Nappe phréatique : définition, fonctionnement et enjeux

Invisible mais omniprésente, la nappe phréatique est l'une des ressources naturelles les plus précieuses de notre planète. En France, 66 % de l'eau potable distribuée provient des eaux souterraines — une dépendance qui confère aux aquifères un rôle stratégique de premier plan. Pourtant, ces réservoirs naturels restent méconnus du grand public, alors qu'ils sont soumis à des pressions croissantes : pollution aux nitrates, contamination aux PFAS, surexploitation agricole et déstabilisation du cycle de recharge par le changement climatique.

Cet article de référence décrypte le fonctionnement des nappes phréatiques, leur géographie en France, leur état actuel et les enjeux de leur préservation.

Une nappe phréatique (du grec phrear, phreatos : puits) est un volume d'eau souterrain accumulé dans les espaces poreux ou les fractures d'une roche perméable, appelée aquifère. Cette eau est issue de la filtration des précipitations et des eaux de surface à travers les couches de sol.

L'aquifère est délimité par des formations géologiques moins perméables, appelées aquitards (ou imperméables, qu'on nomme aquicludes). La zone saturée en eau constitue la nappe proprement dite ; au-dessus se trouve la zone vadose (ou zone non saturée), où l'eau percolante descend vers la nappe sous l'effet de la gravité.

La surface piézométrique désigne le niveau auquel l'eau se stabilise dans un forage. Pour une nappe libre, elle correspond directement au toit de la nappe. Ce niveau fluctue au fil des saisons, des épisodes pluvieux et des prélèvements humains — c'est lui que le Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) mesure en continu sur ses 1 860 forages piézométriques répartis sur le territoire français, accessibles via le portail MétéEAU Nappes.

La France compte environ 6 500 aquifères, dont 200 d'importance régionale qui assurent l'essentiel de l'alimentation en eau potable du pays.

La distinction fondamentale en hydrogéologie oppose deux grands types de nappes selon leur rapport à l'atmosphère et leur configuration géologique.

La nappe libre (ou phréatique)

La nappe libre est la forme la plus répandue et la plus accessible. Sa surface supérieure — le niveau piézométrique — est en contact direct avec l'atmosphère via la zone non saturée. Elle se recharge directement par l'infiltration des pluies et des eaux de surface.

Caractéristiques clés :

• Niveau variable en fonction des précipitations et des prélèvements
• Vulnérabilité élevée aux pollutions de surface (pesticides, nitrates, hydrocarbures)
• Temps de résidence court à moyen selon la nature de l'aquifère
• Exempt de surpression naturelle

La nappe captive (ou artésienne)

La nappe captive est emprisonnée entre deux couches imperméables. Son niveau piézométrique se situe au-dessus du toit de l'aquifère, ce qui signifie que l'eau est sous pression. Dans les cas extrêmes, elle peut jaillir spontanément en surface lors d'un forage : c'est le puits artésien, du nom de l'Artois (région française) où ce phénomène fut décrit dès le XIIe siècle.

Caractéristiques clés :

• Niveau piézométrique souvent éloigné de la surface
• Meilleure protection naturelle contre les pollutions superficielles
• Temps de résidence très long — parfois plusieurs milliers d'années (nappe de l'Albien : environ 20 000 ans)
• Recharge lente et difficile à compenser en cas de surexploitation

Cette différence de temps de résidence est cruciale. Une nappe libre peut se reconstituer en quelques semaines après une période de recharge. L'aquifère de l'Albien, nappe captive profonde d'Île-de-France, stocke des eaux infiltrées pendant la dernière ère glaciaire : chaque litre prélevé est, à l'échelle humaine, une ressource non renouvelable.

Il existe également des nappes karstiques, développées dans des massifs calcaires par dissolution chimique. Les circulations y sont extrêmement rapides (quelques heures à quelques jours), la ressource est abondante mais particulièrement vulnérable aux contaminations.

