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Etat quantitatif des eaux souterraines

Focus - Actualisation : juin 2022

L’état quantitatif des cinq masses d’eau souterraine est jugé bon. Il devrait le rester à l’horizon 2027, pour autant que les tendances actuelles liées aux prélèvements et que les apports d’eau alimentant les aquifères se maintiennent. La pression liée aux prélèvements ne cesse de diminuer. Ceci est de bon augure, en particulier pour les trois masses d’eau les plus profondes dont le potentiel d’exploitation par captage s’avère limité. En revanche, la recharge des nappes depuis 2003 apparait relativement basse, suite à plusieurs années cumulées de faible recharge. Et elle devrait être affectée négativement par les changements climatiques. Compte tenu de son impact élevé sur le niveau des nappes, il existe donc un risque potentiel de non atteinte du bon état quantitatif dans les années à venir. Ce risque est plus élevé pour la masse d’eau des Sables du Bruxellien dont le niveau est actuellement historiquement bas en certains sites de surveillance.

Objectif visé : l’atteinte du « bon état quantitatif »

Des objectifs environnementaux relatifs aux eaux souterraines présentes en Région bruxelloise ont été fixés en application de la directive et de l’ordonnance cadre eau (DCE et OCE), de la « directive-fille » relative à la protection des eaux souterraines (2006/118/CE) et de son arrêté de transposition. Ils concernent le « bon état quantitatif et chimique » des 5 masses d’eau souterraines. 
Le bon état quantitatif d’une masse d’eau souterraine correspond à une gestion durable de la ressource en eau compte tenu de l’évolution des prélèvements et de la recharge des aquifères. Autrement dit, les prélèvements (débits sortants, naturels ou artificiels) doivent être en équilibre avec le taux de renouvellement de l’aquifère (débits entrants). Un autre élément à prendre en compte sont les échanges d’eau entre aquifères dans le sous-sol, qu’il s’agisse de transferts verticaux entre différents étages ou horizontaux pour les aquifères transfrontaliers.

Le bon état quantitatif de la masse d’eau souterraine des Sables du Bruxellien tient également compte du débit de base de la Woluwe qu’elle alimente ainsi que de l’état de conservation des écosystèmes terrestres qui en dépendent (habitats Natura 2000). 

La caractérisation du bon état se base notamment sur l’analyse de l’évolution des niveaux des nappes (ou chroniques piézométriques). L’évaluation de l’état quantitatif en 2018 présentée ici se base sur les données de la période 2000-2018.
Cette caractérisation s’appuie également sur l’estimation de la ressource disponible, obtenue grâce à la réalisation d’un bilan hydrogéologique au droit de la Région bruxelloise. Ce bilan vise à quantifier pour une année type les flux moyens entrants et sortants au niveau de chaque masse d’eau. Il est établi en ayant recours à des modèles numériques hydrogéologiques, qui permettent de reproduire et de simuler les écoulements de nappe. 
Outre la quantification de ce bilan, les modèles permettent aussi d’évaluer la sensibilité d’une nappe vis-à-vis des pressions quantitatives, d’analyser les processus de transport de polluants ou de chaleur (géothermie) ou encore de tester les impacts de différents scénarios climatiques.
Des modèles numériques hydrogéologiques ont été développés pour 3 des 5 masses d’eau souterraine bruxelloises : Sables du Bruxellien, Système nord-ouest des sables du Bruxellien et de Tielt, Sables du Landénien. Pour les 2 masses d’eau du Socle et du système du Socle et des craies du Crétacé, en l’absence de modèle, l’évaluation de l’état repose uniquement sur l’évolution des chroniques piézométriques et peut donc être qualifiée d’incomplète.

Comment surveille-t-on l’état quantitatif des eaux souterraines ?  

Trois réseaux de surveillance assurent le suivi de l’état quantitatif des eaux souterraines :

  • Le premier vise les 5 masses d’eau souterraines déclarées en Région bruxelloise et les écosystèmes associés. Il assure en premier lieu le suivi du niveau piézométrique des eaux souterraines. Il comportait 41 sites de mesures fin 2018, répartis dans les 5 masses d’eau. Deux tiers des sites sont équipés de stations de mesures automatiques, qui relèvent le niveau d’eau toutes les heures. Le tiers restant correspond à des stations manuelles où le niveau est mesuré par un opérateur deux fois par mois.

