3. ORGANISATION DE LA BANQUE DE DONNEES
3.1. Suivi des chroniques pluviometriques
Le res eau mondial de suivi des rapports isotopiques des precipitations atmospheriques etait constitue initialement de 386 stations meteorologiques dans plus de 82 pays. Le res eau actuel (fig. 1) est constitue d'environ 140 stations qui foumissent regulierement leurs donnees chaque mois en 180, 2H (isotopes stables de la molecule d'eau) et 3H (tritium, isotope radioactif de la molecule d'eau). D'autres stations foumissent des donnees de fa~on occasionnelle. Ces donnees sont diffusees par l'AIEA dans des rapports Mites regulierement (AIEA 1969, 1970, 1971, 1973, 1975, 1979, 1983, 1986, 1990, 1994) avec des rapports determinant les principales statistiques par station (AIEA 1981, 1992).
En France, une seule station est correctement suivie depuis 1963, celle de Thonon-Ies-Bains (74), donnees du Centre de Recherches Geodynamiques, Universite Pierre et Marie Curie.
Pour une meilleure identification du signal entree en France, il apparait necessaire de posseder des stations moins continentales, afin de valider les etudes realisees sur l'ensemble du territoire national. Il existe en effet une distribution geographique du tritium dans les pluies : c'est au coeur des continents, aux hautes latitudes et altitudes, que les teneurs en tritium sont les plus fortes. En general, l'effet de continentalite est important it l'echelle des valeurs moyennes ponderees mensuelles ou annuelles. (Les masses marines qui correspondent it des temps de sejour longs de plusieurs siecles it plusieurs millenaires sont plus appauvries en tritium que les eaux continentales, plus recentes. L'echange avec les eaux oceaniques appauvrit la vapeur atmospherique en tritium, et donc les pluies it proxirnite de l'ocean).
La station d'Orleans-Ia Source (45), situee sur le site du BRGM, a ete suivie de 1967 it 1979, it l'echelle mensuelle pour les teneurs en tritium, et de 1967 it 1974 pour le rapport oxygene-18. Ces donn·ees collectees it l'echelle mensuelle montrent un effet de continentalite par rapport it la chronique regulierement etablie de Thonon-Ies-Bains (station tres continentale par rapport it l'ensemble du territoire national, qui comporte une fa~ade oceanique non negligeable). On se propose de poursuivre cette chronique.
Dans le cadre de ce programme, deux stations supplementaires vont donc etre suivies : - la station d'Orleans-Ia-Source (45), analyses realisees par le laboratoire des isotopes du
BRGM,
- la station de Brest (29), analyses en isotopes stables realisees par le Laboratoire d'Hydrologie et de Geochimie Isotopique, Universite Paris XI, Centre d'Orsay, et analyse du tritium par le laboratoire des isotopes du BRGM.
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Banque nationale de donnees isotopiques
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Figure 1: Distribution geographique des stations rnereorologiques appartenant au reseau IAEAlWMO
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Banque nationale de donnees isotopiques
Les precipitations atmospMriques sont recueillies tous les mois dans le seau recepteur des deux pluviometres par le laboratoire des isotopes du BRGM pour le site d'Orleans et par le Service Geologique Regional, antenne de Brest au centre IFREMER de Plouzane, pour le pluviometre du site de Brest.
Les resultats obtenus en 1996 sont reportes §3. Lorsque le suivi sur une annee sera complet, les donnees obtenues seront envoyees it l'AIEA, pour emegistrement dans le res eau de suivi mondial.
3.2. ALlMENTATION
Le chargement de la banque de donnees s'effectue
a
partir des fichiers des laboratoires publics realisant des analyses isotopiques dans le domaine de l'eau, puisque actuellement aucun fichier national n'existe. Les principaux laboratoires nationaux produisant des analyses dans le domaine de l'eau sont les suivants :- laboratoire des isotopes du Service Minier National du BRGM,
- laboratoire d'hydrologie et de geochimie isotopique, universite Paris Xl, centre d'Orsay,
- laboratoire de l'universite Pierre et Marie Curie, CRG de Thonon-les-Bains, - laboratoire de l'Universite Paris VII.
