fertilisants).
Production brute en azote et en phosphore par commune - azote produit par les déjections animales
La diversité des animaux d’élevage responsables des déjections est synthétisée par l’équivalent Unité de Gros Bétail (UGB) [Institut Technique de l’Elevage Bovin, 1991] :
types d’animaux UGB
bovins et équidés de plus de 2 ans 1
bovins de 6 mois à 2 ans 0,5
caprins et ovins de plus d’1 an 0,15
caprins et ovins de moins d’1 an 0,05
porcs à l’engraissement 0,1
truies en reproduction 0,2
volailles 0,01
Tableau 21 : Types d'élevage et équivalents Unités de Gros Bétail
Le bilan CORPEN effectué par la Chambre d’Agriculture de la Loire sur la région des Monts de la Madeleine et de la Côte Roannaise [Bonnefond, 1994] signale un apport en engrais minéraux équivalent à 85 kg d’azote et à 27 kg de phosphore par hectare de SAU (Superficie Agricole Utilisée) et par an pour les exploitations laitières. Les autres types d’élevage emploient des quantités plus faibles car la pression du bétail à l’hectare est moindre et de hauts rendements sont moins nécessaires. Néanmoins, en l’absence de données plus précises et dans le soucis de ne pas sous-estimer les risques, nous supposerons un apport en engrais minéral homogène pour toute la SAU quelque soit le type d’exploitation. En multipliant la SAU de chaque commune par les apports par unité de surface en azote et phosphore sous forme d’engrais minéral, il est aisé d'estimer les apports des engrais minéraux par commune.
13.1.3 Quantification de l’apport de fertilisants en fonction du type de
culture à l’échelle communale
La distribution des zones cultivées n’est pas homogène sur les communes notamment en montagne où l’altitude et les pentes contraignent fortement l’activité agricole. Il est donc nécessaire de passer d’une répartition communale à une répartition par type de culture sur chaque commune.
Le problème est alors d’estimer les apports respectifs sur chaque type de culture. Ceci pourrait être effectué par une enquête de terrain précise. Une telle étude n’est pas disponible sur le bassin du Renaison. Seules les distinctions suivantes sont effectuées par classification à partir des photographies aériennes :
- les zones en terre labourable ou en prairie fauchée : importation de fertilisants,
- les zones en pâturage extensif : pas d’apport extérieur (pour cause de très mauvaise qualité des sols, de forte pente, d’excès d’humidité...), uniquement des déjections lors du pâturage du bétail,
- les autres types d’occupation du sol où nous supposerons aucun apport de fertilisants. Nous pouvons calculer la fraction de surface en pâturages et la fraction de surface en terres labourables et en prairies intensives par commune par analyse aréale sur SIG de type raster. La fonction zonalsum (cf. paragraphe 8.2.3, p. 63) permet d’effectuer pour chaque aire communale, la somme des aires d’occupation du sol. Mais ce qui est pertinent est la fraction des pâturages par rapport à l’ensemble de la Surface Agricole Utilisée : cela est obtenu par calcul sur les attributs alphanumériques du résultat précédent : somme des surfaces en pâturage divisée par la SAU.
Les apports sur les pâturages extensifs sont largement inférieurs à ceux sur les prairies fauchées ou les terres labourables puisqu’ils ne correspondent qu’à la fraction non maîtrisable des fertilisants. La fraction maîtrisable en nutriments correspond à la part de déjections recueillie par les stockages dans les bâtiments d’exploitation (aire à fumier, fosse à purin ou à lisier) ainsi que la totalité des fertilisants minéraux. La fraction non maîtrisable est la part directement rejetée par les animaux sur les surfaces de pâture (prairies intensives après fauchage, pâtures extensives...). La fraction maîtrisable moyenne est supposée être de 0,7 ce qui correspond à un élevage en logettes avec pâturage extérieur 6 mois de l’année et un faible apport en fertilisants minéraux [Institut Technique de l'Elevage Bovin, 1991].