L’eau est très présente en Auvergne et existe sous de nombreuses formes : torrents, cours d’eau de plaine, lacs, étangs, marais, tourbières, eaux thermales, eaux minérales, eaux de sources sous-basaltiques…

    Cette situation très complexe est en relation avec le contexte physique : relief, climat, géologie.

Ses principaux traits sont les suivants :

• des variations considérables de la pluviométrie au sein de la région en raison d’un relief très compartimenté,

• un réseau hydrographique extrêmement dense et ramifié avec des cours d’eau à la morphologie variée et aux régimes hydrologiques divers,

• un patrimoine aquifère riche mais inégalement réparti,

• des milieux aquatiques bien représentés,

• une qualité des eaux superficielles généralement bonne.

UN RELIEF COMPARTIMENTE

    La partie Sud de la Région est constituée d’un vaste plateau de plus de 1000 m d’altitude, constitué des monts du Cantal, de la Margeride, du Velay et du Vivarais.

    Il se prolonge vers le Nord par deux lignes de crêtes orientées Nord-Sud :

• Cézallier, Monts Dore, Monts Dôme, Combrailles à l’Ouest,

• Livradois, Forez, Bois Noirs, Monts de la Madeleine à l’Est.

    Ce plateau est entaillé du Nord au Sud par la grande vallée de l’Allier dont la plaine alluviale s’ouvre largement vers le Nord sur les plaines du Centre et par les vallées rayonnantes autour du massif du Cantal se dirigeant à l’Ouest et au Sud.

DES RESSOURCES PLUVIOMETRIQUES
TRES INEGALEMENT REPARTIES

     Si, globalement, l’eau tombe abondamment en Auvergne (la pluviosité moyenne est de l’ordre de 920 mm par an ce qui représente un volume de précipitations de 25 milliards de m3/an), elle est très inégalement répartie du fait de la disposition Nord-Sud du relief conjuguée à différentes influences climatiques.

• L’influence océanique est dominante sur les plateaux de l’Ouest. Elle génère une forte pluviosité, très étagée selon l’altitude sur les reliefs volcaniques (le maximum de plus de 2000 mm/an sur les sommets des Monts du Cantal) et avec une forte dissymétrie entre les versants Ouest (2140 mm/an à Saint-Jacques des Blats à 1000 m d’altitude) et Est (970 mm à Murat à 900 m d’altitude). La répartition saisonnière des précipitations est assez régulière avec cependant un minimum en été et des précipitations hivernales très abondantes qui se produisent souvent, mais de façon irrégulière et intermittente, sous forme de neige.

• Sur les plaines du centre et l’Est de la région, cette tendance s’atténue nettement pour faire place à l’influence continentale qui se caractérise par des précipitations relativement modestes, généralement moins de 800 mm (Val d’Allier Bourbonnais) voire moins de 600 mm sur les bassins intérieurs à l’abri des lignes de reliefs (La Limagne de Brioude à Clermont-Ferrand, le Bassin du Puy). Sur ces zones, on observe une sécheresse marquée en hiver et de fortes précipitations d’orage en fin de printemps et en été.

• Certains secteurs du Sud de l’Auvergne (Sud-Est notamment de la Haute-Loire) sont soumis également à l’influence méditerranéenne qui apporte des situations anticycloniques stables en été, de soudaines et abondantes précipitations en automne (pluies de type cévenol) par débordement de courants chauds et humides du Sud-Est puis un hiver plutôt sec.

Le jeu de ces influences génère une assez grande instabilité climatique (température et pluviométrie).

UN RESEAU HYDROGRAPHIQUE DENSE ET VARIE

    Alimentant les cours supérieurs de cinq émissaires principaux : la Loire, l’Allier, le Cher, la Dordogne et le Lot, l’Auvergne possède un réseau hydrographique dense et ramifié dont le linéaire cumulé approche les 23 000 km pour les cours d’eau permanents (de plus d’un kilomètre de long) et les 38 000 km si on y additionne les écoulements temporaires (de plus d’un kilomètre de long).