Banque nafionale de donnees isofopiques
La realisation de ce programme d'interet general, sur fmancement d'Etat, implique une collaboration a plusieurs niveaux, et notamment entre l'ensemble des laboratoires.
Seules les donnees publiques seront collectees.
Vne demande d'autorisation d'integration des donnees isotopiques sur les eaux minerales (annexe 2) a ete effectuee cette annee aupn~s de l'ensemble des etablissements thermaux ou societes d'embouteillage a I'echelle nationale. Cette demande a ete realisee:
- soit par notification ecrite de leur accord pour integrer dans la banque les donnees deja acquises sur les sources exploitees et qui figuraient dans les fichiers d'analyses du laboratoire du BRGM.
- soit par communication des donnees isotopiques en lenr possession (source analysee, si possible date d'echantillonnage, valeurs mesurees et marge d'incertitude, nom du laboratoire ayant effectue les analyses).
Le BRGM se charge de regrouper I'ensemble de ces donnees, de les homogeneiser et de les integrer au sein de la banque de donnees, afin de les rendre accessibles aux utilisateurs autorises.
3.3. DONNEES PRISES EN COMPTE
Les donnees prises en compte au sein de la banque de donnees concement : - des sources (captages AEP, eaux minerales, ou autres sources non exploitees), - des forages ou piezometres, captant les aquiferes superficiels ou profonds, - des eaux de surface (rivieres, fleuves, ocean ou mer),
- des pluies recueillies au sein d'un pluviometre.
Les donnees qui seront integrees defmitivement a la banque de donnees seront imperativement georeferencees, pour permettre tout transfert possible avec les autres banques nationales. En annexe 3 est reporte le cahier des charges descriptif des formats et parametres integres dans I'Observatoire National de la Qualite des Eaux Souterraines.
Etant donne la variabilite dans l'origine des donnees et le peu de renseignements actuels existant dans les fichiers d'analyses des differents laboratoires, les donnees prises en compte peuvent etre resumees en deux types d'informations :
- caracteristiques du point d'eau,
- analyses isotopiques disponibles sur le point d'eau.
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Les tableaux 3 et 4 presentent respectivement la liste des parametres pour chaque fichier :
Tableau 3 : Fichier caracteristiques du point d'eau
Tableau 4 : Fichier analyses isotopiques disponibles sur le point d'eau.
Dans le tableau 3, sont indiques en caractere gras les parametres indispensables pour une integration dans la base de donnees, leur enregistrement et validation, les autres parametres etant souhaitables mais facultatifs.
A partir de certains identifiants obligatoires (indice de c1assement national c'est
a
dire NBSS), de nombreux parametres facultatifs pourront directement etre integres et retrouves
a
partir des autres banques de donnees nationales (Banques de Service Public duBRGM).Les formats des differents parametres correspondent
a
ceux utilises pour I'ONQES (cf.annexe 3).
Dans le tableau 4, sont egalement indiques en caractere gras les parametres indispensables pour valider une analyse. L'origine du laboratoire permet de connaitre la technique analytique utilisee. Pour les mesures du tritium et du carbone-14 sont egalement indispensables les methodes cl'analyses utilisees (symbolisees par un asterisque*) pour apporter un element decisif sur la precision des mesures :
- pour la mesure de l'activite en tritium, deux techniques de comptage existent: avec ou sans enrichissement electrolytique prealable. L'enrichissement est en effet necessaire pour toutes les eaux naturelles qui presentent des teneurs inferieures
a
25 UT (ce qui concerne la majorite des eaux naturelles) ;- pour la mesure de l'activite en carbone-14, les techniques d'analyses egalement sont importantes pour caracteriser la precision des mesures. Il s'agit de la methode conventionnelle de comptage du rayonnement 13 ou de la methode de spectrometrie de masse par accelerateur de particules (AMS). La seconde methode augmente la precision de la mesure et diminue les risques de contamination par le C02 atmospherique au moment clu prelevement.