Ce réseau s’est élargi en second lieu à la mesure du débit de sources, émergences de la masse d’eau du Bruxellien. Fin 2018, 6 sources étaient monitorées deux fois par an.
En dernier lieu, une surveillance additionnelle spécifique aux zones d’alimentation hydrogéologique des écosystèmes aquatiques et terrestres dépendant des Sables du Bruxellien est également mise en œuvre (5 stations piézométriques dont 4 automatiques et 6 sources). 

  • Le second vise les sédiments quaternaires et les nappes alluviales (4 stations piézométriques).
  • Le troisième est spécifique à la zone de protection des captages d’eau destinés à la consommation humaine (10 stations piézométriques dont la surveillance est assurée par le producteur d’eau Vivaqua).]

 

Toutes les masses d’eau souterraines bruxelloises sont en bon état quantitatif

Les 5 masses d’eau souterraines ont été évaluées en bon état quantitatif en 2018. Et elles le resteront à l’horizon 2027 pour autant que les tendances actuelles liées aux prélèvements et que les apports d’eau alimentant les aquifères se maintiennent. 

Etat quantitatif des 5 masses d’eau souterraine bruxelloises (2018)

Source : Bruxelles Environnement, 2022 

  • Les deux premières masses d’eau souterraines rencontrées depuis la surface (et donc les plus récentes) datent de l’ère du Cénozoïque, de la série/époque de l’Eocène. Il s’agit du « système nord-ouest des sables du Bruxellien et de Tielt » (20 km2) ainsi que des « Sables du Bruxellien » (90 km2). La première est libre mais localement captive ; la seconde libre. Ensemble, ces masses d’eau font partie du « système phréatique » bruxellois.
  • La masse d’eau intermédiaire date également de l’ère du Cénozoïque mais de la série/époque du Paléocène. Il s’agit des « Sables du Landénien » (162 km2). Cette masse d’eau est captive.
  • Les deux masses d’eau souterraines les plus profondes (et donc les plus anciennes) datent de l’ère du Paléozoïque, des séries/époques du Cambrien et du Mésozoïque, de la série/époque du Crétacé. Il s’agit du « Système du Socle et des Craies du Crétacé » (111 km2) et du « Socle » (51 km2). Ces deux masses d’eau sont captives.

Toutes les masses d’eau souterraines bruxelloises appartiennent à des aquifères transfrontaliers du bassin hydrographique de l’Escaut
L’alimentation (ou recharge) des masses d’eau du système phréatique se fait en partie en Région bruxelloise, essentiellement sur les plateaux. Celle des masses d’eau captives se produit exclusivement en dehors des frontières régionales, au niveau des vallées alluviales de la Dendre et de la Dyle en Régions flamande et wallonne. 
Toute imperméabilisation des sols au droit de ces zones d’alimentation limite potentiellement l’infiltration vers les eaux souterraines et affecte donc leur capacité de recharge.

Premier élément de décryptage : l’évolution du niveau des eaux souterraines 

L’évolution tendancielle des chroniques piézométriques de 2000 à 2021 dans les masses d’eau souterraines est favorable : le niveau d’eau des nappes connait une tendance globale à la hausse ou reste stable. 
La seule exception concerne la masse d’eau des Sables du Bruxellien dont les niveaux montrent une forte variabilité temporelle et spatiale selon les sites de mesures considérés :

  • Au droit des zones amont de la masse d’eau (sur les plateaux), une tendance globale à la baisse depuis 2004 est observée, avec des niveaux actuels historiquement bas. 
  • Au droit des zones aval de la masse d’eau (proches des fonds de vallée/zones de sources à l’émergence), la tendance est plus stable.

Sur la période récente de 2016 à 2021, les niveaux des masses d’eau ont été influencés négativement par les recharges déficitaires de 2017 et 2018. Ils sont repartis à la hausse depuis 2019, sauf au droit des zones amont de la masse d’eau des Sables du Bruxellien (sur les plateaux), où les niveaux ont continué de baisser. 

Pourquoi le niveau d’eau des Sables du Bruxellien évolue-t-il différemment selon les sites de mesure ? 

Compte tenu de la relative faible profondeur de cette masse d’eau et de son caractère libre, le niveau piézométrique est directement influencé par les précipitations. Il oscille suivant les épisodes de recharge ou de vidange de la nappe. Mais ces fluctuations ne sont pas identiques ni synchrones selon les sites de mesure. Comme illustré par les figures ci-dessous, le cycle peut être saisonnier (comme au point 371, aval hydrogéologique de la masse d’eau) ou pluriannuel (comme au point 397, amont hydrogéologique de la masse d’eau). Par ailleurs, en ce qui concerne les tendances pluriannuelles, les inversions de tendance n’interviennent pas forcément à la même date et les évolutions observées ne vont pas nécessairement dans le même sens. 