Les nappes phréatiques s'inscrivent dans le cycle de l'eau, ce grand circuit permanent qui fait circuler l'eau entre les océans, l'atmosphère et les continents.

L'infiltration

Quand les précipitations tombent sur un sol, une partie ruisselle vers les cours d'eau, une partie s'évapore ou est transpirée par la végétation (évapotranspiration), et une partie s'infiltre dans les couches superficielles du sol. Cette infiltration dépend de plusieurs facteurs :

• Nature du sol : les sables et graviers sont très perméables ; les argiles, pratiquement imperméables
• État de saturation : un sol déjà saturé (après de fortes pluies) ne peut absorber davantage
• Couverture végétale : les forêts favorisent l'infiltration en ralentissant les ruissellements. La déforestation réduit donc mécaniquement la recharge des nappes
• Urbanisation : les surfaces imperméabilisées (bitume, béton) annulent l'infiltration locale

La recharge

L'eau infiltrée traverse la zone vadose avant d'atteindre la zone saturée et d'alimenter la nappe. Cette phase de recharge (ou alimentation) se produit principalement en automne-hiver, lorsque l'évapotranspiration est faible et que les précipitations sont excédentaires. On parle de bilan hydrique positif.

En été, le bilan est généralement négatif : l'évapotranspiration dépasse les précipitations et la nappe ne se recharge pas, voire décline si les prélèvements se poursuivent.

L'exutoire

Les eaux souterraines ne restent pas indéfiniment en place. Elles s'écoulent lentement selon les gradients hydrauliques et ressurgissent en surface via des sources, des résurgences ou alimentent en sous-écoulement les cours d'eau, les zones humides et les tourbières. Ces liens entre eaux souterraines et eaux de surface sont fondamentaux pour le maintien des écosystèmes aquatiques — y compris en période d'étiage, quand les nappes soutiennent le débit des rivières.

La France bénéficie d'un patrimoine hydrogéologique exceptionnel.

La nappe rhénane

Localisée en Alsace, dans la plaine du Rhin, la nappe rhénane est l'un des plus grands aquifères d'Europe occidentale. Elle stocke environ 35 milliards de mètres cubes d'eau dans des alluvions très perméables. Elle alimente en eau potable plusieurs millions de personnes en France, en Allemagne et en Suisse. Sa richesse contraste avec une vulnérabilité extrême aux pollutions agricoles et industrielles — la contamination aux PFAS y est particulièrement documentée.

La nappe de Beauce

Couvrant environ 9 500 km² sous la Beauce et la Brie, cette nappe libre des calcaires de Beauce contient environ 20 milliards de mètres cubes. Elle est massivement sollicitée par l'irrigation agricole (grandes cultures céréalières) et alimentée en eau potable par les agglomérations du Loiret et d'Eure-et-Loir. En période de sécheresse, ses niveaux peuvent baisser de plusieurs mètres.

La nappe de la Craie

Étendue sur le Bassin parisien, la Normandie et le Nord-Pas-de-Calais, la nappe de la Craie est stratégique pour l'alimentation en eau du nord de la France. Sa perméabilité est liée à un réseau de fissures et parfois de conduits karstiques, ce qui la rend vulnérable aux contaminations bactériologiques.

L'aquifère de l'Albien

Nappe captive profonde (entre 500 et 700 mètres sous l'Île-de-France), l'Albien est une ressource de secours pour la région parisienne, protégée par décret depuis 1939. Son exploitation est strictement réglementée pour préserver cette eau vieille de millénaires.

Le BRGM publie chaque mois un bulletin de situation hydrogéologique. En février 2026, le tableau est contrasté :

• 56 % des niveaux sont en hausse par rapport au mois précédent
• 40 % restent sous les normales saisonnières, notamment dans le sud-est, le bassin méditerranéen et certains secteurs du Massif Central
• Les nappes du nord et de l'ouest de la France bénéficient de la bonne pluviométrie hivernale
• Les nappes du pourtour méditerranéen restent en déficit après plusieurs années de sécheresse cumulées

Cette situation reflète des disparités régionales très marquées qui tendent à se creuser. Les épisodes de sécheresse successifs depuis 2018 ont affaibli durablement certains aquifères, dont la recharge hivernale ne suffit plus à compenser les déficits accumulés.