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TABLEAU 3
BANQUE DE DONNEES ISOTOPIQUES FICHIER CARACTERISTIQUES DU POINT D'EAU
Liste des parametres pris en compte pour identifier un point de prelevement
Type d'information Rubriques Comph!ment d'information sur les rubriques Codes d'identification Indice de cIassement national N°BSS
Designation
Indice DDASS it defaut du numero BSS
Autre indice
Nature Nature du point d'eau source, forage, puits, riviere, pluviometre
Caracteristiques Etat de I'ouvrage pour forage, puits, prise d'eau techniques
Profondeur de l'ouvrage
Profondeur du haut des crepines Profondeur du bas des crepines Date d'execution de l'ouvrage
Protection Date de l'expertise perimetres de protection
Protection du point d'eau
Utilisation Utilisation AEP, industrie,
thermalisme ....
Nom de l'utilisateur proprietaire
Gestion Gestionnaire
Nom du gestionnaire exploitant
Autres autres donnees
Dossier Date de creation du dossier
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TABLEAU 4
BANQUE DE DONNEES ISOTOPIQUES FICHIER ANALYSES ISOTOPIQUES DISPONIBLES SUR LE POINT D'EAU
Liste des parametres pris en compte pour les analyses isotopiques sur un point de preJevement
Type Parametre LibelIe Unite Ref. SANDRE
d'information
tritium 'H Unite Tritium (UT) WI078, 1028-17-8
precision anaIytique
soufre-34 des sulfures '''S(sulfures) delta %0 vs CDT precision analytique
carbone-I4 du CITD 14C(CITD) % carbone modeme N° 1077, precision analytique
methode d' analyse*
strontium dans l'eau ~-/Sr/~bSr
precision analytique
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3.4. GESTION ET UTILISATION DES DONNEES
Les donnees ainsi integrees dans la banque de donnees serant gerees sous le systeme ORACLE, qui est actuellement un des principaux standards dans ce domaine, standard identique it celui de la banque de l'ONQES et de la banque du sous-sol BSS, identifiant les differents points d'eau du territoire national.
La banque de donnees sera it terme geree sous une conception seIVeur et les donnees accessibles par interrogation it distance via Transpac. Les donnees seront egalement accessibles en effectuant it la demande des utilisateurs, une extraction au niveau du site central puis une transmission sur support papier ou informatique, au format souhaite par l'utilisateur (exemple ACCESS sous Windows, EXCEL, ... ).
3.S. TRAITEMENT DES DONNEES
Le traitement des donnees georeferencees de la banque de donnees isotopiques allie l'information thematique mais egalement I'information geographique. Ceci permettra d'etablir, outre les traitements classiques sur les donnees, des documents de synthese au niveau national mais aussi au niveau d'une region, d'un bassin versant, d'un aquifere, ...
et de realiser des documents cartographiques.
3.6. REGLES D'ACCES ACTUELLES
La banque de donnees isotopiques it l'heure actuelle n'est pas encore accessible. Les regles d'acces serant vraisemblablement les memes que celles qui regissent I'acces it I'ObseIVatoire National de la Qualite des Eaux Souterraines (extrait du cahier des charges disponible aupres de la cellule de coordination de l'ObseIVatoire, ministere de l'Envirannement, Direction de l'Eau).
En se referant aux conditions actuelles d'acces it I'ObseIVatoire, la foumiture de la donnee brute et l'emploi de traitements mis it la disposition des utilisateurs seront gratuits, sous reseIVe que ceux-ci possedent un systeme informatique leur permettant de realiser les operations de connexion it la banque, de visualisation, de transfert de donnees.
Les frais de connexion via un reseau informatique sont it la charge de l'utilisateur. Les frais lies aux envois de donnees (coilt du support, frais d'envoi, ... ) pourront etre factures selon un bordereau de prix preetabli.
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4. Etat actuel
4.1. CHRONIQUES PLUVIOMETRIQUES 4.1.1. PluviomiHre d'Orh~ans-la-Source.
Le pluviometre d'Orleans a ete insta1le le 1er mars 1996.