Evolution du niveau piézométrique de la masse d’eau des Sables du Bruxellien en deux points de mesure (371 et 397)

Source : Bruxelles Environnement, graphiques extraits de BruWater, 2022 

Plusieurs facteurs potentiels peuvent être avancés pour expliquer cette variabilité constatée au niveau de la masse d’eau du Bruxellien : l’environnement du site de mesure (urbanisation, etc.), sa localisation par rapport aux limites de l’aquifère, la profondeur de la nappe au droit du point de mesure, la perméabilité des formations géologiques de la zone non saturée traversées par les eaux d’infiltration, l’interaction avec des eaux de surface, ...

 

Deuxième élément de décryptage : l’évolution des volumes d'eau prélevés par captage

Environ 150 captages, répartis dans les différentes masses d’eau, sont soumis à autorisation. Parmi ceux-ci, une centaine sont réellement exploités. En 2020, 2,3 millions de m3 d’eau ont été prélevés dans les différentes nappes dont les 4/5 au niveau des captages de Vivaqua localisés au bois de la Cambre et en forêt de Soignes (masse d’eau des Sables du Bruxellien), qui sont destinés à la production d’eau potable (voir « Approvisionnement et consommation d’eau de distribution »). Le cinquième restant est consacré à des usages industriels ou tertiaires. Le volume attribué au secteur de l’agriculture est négligeable étant donné que ce secteur est peu présent en Région bruxelloise.

Les volumes prélevés dans les eaux souterraines bruxelloises pour l’alimentation en eau potable en 2020 représentent 80% du total des volumes captés dans celles-ci. En revanche, ils ne couvrent que 3% des besoins en eau potable de la Région bruxelloise !

On observe une tendance très nette à la diminution des volumes exploités soumis à autorisation et ce, pour toutes les masses d’eau et tous les usages. Cette baisse généralisée s’explique :

  • essentiellement par une diminution globale des prélèvements pour l’alimentation en eau potable de 50% entre 1986 (année record) et 2020. Celle-ci n’est pas un choix du producteur d’eau mais une conséquence de l’évolution de la piézométrie des Sables du Bruxellien : la galerie de la Forêt de Soignes capte les eaux de la nappe par écoulement gravitaire.
  • et dans une moindre mesure, par la tertiarisation de l’économie bruxelloise : les prélèvements à des fins industrielles diminuent sans cesse tant en nombre qu’en volume. La baisse également observée pour le secteur tertiaire malgré cette tertiarisation pourrait indiquer que le secteur tertiaire a de moins en moins recours au captage d’eau souterraine comme alternative à l’eau potable. Les contraintes liées à l’entretien d’un captage (temps, coût) découragent sans doute les exploitants, comparées à l’accès aisé et « bon marché » à une connexion au réseau de distribution. 

Les prévisions sont au statu quo ou à la baisse en ce qui concerne les prélèvements pour les secteurs industriels et tertiaires et à une stabilisation de la demande en eau potable par les ménages (voir « Consommation d’eau de distribution par les ménages »).
En plus de ces captages soumis à autorisation, des pompages temporaires sont effectués lors de chantiers pour rabattre la nappe et permettre la réalisation à sec des fondations de constructions ou lors de travaux d’assainissement de sols pollués. Des captages permanents sont également réalisés afin d’empêcher des inondations dans les infrastructures souterraines du métro (aquifères superficiels alluviaux principalement), ou encore pour une utilisation géothermique de l’eau souterraine (aquifères captifs profonds). Concernant les infrastructures souterraines, les débits concernés ne sont pas connus avec précision mais sont généralement relativement limités. Concernant les systèmes géothermiques, les débits prélevés sont systématiquement réinjectés dans le même aquifère.

Quelle est la sensibilité des nappes aux prélèvements par captage ?

A l’aide entres autres des modèles hydrogéologiques, la sensibilité des masses d’eau aux prélèvements par captage a été évaluée. Autrement dit, on a déterminé quel était l’impact relatif de la pression exercée par les prélèvements d’eau sur l’état quantitatif des nappes. 
Pour les deux masses d’eau du Socle paléo-mésozoïque, faute de modèle hydrogéologique, la sensibilité a été estimée à dire d’experts. Elle est considérée comparable à celle des Sables du Landénien, compte tenu des nombreux points communs entre ces masses d’eau (caractère captif des nappes, zones d’infiltrations +/- identiques, recharge fortement contrainte en raison d’un défaut de perméabilité des couches sus-jacentes…).

