Contribution of airborne LiDAR on the mapping of vulnerability to groundwater pollution - Example of the drinking water catchment of Trépail
Apport du LiDAR aéroporté sur la cartographie de la vulnérabilité à la pollution des eaux souterraine – Exemple du captage d’eau potable de Trépail
Résumé
In France, there are two regulatory protection systems for water resources against pollution at water catchment points for human consumption. The Protection Perimeters of Catchment (PPC) concern concentrated and accidental pollution. The Alimentation Area of Catchment (AAC) deal with diffuse pollution, often agricultural. There are three types of PPCs: the immediate protection area, the close protection area and the remote protection area (optional) that can be translated respectively into zones of high, medium and low vulnerability. The AACs correspond to the catchment area of the water catchment combining the topographical catchment area and the hydrogeological one. The area of the PPC and the AAC is delivered by a certified hydrogeologist who interprets the bibliography, the existing maps having sometimes weak resolutions of 1 : 250 000 and the geometric data of the aquifers. In anisotropic environments, such as karstic hydrosystem, this work is also based on the mapping of the exokarst or concentrated infiltration points (sinkhole, chasm, etc.), on tracing operations and on the mapping of the endokarst. In this context, the delimitation of PPCs and AACs is risky because it is limited to the state of knowledge.
The objective of this study is to propose a method of mapping vulnerability to pollution adapted to the karst domain with the contribution of airborne LiDAR (Light Detection And Ranging), allowing a high resolution mapping of the exokarst and improving the understanding of the space.
The spring captured for drinking water supply in Trépail (Montagne de Reims, Marne, France) is used as an experimental site. This spring is located on the front of the Cuesta d'Ile de France, occupied from top to bottom by a forest of exception®, the vineyard of Champagne and the openfield.
The EPIK approach, created and tested for karstic environment, is a multi-criteria spatial analysis based on superimposed and weighted indices allowing the zoning of the vulnerability to pollution. The different parameters used by the EPIK method are the presence and type of Exokarstic morphology (E), the thickness of the Protective cover (P), the type of Infiltration (I) and the presence of Karstic networks (K). This work compares the result of the zoning done with EPIK without and with LiDAR data.
The LiDAR data allowed to map a karstic border located on the slopes of the Montagne de Reims within the topographic watershed but also in the adjacent watersheds (hydrographic capture). Moreover, the LiDAR resolution allows to propose a vulnerability mapping at the parcel scale. As such, it can be applied to land development projects to achieve zero pollution in water.
Finally, the topographic survey by airborne LiDAR carried out by IGN, at the scale of France, whose data will be publicly available in 2026, seems to be of great interest for the creation and updating of PPCs and AACs, especially in karstic contexts.
En France, il existe deux dispositifs de protection réglementaire de la ressource en eau contre les pollutions des points de captage d’eau pour la consommation humaine. Les Périmètres de Protection de Captage (PPC) concernent les pollutions concentrées et accidentelles. Les Aires d’Alimentation de Captage (AAC) les pollutions diffuses souvent agricoles. Les PPC sont aux nombres de trois, le périmètre de protection immédiate, le périmètre de protection rapprochée et le périmètre de protection éloignée, optionnel, pouvant être traduit respectivement en zone de vulnérabilité forte, moyenne et faible. Les AAC corresponde au bassin d’alimentation du captage regroupant le bassin versant topographique et le bassin versant hydrogéologique. L’emprise des PPC et des AAC est délivré par un hydrogéologue agréé qui interprète la bibliographie, les cartographies existantes ayant parfois des résolutions faibles de 1 : 250 000 et les données géométriques de l’aquifères. En milieu anisotropique, comme les milieu karstique ce travail repose également sur la cartographie de l’exokarst ou aux points d’infiltration concentrée (doline, gouffre …), sur des opérations de traçage et sur la cartographie de l’endokarst. Dans ce contexte la délimitation des PPC et AAC est hasardeuse car limité à l’état des connaissances.
L’objectif de ce poster est de proposer une méthode de cartographie de la vulnérabilité à la pollution adaptée au domaine karstique avec l’apport du LiDAR aéroporté (Light Detection And Ranging), permettant une cartographie à haute résolution de l’exokarst et améliorant la compréhension de l’espace.
La source captée pour l’alimentation en eau potable de Trépail (Montagne de Reims, Marne, France) est utilisée comme site expérimental. Cette source est localisée sur le front de la Cuesta d’Ile de France, occupé de haut en bas par une forêt forêt d’exception®, le vignoble de Champagne et la grande culture.
L’approche EPIK, déjà éprouvé en milieu karstique, est une analyse spatiale multicritères basée sur des indices superposés et pondérés permettant le zonage de la vulnérabilité à la pollution.
Les différents paramètres utilisés par la méthode EPIK sont la présence et le type de morphologie Exokarstique (E), l’épaisseur de la couverture Protectrice (P), le type d’Infiltration (I) et la présence de réseaux Karstique (K).
Ce travail compare le résultat du zonage réalisé avec EPIK sans et avec les données du LiDAR.
Le LiDAR a permis de cartographier un liseré karstique localisé sur les versants de la Montagne de Reims au sein du bassin versant topographique mais également dans les bassins adjacents (capture hydrographique).
De plus la résolution LiDAR permet de proposer une cartographie de la vulnérabilité à l’échelle parcellaire. A ce titre elle peut être appliqué pour les projets d’aménagement du territoire afin d’atteindre le zéro pollution de la ressources en eau.
Finalement le relevé topographique par LiDAR aéroporté réalisé par l’IGN, à l’échelle de la France, dont les données seront disponibles publiquement en 2026, semble présenter un grand intérêt pour la création et la réactualisation des PPC et AAC, cela particulièrement en contexte karstique.
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