Les resultats obtenus it ce jour sont les suivants :
Parametres Mars Avril Mai Juin Juil. Aont
1996 Ref. echo 1abo 96E503 96E504 96E505 96E506 96E507 96E508
Hauteur d'eau en mm 7.5 6 68 30 34 55
~Hen UT 20±3 1l±2 7±2 12±2 6±2 15±2 1) 100 0/00 vs SMOW -5.2 -6.2 -7.2 -3.2 -4.8 -6.6
1)"H 0/00 vs SMOW -34.2 -47.2 -49.3 -19.9 -31.2 -44.2 Parametres Janv. Fevr. Mars Avri1 Mai Juin
1997 Ref. echo 1abo 97E200 97E201 97E202 97E203 97E204 97E205
Hauteur d'eau en mm 10 82 5 16 65 130
~Hen UT 15±2 12±2 ND 6±2
1)100 0/00 vs SMOW -10.6 -4.3 -4.0 -5,5 -7,9 -8,7
1)LH 0/00 vs SMOW -76.6 -25.8 -22.0 -38.3 -54,0 -56,1
*
resultats communiques en 1997ND : non determine (volume insuffisant)
Sept. Oct. Nov. Dec
96E578 96E579 96E580 96E581
65 38 125 55
13±2 10±2 5±2 12±2 -9.6 -7.4 -9,0 -8,9 -66.1 -48.0 60.8 -63.5
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4.1.2. Pluviometre de Brest.
Le pluviometre de Brest a ete instalIe le ler avri11996.
Les resultats obtenus it ce jour sont les suivants :
Parametres Avri! Mai Juin Juil. Aoot
Rq : en raison de problemes techniques, les pluies de juin et juillet ant ete regroupees en un seul echantillon.
*
resultats communiques en 19974.1.3. Pluviometre de Thonon-Ies-Bains.
Cette chronique est geree par le CRG, Univ. Pierre et Marie Curie.
Les resultats obtenus it ce jour concement les mesures en 180 et tritium it l'echelle mensuelle depuis 1963 jusqu'it aujourd'hui. L'ensemble des resultats est fourni it I'AlEA, ces donnees seront integrees dans la base.
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4.2. ETAT DE CHARGEMENT DU FICHIER DES DONNEES ISOTOPIQUES DES POINTS D'EAU
La saisie des donnees s'est effectuee au niveau du fichier des analyses isotopiques du laboratoire des isotopes du BRGM. Les analyses sont saisies sous Excel-Windows, pour transfert sur une base de donnees ACCESS, et dans un dernier temps sur le systeme ORACLE.
Le probleme le plus crucial actuellement est I'absence de georeferencement de ces donnees dans le fichier du laboratoire.
La seconde etape qui va suivre la saisie des donnees brutes va etre l'identification des coordonnees geographiques pour chacune des donnees.
Le tableau 5 presente les parametres pris en compte au niveau de la saisie des donnees du fichier d'analyses.
En annexe 4, est presente un exemple du fichier de saisie du laboratoire.
Etat de chargement actuel du fichier sous Excel:
Rubriques Nombre
Banque nalionale de donnees isolopiques
TABLEAU 5
LlSTE DES PARAMETRES PRIS EN COMPTE POUR LA SAISIE DES PARAMETRES
DANS LE FICHIER D'ANALYSES DU LABORATOIRE BRGM.
