Infiltration
Description​
Les écosystèmes influencent fortement le cycle de l'eau. Ils régulent les flux d'eau en termes de quantité et de qualité. Ils participent entre autres à la formation des nuages par l'évapotranspiration, au stockage de l'eau dans le sol, dans les zones humides, dans les plans d'eau et dans les aquifères, au contrôle de son transfert à travers le ruissellement et l'infiltration.
Les écosystèmes régulent les flux d'eau tout au long de son cycle :
L'évapotranspiration des végétaux et des sols contrôle la quantité de vapeur d'eau entrant dans l'atmosphère, régulant ainsi la formation des nuages et les précipitations.
La végétation capture une partie des eaux issues des précipitations. Elle aide également au stockage de l'eau dans les sols en les structurant par son système racinaire et en fournissant de la matière organique se liant aux particules du sol.
La faune édaphique intervient également dans la structuration du sol (ex. galeries de vers de terre, activité microbienne), influençant le stockage de l'eau dans les pores du sol.
Les écosystèmes humides et aquatiques constituent des réservoirs d'eau tout comme les nappes aquifères et les sources.
Les transferts de l'eau sont également régulés. Le ruissellement est limité par la végétation qui intercepte une partie de l'eau et en absorbe une autre partie. L'infiltration dans le sol est régulée par le système racinaire des plantes : la faune creusant des galeries et terriers, la biomasse végétale et animale morte fournissant de la matière organique au sol qui est ensuite dégradée par l'activité microbienne.
Le service d’infiltration des eaux est estimé dans l’outil NVE sur base d’une estimation de la quantité d'eau qui s'infiltre localement dans l'écosystème chaque année (m³/ha.an).
Évaluation qualitative​
Pour le projet ECOPLAN, une carte a été développée qui montre le potentiel d'infiltration (m³/ha) en Flandre. Sur la base de ces chiffres, une note de 1 (aucune infiltration) à 10 (infiltration maximale) a été attribuée. Le score indique donc le degré d'infiltration d'un écosystème par rapport à d'autres zones en Flandre.
Évaluation quantitative​
Nous nous basons ici sur la méthode développée dans ECOPLAN. La mesure dans laquelle l'eau peut s'infiltrer dans le sol dépend en partie des conditions abiotiques du milieu et en partie de la couverture et de l'utilisation du sol. Nous calculons l'infiltration potentielle en fonction des facteurs physiques. Nous examinerons ensuite les effets de la couverture du sol.
Les effets physiques les plus importants sont
- La texture du sol : par exemple, dans un sol sableux, l'eau s'infiltrera beaucoup plus rapidement que dans un sol argileux. Pour la Flandre, la recharge annuelle moyenne des eaux souterraines a été déterminée pour différentes classes de texture de sol dans l’article de Batelaan, Meyus, et De Smedt (2007).
- La profondeur de la nappe phréatique : la présence d'une nappe phréatique peu profonde limite notamment l'infiltration.
Le facteur le plus limitant entre ces deux effets est pris comme infiltration potentielle liée aux facteurs physiques.
Pour calculer l'infiltration réelle, nous examinons ensuite la quantité d'eau de pluie qui peut effectivement atteindre le sol en raison de la couverture du sol. Nous prenons ici en compte les effets de l'interception de l'eau (voir ). Si l'eau qui peut atteindre le sol est inférieure à l'infiltration potentielle, cela la limitera. Dans le cas contraire, l'infiltration réelle est égale à l'infiltration potentielle.
Évaluation monétaire​
S'il n'y a pas assez d'eau souterraine et/ou si le débit de nos cours d'eau est faible, les utilisateurs devront aller chercher leur eau ailleurs. Pour évaluer ce service écosystémique, nous utilisons le prix qu'une compagnie d'eau potable doit payer pour acheter de l'eau ailleurs, c'est-à -dire 0,52 €/m³.
Points d’attention : hypothèses​
- Contrairement à la méthode ECOPLAN, les surfaces imperméabilisées dont les volumes d’eau ruissellées seraient collectées par un réseau d’égouttage ne sont pas prises en compte. Nous supposons que, dans un contexte rural, ces volumes d’eau s'écoulent vers des zones non imperméabilisées situées autour des surfaces imperméabilisées.