L'eau souterraine n'est pas à l'abri des activités humaines. Malgré les filtrations naturelles du sol, les polluants persistants atteignent les nappes et s'y accumulent pendant des décennies.

Les nitrates

Issus principalement des fertilisants agricoles et des effluents d'élevage, les nitrates constituent la première cause de dégradation des eaux souterraines en France. Selon les agences de l'eau, 17,6 % des stations de mesure dépassent le seuil réglementaire de 50 mg/L fixé par la directive européenne sur les nitrates — seuil au-delà duquel l'eau n'est plus potable sans traitement. Ce phénomène alimente par ailleurs le risque d'eutrophisation lors des résurgences vers les milieux aquatiques.

Les pesticides

Les données de surveillance sont sans appel : 97 % des points de mesure des eaux souterraines françaises présentent des traces de pesticides ou de leurs métabolites. Si les concentrations sont souvent inférieures aux seuils réglementaires, la présence de cocktails de molécules dont les effets combinés restent mal connus soulève des questions sanitaires majeures. Certains pesticides anciens, pourtant interdits depuis des décennies, persistent encore dans les aquifères profonds.

Les PFAS

Les substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS), surnommées « polluants éternels », sont désormais omniprésentes dans les eaux souterraines. En Alsace, qui concentre une forte densité industrielle et agricole, 91,2 % des points de mesure présentent une contamination aux PFAS. Ces molécules sont particulièrement préoccupantes car elles sont extrêmement stables, ne se dégradant pratiquement pas dans l'environnement, et présentent des effets sur la santé (perturbation endocrinienne, liens avec certains cancers) à des concentrations très faibles. La réglementation européenne commence à fixer des seuils (0,1 µg/L pour les PFAS totaux dans l'eau potable à partir de 2026), mais la dépollution des aquifères contaminés reste techniquement et économiquement hors de portée.

La fermeture des captages

Conséquence directe de ces pollutions, plus de 10 000 captages d'eau potable ont été fermés en France depuis les années 1980, faute de pouvoir garantir une eau de qualité suffisante. Cette perte de ressource locale contraint les collectivités à allonger les distances de transport de l'eau ou à investir dans des traitements coûteux.

Le changement climatique modifie profondément le régime des précipitations et le cycle hydrologique, avec des conséquences directes sur la recharge des nappes.

Des projections préoccupantes

Selon les modélisations du BRGM, la recharge des nappes françaises pourrait diminuer de 10 à 30 % d'ici 2070 selon les scénarios d'émissions. Les mécanismes en jeu sont multiples :

• Hausse des températures : augmentation de l'évapotranspiration, qui réduit la fraction des précipitations disponible pour l'infiltration
• Modification du régime pluviométrique : déplacement des précipitations vers des épisodes plus intenses mais moins fréquents — le ruissellement brutal favorise les crues plutôt que l'infiltration lente
• Avancement du printemps : la végétation reprend sa transpiration plus tôt, réduisant la période de recharge hivernale
• Baisse des enneigements : dans les zones montagneuses, la fonte nivale progressive est un facteur de recharge régulier qui disparaît

Des impacts en cascade

La baisse des niveaux piézométriques ne menace pas seulement l'alimentation en eau potable. Elle fragilise également les services écosystémiques rendus par les zones humides alimentées par les nappes, perturbe les écosystèmes aquatiques dépendants des soutiens d'étiage, et augmente les risques de subsidence (affaissement des sols) dans les zones argileuses. La transition écologique doit donc intégrer la gestion de l'eau souterraine comme un axe structurant.