Rubriques Comph:ment d'information sur les rubriques Denomination nom de I'echantillon transmis au laboratoire
Indice de classement WBSS
national
Nature source, puits, pluie, forage
Region it decaut du numero BSS
Departement it decaut du numero BSS
Commune le plus souvent non connue de fayon precise Lieu-dit
Zone Lambert
Coordonnee Lambert X Coordonnee Lambert Y Altitude Z
nom du demandeur de pour permettre d'identifier le point d'eau dans la seconde
l'analyse etape d'identification
proprietaire, gestionnaire parametres jamais renseignes dans le fichier utilisation ouvrage parametre jamais renseigne dans le fichier aquifere parametre jamais renseigne dans le fichier date de preievement
mode de prelevement date d'analyse
laboratoire d'analyse
ref. interne laboratoire reference de l'echantillon au sein du laboratoire code d'acces donnee appartenant au domaine public ou prive 180 %0 vs SMOW
incertitude mesure
validation controle qualite sur la validite du resultat et sa coherence 2H%ovs SMOW
8anque nationale de donnees isotopiques
TABLEAU 5 (suite)
Rubriques (suite) Complement d'information sur les rubriques (suite) l3C(CITD) %0 vs PDB
incertitude mesure validation
l3C (C02) %0 VS PDB incertitude mesure validation
34S (S04) %0 vs CDT incertitude mesure validation
34S (sulfure) %0 vs CDT incertitude mesure validation
180(S04) %0 vs SMOW incertitude mesure validation
87Sr/86Sr
incertitude mesure validation
analyses chimiques lorsqu'une analyse chimique a ete effectuee simultanement
ref. rapport associe . reference du rapport ou de la publication associee
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5. Connexion avec I 'ONQES et les autres bases
Le travail realise cette annee a permis de mettre en evidence l'absence de georeferencement de l'ensemble des donnees isotopiques existantes sur le territoire national. En effet, l'absence de georeferencement est egalement presente pour les autres laboratoires nationaux.
Pour les analyses qui concement les eaux minerales, il sera aise d'identifier les points d'eau en utilisant l'inventaire des sources d'eaux minerales en France. L'informatisation des donnees publiques de cet inventaire, souhaitee par le ministere de l'Industrie et de la Recherche, a demarre des 1985, avec l'etablissement du logiciel BDETM (Base de Donnees sur les Eaux Thermo-Minerales), des 1989, logiciel gere par le BRGM et la DRIRE Rh6ne-Alpes, Division des eaux thermo-minerales.
Pour les autres points, il faudra,
a
partir des rapports ou publications associes, retrouver les points d'eau, les identifier et/ou les enregistrer sous un indice de classement national.La derniere etape sera de codifier ces points d'eau, pour les eaux souterraines, par rapport
a
la codification des systemes aquiferes et des domaines hydrogeologiques du territoire national, codification basee sur celle elaboree par Margat (1976).Une fois que l'ensemble des analyses sera codifiee dans les differents systemes, la connexion avec I'ONQES pourra s'effectuer.
Banque nationa/e de donnees isotopiques
Conclusion
Le projet demarre cette annee a pour objectif la constitution d'une banque nationale des donnees isotopiques dans le domaine de l'eau.
Cette banque de donnees isotopiques regroupe d'une part un suivi pluriannuel de chroniques meteoriques sur le territoire national, d'autre part la saisie des donnees de base, afin de pouvoir utiliser les techniques isotopiques pour les investigations hydrogeologiques, ceci afm de permettre une meilleure connaissance de la ressource en eau souterraine.
Ce programme national necessite une collaboration impliquant l'ensemble des laboratoires nationaux realisant des analyses isotopiques. Le programme 1996 concemait la mise en place des chroniques meteoriques complementaires sur le territoire et le demarrage de la saisie des donnees du laboratoire du BRGM. Ceci a permis egalement la constitution des parametres d'entree necessaires
a
I'elaboration de la structure de la base de donnees.Le suivi des chroniques meteoriques du territoire constitue une etape primordiale dans la connaissance de la fonction entree, et un referentiel national dans le cadre du programme de suivi international mene par l'AIEA, et l'OMM.
La saisie des donnees isotopiques sur les points d'eau (sources, forages, pluies ponctuelles, eaux de surface), dans chaque laboratoire, dans le domaine public, constitue une seconde etape qui necessite I'integration de ces donnees dans un systeme de georeferencement et de codification nationaux.
A terme, cette banque accessible aux utilisateurs par un systeme de base de donnees informatisee constituera un outil essentiel dans le cadre des investigations hydrogeologiques, pour une meilleure connaissance des aquiferes et une gestion active de la ressource en eau.