Ce réseau s’organise entre 2 grands bassins versants :

» Celui de la Loire qui occupe environ 80 % de la superficie de la Région et qui se subdivise en 3 sous-bassins :

• La Loire proprement dite avec la Loire Supérieure qui concerne le département de la Haute-Loire (Région du Puy-en-Velay et l’Est du département) et la Loire Moyenne qui concerne le quart Est du département de L’Allier.

• L’Allier, affluent rive gauche de la Loire, qui concerne les 4 départements de la Région. Il occupe à lui seul la moitié de la surface de la l’Auvergne et la rivière Allier la traverse totalement du Sud au Nord. L’Allier compte trois principaux affluents : la Sioule, la Dore et l’Alagnon.

• Le Cher qui couvre une toute petite partie du Puy-de-Dôme et la partie Ouest du département de l’Allier.

» Celui de la Garonne qui représente environ 20 % de la superficie de la Région et qui se subdivise en 2 sous-bassins :

• La Dordogne sur une partie du Puy-de-Dôme et sur le Cantal.

• Le Lot et son affluent la Truyère sur le Sud du Cantal.

La morphologie des cours d’eau : complexe et variée

    Concernant la morphologie des cours d’eau, la région Auvergne offre des situations très diversifiées :

• un relief contrasté entre plaines et montagnes,

• des formations géologiques variées où on rencontre un socle ancien, des plaines sédimentaires et des massifs volcaniques,

• un climat mixte avec des influences océaniques, continentales et méditerranéennes.

    Sur le socle, les têtes des bassins-versants correspondent souvent à des zones de plateaux érodés, avec un chevelu de petits émissaires très ramifié en relation avec des zones humides diffuses.

    Ensuite, le réseau hydrographique se concentre pour former des cours d’eau à fortes pentes et avec des écoulements rapides qui empruntent des gorges et des vallées au profil en V, au cours généralement stable ; les lits de ces cours d’eau sont composés d’éléments grossiers (galets et graviers) voire de blocs rocheux.

    Dans les plaines, la pente et la vitesse diminuant, la proportion d’éléments grossiers diminue au profit des sables qui deviennent prédominants. Les rivières se présentent alors comme des cours d’eau à fond mobile, à berges basses avec une dynamique d’érosion-sédimentation forte et active. Ainsi selon la pente, le lit adopte un tracé en plan sinueux (lits en méandres) ou qui se scinde en plusieurs bras séparés par des îles (lits en tresse).

Les régimes hydrologiques : excessifs et irréguliers

    L’abondance des précipitations (en moyenne de l’ordre de 920 mm/an) a valu à l’Auvergne l’image traditionnelle de «Château d’eau de la France».

    Son réseau écoule vers les régions d’aval des volumes d’eau importants (plus de 10 milliards de m3) représentant un débit fictif continu de 320 m3/s.

    Les écoulements spécifiques, très variés, s’étagent schématiquement comme la pluviométrie annuelle entre plus de 40 l/s/km2 pour les hauts bassins à moins de 6 l/s/km2 pour les petits affluents de plaine.

    En ce qui concerne les régimes saisonniers, la majorité des rivières du bassin a une caractéristique commune de présenter deux saisons hydrologiques bien distinctes : hautes eaux de saison froide et faiblesse estivale. Cependant une certaine diversité apparaît :

    » Dans la partie Ouest de la région soumise à l’influence océanique, avec des précipitations moins brutales mais de longue durée et d’intensité moyenne, le régime hydrologique se caractérise par une montée souvent assez lente en hiver et au printemps mais avec des écoulements importants en hiver et minima en été.

    » Sur les plaines du centre et l’Est de la région où l’influence continentale se manifeste plus particulièrement avec des précipitations relativement modestes, les régimes se caractérisent par des écoulements moyens annuels faibles, des variations saisonnières moins prononcées et un étiage hivernal plus marqué.

    » Le cours supérieur de la Loire et de l’Allier présente un type plus complexe pluvio-nival, d’influence méditerranéenne et océanique avec une sécheresse estivale très marquée, une reprise des débits forte dès l’automne (influence cévenole) avec un maximun de printemps souvent décalé par la neige.