La gestion des eaux souterraines s'inscrit dans un cadre réglementaire à plusieurs échelles.

Le cadre européen et national

La Directive Cadre sur l'Eau (DCE, 2000/60/CE) impose aux États membres d'atteindre le bon état chimique et quantitatif de toutes les masses d'eau souterraine d'ici 2027 (avec possibilité de dérogation pour certains aquifères très dégradés). En France, cet objectif est décliné dans les Schémas Directeurs d'Aménagement et de Gestion des Eaux (SDAGE), élaborés par les six grands comités de bassin (Loire-Bretagne, Rhône-Méditerranée, Adour-Garonne, Rhin-Meuse, Artois-Picardie, Seine-Normandie) pour des périodes de six ans.

Les SAGE

À l'échelle locale, les Schémas d'Aménagement et de Gestion des Eaux (SAGE) définissent les règles de gestion sur un bassin versant ou un aquifère spécifique. Ils fixent notamment les volumes maximaux prélevables et les priorités d'usage entre eau potable, agriculture et industrie.

Les zones de répartition des eaux (ZRE)

Créées par le Code de l'environnement, les zones de répartition des eaux (ZRE) désignent les bassins ou aquifères présentant une insuffisance chronique des ressources en eau par rapport aux besoins. Dans ces zones, les seuils de déclenchement des limitations de prélèvements sont plus stricts. En période de sécheresse, des arrêtés préfectoraux de restriction peuvent aller jusqu'à l'interdiction totale des prélèvements agricoles.

Face aux tensions croissantes sur la ressource, des solutions techniques et organisationnelles émergent pour économiser et reconstituer les nappes.

La recharge artificielle des aquifères (MAR)

La Managed Aquifer Recharge (MAR) consiste à injecter intentionnellement de l'eau dans un aquifère pour reconstituer ses niveaux. Les sources utilisées peuvent être les eaux de pluie captées, les eaux de crue, ou des eaux traitées. En France, les expérimentations se multiplient, notamment en Alsace et dans les Landes, mais cette pratique reste marginale comparée à d'autres pays (Pays-Bas, Espagne, Australie).

La réutilisation des eaux usées traitées (REUT)

La France réutilise actuellement moins de 1 % de ses eaux usées traitées, contre 87 % en Israël et plus de 10 % dans plusieurs États du pourtour méditerranéen. Le potentiel est considérable : l'irrigation agricole avec des eaux usées traitées permettrait de libérer des volumes significatifs pour la recharge des nappes et l'alimentation en eau potable. Le décret du 10 mars 2022 a assoupli le cadre réglementaire français pour la REUT en agriculture, mais les freins culturels, sanitaires et économiques restent importants.

La sobriété et la gestion par les usages

L'agriculture représente 58 % de la consommation nette d'eau en France (eau consommée et non restituée au milieu). La réduction de cette pression passe par l'évolution des pratiques culturales (irrigation de précision, choix de cultures moins gourmandes, agroforesterie) et une tarification de l'eau reflétant sa valeur réelle. La réduction des fuites dans les réseaux d'eau potable — qui représentent encore 20 % en moyenne nationale des volumes distribués — est une autre piste de sobriété à fort impact.

La protection des captages

La politique française de protection des captages prioritaires vise à identifier les zones de contribution aux captages les plus sensibles et à y accompagner les changements de pratiques agricoles. Des programmes Agri-Mieux ou les paiements pour services environnementaux rémunèrent les agriculteurs qui adoptent des pratiques favorables à la qualité de l'eau. Un effort insuffisant au regard de l'urgence : les fermetures de captages se poursuivent à un rythme préoccupant.

Sources : Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM), portail MétéEAU Nappes ; Agences de l'eau ; Direction générale de la Santé (DGS), rapport eau potable 2024 ; ANSES, rapports PFAS et pesticides eaux souterraines ; Directive Cadre sur l'Eau 2000/60/CE ; Ministère de la Transition écologique, données SDAGE 2022-2027.