Banque nationaie de donnees isotopiques
BibJiographie
AIEA (1969) - Environmental Isotope Data N°1 : World Survey of Isotope Concentration in Precipitation (1953-1963). Technical Reports Series n096.
AIEA (1970) - Environmental Isotope Data N°2 : World Survey of Isotope Concentration in Precipitation (1964-1965). Technical Reports Series nOl17.
AIEA (1971) - Environmental Isotope Data N°3 : World Survey of Isotope Concentration in Precipitation (1966-1967). Technical Reports Series n0129.
AIEA (1973) - Environmental Isotope Data N°4 : World Survey of Isotope Concentration in Precipitation (1968-1969). Technical Reports Series nO 147.
AIEA (1975) - Environmental Isotope Data N°5 : World Survey of Isotope Concentration in Precipitation (1970-1971). Technical Reports Series n0165.
AIEA (1979) - Environmental Isotope Data N°6 : World Survey of Isotope Concentration in Precipitation (1972-1975). Technical Reports Series n0192.
AIEA (1981) - Statistical Treatment of Environmental Isotope Data in Precipitation.
Technical Reports Series n0206.
AIEA (1983) - Environmental Isotope Data N°7 : World Survey of Isotope Concentration in Precipitation (1976-1979. Technical Reports Series n0226.
AIEA (1986) - Environmental Isotope Data N°8 : World Survey of Isotope Concentration in Precipitation (1980-1983). Technical Reports Series n0264.
AIEA (1990) - Environmental Isotope Data N°9 : World Survey of Isotope Concentration in Precipitation (1984-1987). Technical Reports Series n0311.
AIEA (1992) - Statistical Treatment of Environmental Isotope Data in Precipitation.
Technical Reports Series n0331.
AIEA (1994) - Environmental Isotope Data N°lO : World Survey of Isotope Concentration in Precipitation (1988-1991). Technical Reports Series n0371.
Banque nationale de donnees isotopiques
Chery L., Dusseau P., Sourisseau B. (1994) - Diagnostic de l'accroissement de la salinite des nappes profondes de l'Eocime moyen en Gironde. Programmes de la Communaute urbaine de Bordeaux (CUB) et du Fonds national de Developpement de l'Assainissement de l'eau (FNDAE). Rapport BRGM R37998 56 p.
Chiesi F., Landreau A., Rambaud D. (1992) - Evolution des teneurs en nitrate, 1991, ancien captage de Cloyes-sur-Marne, Marne. Rapport BRGM R 34941,71 p.
Chiesi F. (1993) - Transfert et epuration dans la zone non saturee de la craie en Champagne: etude de quelques cas concemant les nitrates et l'atrazine. These Univ.
Reims, 200 p.
Daum J.R., Bakalowicz M., Chery L. et Longin G. (1996) - Methodes et moyens de contr6le des biseaux sales dans les aquiferes littoraux. Rapport BRGM R38847, 77p.
Margat, 1976 - Carte et catalogue des principaux systemes aquiferes du territoire franyais. Rapport BRGM 76 SGN 531 AME.
Banque nafionaie de donnees isofopiques
1. Estimation des vitesses de transfert dans la zone non saturee.
Contexte : etude realisee par le Conseil Regional Champagne-Ardenne relaye par l'Agence Regionale recherche-developpement (ARRD) et allocation MR.T (these realisee au BRGM, SGR Champagne-Ardennes). Ref. : Chiesi, Landreau et Rarnbaud (1992) ; Chiesi (1993).
Nature de I'etude : Etude du transfert et de l'epuration dans la zone non saturee (ZNS) de la craie en Champagne de deux polluants (nitrates et atrazine).
Nature des outils isotopiques utilises:
- 3H, tritium, pour permettre de calculer une vitesse moyenne de transfert dans la zone non saturee crayeuse,
15N des nitrates, pour origine des nitrates et egalement estimation indirecte des vitesses de transfert.
Conception et dimensionnement de I'etude :
Douze sondages echantillonnes ont ete realises dans la ZNS et I'eau contenue dans la
Douze sondages echantillonnes ont ete realises dans la ZNS et I'eau contenue dans la