- Nous supposons une quantité moyenne de précipitations de 450 mm (quantité moyenne de précipitations - évaporation avant d'atteindre le sol).
Chiffres à utiliser​
Tableau: scores pour l’évaluation qualitative
| infiltratie in mÂł/ha | score |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 500 | 2 |
| 1000 | 3 |
| 1500 | 4 |
| 2000 | 5 |
| 2500 | 6 |
| 3000 | 7 |
| 3500 | 8 |
| 4000 | 9 |
| 4250 | 10 |
Tableau: Correspondance entre classes de texture du sol et infiltration maximale (source : van Batelaan, Meyus et al. 2007)
| Texture | Infiltration maximale (mm/m²) | Infiltration maximale (m³/ha) |
|---|---|---|
| U | 75 | 750 |
| E | 188 | 1880 |
| A | 225 | 2250 |
| L | 263 | 2630 |
| G | 300 | 3000 |
| P | 300 | 3000 |
| S | 338 | 3380 |
| Z | 375 | 3750 |
| X | 450 | 4500 |
| V | 150 | 1500 |
| W | 150 | 1500 |
| OB | 0 | 0 |
| OT | 0 | 0 |
| OE | 0 | 0 |
| ON | 0 | 0 |
Formule Ă utiliser pour calculer l'infiltration maximale due au niveau des eaux souterraines :
- Si valeur basse de la nappe >100 cm : valeur haute de la nappe (en mm)x4 +100
- Sinon : Valeur haute de la nappe x4 + valeur basse de la nappe.
- Multiplier la valeur obtenue par 10 pour la convertir en mÂł/ha.
Tableau: Interception par le couvert végétal
| Couverture du sol | Interception (mm) |
|---|---|
| Prairies d’intérêt pour la biodiversité | 100 |
| Bouleau | 200 |
| Orme | 200 |
| FrĂŞne commun | 200 |
| HĂŞtre | 150 |
| ChĂŞne | 200 |
| Peupliers et cultivars | 200 |
| ForĂŞts alluviales (Aulne, Saule...) | 200 |
| Autres arbres à feuilles caduques/mélange d'arbres à feuilles caduques | 200 |
| Sapin de Douglas | 250 |
| Epicéa de Norvège | 300 |
| Pin sylvestre | 250 |
| Pin de Corse | 250 |
| Pin d'Autriche | 250 |
| Sapin | 250 |
| Autres conifères/mélange de conifères | 250 |
| ForĂŞt mixte | 225 |
| Lande | 50 |
| Arbustes (e.a. cerisier des oiseaux, aubépine,...) | 175 |
| Autre végétation de marais | 100 |
| Eau stagnante | 50 |
| Rivières | 50 |
| Lin et chanvre | 100 |
| Pommes de terre | 100 |
| Betterave sucrière | 100 |
| Plantes ornementales | 100 |
| Courgettes/potirons | 100 |
| Herbes aromatiques | 100 |
| LĂ©gumes lowN | 100 |
| LĂ©gumes groupe 1 | 100 |
| légumes groupe 2 | 100 |
| légumes groupe 3 | 100 |
| Autres légumes et herbes aromatiques | 100 |
| Céréales, graines et légumineuses | 100 |
| MaĂŻs-grain | 100 |
| Fruits et noix | 125 |
| Plantes fourragères | 100 |
| MaĂŻs d'ensilage | 100 |
| Engrais vert | 100 |
| Autres cultures | 100 |
| Verger basses-tiges | 125 |
| Verger hautes-tiges | 200 |
| Potagers | 100 |
| Zones abandonnées de chemins agricoles | 25 |
| Prairies temporaires | 100 |
| Bancs boisés, haies et autres conifères à forte croissance | 250 |
| Rives boisées, haies et autres arbres à forte croissance | 200 |
| Étangs, fossés et mares | 50 |
| Bords de route et autres zones de prairies et de ruines | 100 |
| Autre verdure basse | 100 |
| Alignement d'arbres | 200 |
| Rangée de mélèzes | 250 |
| Rangée d’épicéas | 250 |
| Les bosquets d'arbres | 250 |
| Haies, fourrés, bruyères | 175 |
| Végétation murale (murs végétaux) | 100 |
| Peu ou pas de végétation (y compris plage, dunes...) | 25 |
| Bâtiments | 9* |
| Serres | 9* |
| Jardins résidentiels | 175 |
| Autres jardins | 175 |
| Routes et places | 9* |
| Autre zone urbanisée | 9* |
| Autres zones à forte densité de végétalisation | 200 |
*Les zones pavées ne retiennent évidemment pas l'eau, mais l'eau ne peut pas non plus s'infiltrer.