    Les écoulements sont le plus souvent de type torrentiel même dans les vallées de plaine où il s’atténue sans tout à fait disparaître et peuvent présenter un caractère très irrégulier et excessif.

    Ainsi la partie Sud des bassins versants supérieurs de la Loire et de l’Allier est exposée en automne à des précipitations de type « cévenol » dont l’extrême intensité et la courte durée peuvent entraîner des crues en automne très brutales et très dommageables dans les cours moyens de ces rivières (la crue des 21 et 22 septembre 1980 en Haute-Loire est due à plus de 500 mm de précipitations en 48 h).

    A l’inverse, en raison des reliefs accentués et de la nature imperméable du sous-sol, et en l’absence de nappes souterraines importantes, l’eau tombée s’évacue rapidement par ruissellement. La part de l’infiltration (2.5 Mm3) et du stockage est faible. Aussi, malgré l’abondance des écoulements moyens, la Région Auvergne n’est pas épargnée par les problèmes de ressources en eau en période d’étiage.

    C’est pour réduire cet aléa sur le bassin de la Loire qu’un soutien des étiages de la Loire est assuré à partir de la retenue de Villerest (Loire) au droit de Roanne et de l’Allier à partir du réservoir de Naussac (Lozère) prés de Langogne.

LE PATRIMOINE AQUIFERE

    En relation avec la grande diversité des formations géologiques, les ressources en eau souterraine sont assez variées mais de caractéristiques très inégales.

SUR LE PLAN QUANTITATIF

    Les nappes alluviales et les massifs volcaniques constituent la ressource essentielle. Le socle, malgré son étendue (60% du territoire) ne renferme que des formations aquifères superficielles et diffuses (sources d’arènes granitiques). En dehors du grand bassin d’effondrement de la Limagne au remplissage marneux non aquifère, les horizons sédimentaires sont très peu représentés. Les vallées glaciaires du Cantal ainsi que les recouvrements détritiques de la Sologne bourbonnaise peuvent cependant représenter des aquifères d’appoint.

Les différents types d'aquifères

    Au plan hydrogéologique, on peut distinguer 4 grands types d’aquifères selon leur importance et leur type d’exploitation :

• Les nappes alluviales et les vallées glaciaires

    Les principales nappes alluviales sont celles de l’Allier (de Vieille-Brioude au Bec d’Allier), la Loire (en rive gauche de la limite du département de l’Allier et de la Saône et Loire) et le Cher en aval de Montluçon.

    La nappe alluviale de l’Allier, principale ressource de la région, alimente en eau potable 60 % de la population du Puy de Dôme et 68 % de celle de l’Allier.Dans ce département elle est sollicitée également par les irriguants.

    L’aquifère le plus important est contenu dans les alluvions récentes et modernes de la première terrasse et du lit majeur. Ces alluvions, à dominante sablo-limoneuse, ont de bonnes caractéristiques hydrodynamiques (le débit d’un puits est de l’ordre de la centaine de m3/h). L’épaisseur de l’aquifère augmente de 5 m environ dans le secteur de Brioude, 8 à 10 m à hauteur de Pont-du-Château, pour atteindre 11 à 15 m en aval de Moulins.

    Ces nappes sont étroitement liées au cours d’eau et soumises à la dynamique fluviale. Durant les années 60 et jusqu’en 1980, une surexploitation du stock alluvionnaire (10 à 30 millions de tonnes de granulats ont été extraits, selon les estimations, en 25 ans) s’est traduite par un abaissement du lit pouvant atteindre jusqu’à 3 m dans certains secteurs avec une baisse de productivité des ouvrages liée à la diminution de la part d’alimentation par la rivière.

    La qualité de leurs eaux dépend des activités sur les terrains encaissants et de celle de la rivière.

    Les vallées glaciaires, quant à elles, sont surtout développées dans les vallées rayonnantes des Monts du Cantal. Elles renferment des dépôts d’alluvions importants (de l’ordre de 50 m d’épaisseur), bien protégés en surface, constituant des réserves potentielles caractérisées par une eau d’excellente qualité.

• Le Volcanisme

Les formations associées au volcanisme fournissent 30 % de la ressource de la région et donnent l’image de marque des aquifères auvergnats (Volvic, le Mont-Dore, La Bourboule…).