  • Pour le système phréatique, constitué des masses d’eau des Sables du Bruxellien et du système nord-ouest des sables du Bruxellien et de Tielt, la sensibilité aux prélèvements est jugée faible à modérée.
  • Pour les trois masses d’eau captives, elle est élevée. En d’autres termes, celles-ci présentent un potentiel limité pour leur exploitation par captage. Il est donc impératif de gérer strictement les prélèvements pour garantir une gestion durable de la ressource.

 

Autre élément de décryptage spécifique au système phréatique : le drainage des eaux souterraines en fond de vallée

Pour le système phréatique en contact avec les eaux de surface, les prélèvements par captage ne constituent pas la majorité des flux sortants, loin s’en faut. Le principal flux sortant est le drainage naturel des eaux souterraines en fond de vallée alluviale par le réseau hydrographique d’une part et par le réseau de collecteurs d’eaux usées d’autre part. L’autre flux sortant, l’alimentation des sources, a une part relative assez faible, comparable à celle des prélèvements par captage. Néanmoins, ce flux pourrait être réévalué à la hausse à l’issue de l’inventaire des sources bruxelloises mené actuellement (plus d’une centaine recensée). 

Troisième élément de décryptage : l’évolution de la recharge moyenne annuelle

Un bilan hydrologique a été établi sur base des données de précipitations et d’évapotranspiration potentielle de l’IRM, pour chaque année de la période allant de 1976 à 2019. Il indique de quelle manière les précipitations atmosphériques (P) se répartissent entre : l’évapotranspiration réelle (ETR), le ruissellement (R) sur les surfaces du sol et la recharge ou infiltration (I), à savoir la fraction qui percole à travers les sols et le sous-sol pour alimenter les nappes. 

La période jugée comme propice à la recharge des nappes, dite de recharge efficace, s’étalerait de septembre-octobre à février-mars pour la Région de Bruxelles-Capitale (IRM, 2014 & étude sur la modélisation du Bruxellien, 2015). Au printemps et en été, les précipitations s’infiltrent peu puisqu’elles servent à la croissance végétale.

Bilan hydrologique à la station d’Uccle (1976-2019)

Source : Bruxelles Environnement, station d’Uccle, 2020 

Une tendance à la baisse de la recharge des eaux souterraines de près de 50% sur la période 1976-2019 a ainsi été mise en évidence. Elle résulte d’une diminution des précipitations observée sur cette période, conjuguée à une évapotranspiration relativement constante. 
Et les modélisations du changement climatique prédisent une diminution d’environ 10% de la recharge en 2100 par rapport à 2005, quel que soit le scénario climatique (consortium scientifique CORDEX). Le taux d’évapotranspiration (ETR) devrait augmenter, en lien avec la hausse des températures. Le régime des précipitations (P) changera mais les modifications (répartition temporelle, fréquence, intensité et durée) varient selon les scénarios climatiques. 

Quelle est la sensibilité des nappes aux variations de recharge ?

La sensibilité de la recharge sur la piézométrie des nappes apparait significativement élevée, pour l’ensemble des masses d’eau. Au niveau du système phréatique, cette sensibilité est environ 15 fois plus élevée que celle des prélèvements par captage ; au niveau des Sables du Landénien, 5 fois plus élevée.

Quel impact du changement climatique sur le niveau des nappes ?

Une première quantification de l’impact de cette baisse programmée de la recharge sur les ressources en eaux souterraines a pu être réalisée pour le système phréatique grâce au modèle hydrogéologique. Il en ressort que la piézométrie de ces masses d’eau pourrait descendre jusqu’à -0,83 m à l’horizon 2100 par rapport à 2013, avec comme conséquences : 

  • Une baisse de 1 à 4% du débit de base moyen annuel provenant des eaux souterraines alimentant le système eaux de surface / grands collecteurs en fond de vallée. Avec comme corollaire, une baisse du débit de base des cours d’eau bruxellois.
  • Une baisse de 3% du débit moyen annuel de la galerie drainante en Forêt de Soignes.
Date de mise à jour: 16/06/2022

Documents: 

Accès aux données

Fiche(s) documentée(s) 

Fiche(s) de l’Etat de l’Environnement 

Autres publications de Bruxelles Environnement

Etude(s) et rapport(s)

Plan(s) et programme(s)

  • Projet de plan de gestion de l’eau de la Région de Bruxelles-Capitale 2022-2027, projet adopté en 1ère lecture le 31 mars 2022. Diffusion restreinte.