Traduction sous forme d’indicateur​
Pour avoir une idée de la quantité d'eau infiltrée, nous la comparons à la consommation d'eau du robinet d'une famille moyenne (2,3 personnes) en Flandre. Cela représente 73 m³/an.
Un exemple​
Une prairie de 150 hectares sur sol limono-sableux (texture L) se compose de 50 hectares de hêtraie, 50 hectares de prairies riches en fleurs et espèces et 50 hectares de marais. Le marais sera composé d'environ 25% de roseaux. Le pâturage était relativement sec et a un GES de 102 cm et un GLG de 150 cm. Nous supposons que la forêt reste sèche avec les mêmes niveaux d'eau souterraine et que la prairie riche en espèces devient légèrement humide (GES de 40 cm et un GLG de 90 cm). Naturellement, le marais devient également très humide (GHG 30, GLG 40)
En général, la forêt et la réhumidification signifient que plus d'eau est retenue, mais il y a quelques changements à l'infiltration efficace dans le sol : Parce que les arbres retiennent beaucoup d'eau, l'infiltration potentielle dans le sol diminuera. De plus, en raison du mouillage, il y aura moins de place pour l'infiltration.
Zone actuelle : Infiltration maximale possible dans le sol = 2630 m³/ha Infiltration maximale possible en raison du niveau des eaux souterraines : GES>0 : 4500 m³/ha Pour un pâturage l'infiltration maximale est de : 4500m³/ha - 1000m³/ha (début) : 3500m³/ha
Dans le pâturage actuel, 394 500 m³ (2630 m³/ha x 150 ha) d'eau de pluie peuvent s'infiltrer annuellement.
Zone future
Groupe: Infiltration maximale possible dans le sol = 2630 m³/ha Infiltration maximale possible en raison du niveau des eaux souterraines : GES>0 : 4500 m³/ha hêtre : 4500-1500 m³/ha= 3000 m³/ha Facteur limitant : capacité d'infiltration du sol
Prairie Infiltration maximale possible dans le sol = 2630 m³/ha Infiltration maximale possible en raison du niveau des eaux souterraines : GES x4 + GLG= 40x4 +90=250=> 2500m³/ha prairie riche en fleurs : 4500-1000 m³/ha = 3500 m³/ha facteur limitant : zone saturée dans le sol
Roseau Infiltration maximale possible dans le sol = 2630 mÂł/ha Infiltration maximale possible en raison du niveau des eaux souterraines : GES x4 + GLG= 30x4 +40=160=> 1600mÂł/ha Roseau : 4500-2500 mÂł/ha = 2000 mÂł/ha
marais Infiltration maximale possible dans le sol = 2630 m³/ha Infiltration maximale possible en raison du niveau des eaux souterraines : GES x4 + GLG= 30x4 +40=160=> 1600m³/ha Autre végétation marécageuse : 4500-1000 m³/ha = 3500 m³/ha
Dans la future zone, 224 000 m³ d'eau de pluie peuvent s'infiltrer annuellement (2630 m³ x 50 (forêt) + 2500 x 50 (prairies) + 1600 x 50 (marécage))
C'est 170 500 mÂł de moins par an.
Cela coûte à la société 93 775 € par an (170 500 m³/an x 0,55 €/m³)
L'eau qui ne peut pas s'infiltrer dans les nappes phréatiques plus profondes équivaut à la consommation annuelle moyenne d'eau du robinet de 398 ménages.