Parmi les formations volcaniques les plus récentes (volcanisme quaternaire), la Chaîne des Puys est constituée par un alignement de cônes stromboliens et de coulées sur une trentaine de km du Nord au sud.

Dans le centre de la Chaîne, les cônes et les projections associés constituent un énorme réservoir aquifère où les précipitations s’infiltrent, circulent très lentement en se purifiant, puis s’écoulent au contact du socle dans les anciennes vallées remblayées sous les coulées qui jouent le rôle de drain (une goutte d’eau qui tombe sur le Puy de la Nugère met de 3 à 5 ans pour arriver au goulot de Volvic).

    Les sources correspondent à la réapparition en front de coulée des anciens cours d’eau avec des débits importants ( quelques dizaines à quelques centaines de l/s).

    Le débit total de la Chaîne des Puys est d’environ 3000 l/s. On en prélève 1000 l/s à l’heure actuelle. Les premiers captages ont consisté à réaliser une galerie sous la coulée pour retrouver le cours d’eau primitif au contact du socle (galerie de Louchadière).

    Les autres massifs : le Mont-Dore, le Cézallier, les Monts du Cantal sont des systèmes beaucoup plus complexes, d’âge plus ancien, issus de structures composites ou strato-volcans, constitués d’empilement de produits de projections et de coulées de laves développées en planèze (Saint-Flour). Ils ont subi les grandes glaciations ayant entaillé les formes originelles. Ils forment des systèmes aquifères multicouches, de bonne perméabilité. Les captages exploitent uniquement le recouvrement de la première coulée (La Bourboule, Montagnes de l’Aigle…) et donnent des débits très irréguliers, souvent faibles en étiage et dont la qualité est difficile à préserver. Néanmoins, la présence d’aquifères plus profonds au niveau de la deuxième voire de coulées plus profondes moins vulnérables présentant des débits plus réguliers sont très probables.

    Sur la Chaîne du Devès et le Massif du Mézenc l’individualisation des coulées et la détermination de leur centre d’émission sont difficiles et leur fonctionnement hydrogéologique mal connu. Toutefois en raison de leur étendue et de leur altitude des ressources profondes doivent probablement exister.

• Le Socle

    Il s'agit de tous les terrains cristallophylliens (micaschistes, gneiss…) et cristallins (granite…) correspondant à 60 % de la superficie de la région. Ces formations sont dotées de ressources en eau faibles à très faibles, mais ponctuellement des débits économiquement intéressants ont pu être obtenus, notamment dans des verrous.

    Les forages réalisés pour exploiter les ressources profondes de fissures et de cassures ne fournissent que des débits unitaires de 5-10 m3/h en relation avec une recherche coûteuse (profondeur des sondages de reconnaissance de l'ordre de 100 m).

• Les terrains sédimentaires

    D'importance inégale, les différents bassins sédimentaires de l'Auvergne existent de manière discontinue, depuis le Carbonifère :

• Les formations sédimentaires du Secondaire (calcaires et grés) apparaissant au Nord-Ouest du département de l'Allier (région de Tronçais) correspondent aux franges Sud du grand bassin sédimentaire du Berry et de la Bourgogne. Des ressources exploitables existent en profondeur.

• Les grands recouvrements détritiques du Tertiaire (les sables, argiles et graviers de la Sologne Bourbonnaise). Ces dépôts sont très hétérogènes : la nappe phréatique discontinue, d'emprise limitée n'a pas de bonnes caractéristiques et n'est exploitée que pour des usages très locaux.

• Les formations lacustres marno-calcaires ou de calcaire crayeux des Limagnes, du bassin du Puy, d'Aurillac, très massives ne sont pas aquifères ou inexploitables pour la production d'eau potable (eaux salines ou carbonatées).

SUR LE PLAN QUALITATIF

Les eaux utilisées pour la distribution publique

• Les eaux d'origine granitique se caractérisent par une très faible minéralisation, une absence de dureté et révèlent un caractère acide (pH inférieur à 6).

• Les eaux captées dans les terrains volcaniques correspondent également à des eaux de faible minéralisation. Elles se caractérisent par une composition minérale qui présente un équilibre entre le calcium et le magnésium associé à une relative richesse en potassium et une proportion notable de silice. Les roches volcaniques présentent une porosité qui leur confère un pouvoir épurateur élevé garantissant leur pureté bactériologique.

• Les eaux de nappe alluviale se caractérisent par une minéralisation faible à moyenne, dominée par les bicarbonates et le calcium.

Les eaux minérales

    Les caractéristiques minérales que les eaux minérales possèdent par rapport aux autres eaux relèvent à la fois de leur origine géologique et de leur composition. C'est à leur origine profonde qu'elles doivent leur constance de température et de débit qui sont les garants de leur pureté originelle.

On distingue parmi les eaux minérales d'Auvergne :

• Les eaux minérales plates : la plus connue est l'eau minérale de Volvic dont les forages ramènent à la surface des eaux qui imprègnent les formations volcaniques du volcan de la Nugère et percolent lentement jusqu'au socle granitique pour être captée par système de puits.

• Les eaux thermominérales gazeuses : l'Auvergne est classiquement considérée comme la province hydrominérale carbogazeuse par excellence. Elles se classent dans la catégorie des eaux bicarbonatées.

    Elles peuvent émerger naturellement en relation avec des systèmes de grandes failles tels ceux de la Limagne que l'on rencontre dans le Val d'Allier.

    Ces eaux peuvent également être exploitées par forage :

• pour l'embouteillage : Saint-Yorre, Vichy, Sainte-Marguerite …

• pour le thermalisme : Vichy, Royat, Chatel-Guyon, La Bourboule …

    L'origine de ces eaux est assez profonde (plusieurs centaines de mètres dans certains cas) et peuvent donc émerger avec une température de l'ordre de 30 °C. Il s'agit d'eaux très minéralisées, bicarbonatées calciques et sodiques.

    Une autre série se trouve dans la haute vallée de la Dordogne en raison de phénomènes tectoniques particuliers : grande faille de la Bourboule, maar du Mont-Dore. Il s'agit d'eaux bicarbonatées, très riches en oligo-éléments.

DES MILIEUX AQUATIQUES BIEN REPRESENTES

    La configuration du réseau hydrographique de l'Auvergne, très dense et ramifié, se développant des sources aux vallées alluviales, la nature des formations géologiques traversées, ainsi que les usages économiques de l'eau ont généré une très grande diversité de milieux humides.

Les lacs et retenues

Les Lacs Naturels

    Les éléments les plus connus de l'Auvergne sont les lacs naturels liés au volcanisme :

• lacs de barrages de coulées : Aydat, Chambon, Guéry...

• lacs de cratère ou de maar : Pavin, Issarlès, le Gour de Tazenat, le Bouchet...

Les retenues artificielles

    Sont très représentées également les retenues artificielles des barrages hydroélectriques, souvent disposés en cascade sur les hautes ou moyennes vallées :

• La Dordogne (Bort les orgues, l'Aigle... )
• La Truyère (Grandval)
• La Cère (Saint-Etienne-Cantalès)
• La Maronne (Enchanet)
• L'Allier (Poutés)
• La Loire et le Lignon du Velay
  (La Valette)
• La Sioule (les Fades et Queuille)
• Le Cher (Rochebut et Prat)

    Enfin il existe de nombreux étangs traditionnels comme ceux de la Sologne Bourbonnaise (piscicultures) et de Tronçais (forges) ou la multitude (plusieurs milliers) des petits plans d'eau de loisirs réalisés dans les trente dernières années presque partout dans la région.

Marais et tourbières

    L'Auvergne est riche aussi de marais et tourbières d'altitude ( les " saignes ", " fagnes "…) qui sont liées à des dépressions volcaniques (cratères d'explosion : les " narses " Chaudeyrolles, Mont-Bar, Espinasse) ou d'origine glaciaire ( zones de surcreusement de la planèze de Saint-Flour, du Cézallier, la Margeride, le Livradois).

    En plaine ces formations étaient aussi représentées par de grandes zones marécageuses correspondantes aux lacs de subsidence du fossé tectonique des Limagnes, mais asséchées à plusieurs reprises dès l'époque romaine, elles ont pratiquement disparus depuis les années 1970 à la suite de grands programmes d'aménagements hydrauliques (création d'émissaires et de fossés) destinés à leur mise en culture intensive. Aujourd'hui ne subsistent que des formes relictuelles de " roselières " et des formations originales : les " marais salés ".

Autres zones humides

    Les zones humides se trouvent également représentées par des éléments beaucoup plus diffus qui accompagnent les cours d'eau depuis leur source jusqu'à leur confluence : ainsi les zones de " mouillères " qui forment de véritables mosaïques dans les zones d'émergence en tête des bassins versants, notamment en zone de socle : Combrailles, Livradois, Margeride…, les prairies humides qui bordent le lit mineur de la moyenne vallée jusqu'aux annexes hydrauliques : " boires ", bras-morts et prairies inondables dans la plaine alluviale des rivières à fonds mobiles comme l'Allier et la Loire et le cours aval de leurs principaux affluents : Sioule, Dore, Alagnon pour l'Allier, Besbre pour la Loire.

LA QUALITE DES EAUX SUPERFICIELLES

    La composition chimique naturelle des eaux de surface reflète bien la nature lithologique du bassin versant et le mode d'occupation des sols.

    Ainsi, en relation avec l'étendue du socle granitique, les eaux sont à dominante acide, faiblement minéralisées, et très peu tamponnées, ce qui expliquerait la sensibilité à l'eutrophisation de cours d'eau comme la Loire Moyenne.

    Dans certains tronçons recoupés par des filons métallifères ou par certaines roches volcaniques, les teneurs en éléments métalliques traces peuvent être significatives (As, Pb, Cr…).

    Enfin dans certaines têtes de bassin-versants très boisées (Montagne bourbonnaise, Livradois-Forez) le taux de matières humiques et la coloration peuvent être notables pour des débits moyens à élevés.

    La qualité des eaux traduit encore nettement l'impact des activités humaines. Les principales dégradations proviennent des centres urbains et des zones d'activité :

• L'Allier : avec les rejets des agglomérations et de leurs industries de Brassac, Issoire, de Clermont-Ferrand, Vichy et Moulins.

• La Loire : avec les rejets des établissements industriels de l'agglomération du Puy.

• Le Cher : avec l'agglomération de Montluçon et surtout son affluent l'Aumance (industries et ville de Commentry). A l'aval de Montluçon, le bassin du Cher est caractérisé par une qualité mauvaise à très mauvaise vis à vis des matières organiques et oxydables, et des matières azotées et phosphorées.

• Dans le département du Cantal, les densités de population sont très faibles et la pollution domestique est essentiellement concentrée au niveau des agglomérations importantes : district d'Aurillac dans le bassin de la Cère et la Jordanne, Saint-Flour dans le bassin du l'Ander.

• La Haute-Dordogne avec le Mont-Dore et la Bourboule.

    Par ailleurs les barrages installés sur les cours d'eau aggravent le phénomène d'eutrophisation (Bort-les-Orgues, Aigle et Marèges sur la Dordogne, Grandval sur la Truyère…). L'évacuation des sédiments accumulés dans les retenues devient préoccupante, particulièrement lorsque des éléments toxiques (métaux lourds, produits chimiques) sont apportés par le bassin versant ( retenues des Fades et de Queuille sur la Sioule, retenue de Sauviat sur le Miodet, affluent de la Dore).

    L'élevage préserve pour l'essentiel la qualité des bassins versants amont, à l'exception toutefois des rejets de lactosérum dans la zone de production de fromages fermiers (Saint-Nectaire …) et dans les zones de production laitière industrielle ( Saint-Mamet, Riom-ès-Montagne, Condat…) qui connaissent une forte pollution organique, azotée et phosphorée.

    Dans les vals, surtout l'Allier, les grandes cultures entraînent une certaine dégradation de la qualité (nitrates, phytosanitaires). A ce titre, une partie du cours de l'Allier et de la Loire est classée en zone vulnérable (Directive Nitrates) depuis 1998.