Les prairies calcaires de South Downs sont situées dans le sud de l'Angleterre, dans le parc national des South Downs. Portsmouth Water extrait des nappes phréatiques de la zone, fournissant de l'eau potable à la région de Bognor. Mais certains des points d'abstraction connaissent des niveaux élevés de contamination par les nitrates dans les eaux souterraines.
L'entreprise travaille avec 4 sources pour alimenter le réservoir de LittleHealth en mélangeant les eaux ensemble. Par la dilution des nitrates des 4 sources, l'entreprise se conforme à la directive sur les nitrates et aux normes sur l'eau potable. Mais les niveaux de nitrates ont augmenté au cours des 10-20 dernières années dans les 4 sources, et compromettent la capacité de mélanger les eaux dans le réservoir. En utilisant des modèles, ils savent qu'ils doivent travailler sur une source en particulier pour perpétuer le mélange : la source d'Eastergate.
La surveillance des nitrates en temps réel est effectuée toutes les 15 minutes à la station de pompage pour obtenir une série chronologique détaillée. Les modèles à partir des données observées sur les niveaux de nitrates montrent que depuis les années 90, les niveaux de nitrates ont augmenté; mais le problème central est les nombreux pics intermittents qui dépassent la norme de 50 mg / l de nitrates. En zoomant sur les pics, on constate deux signatures temporelles : les pics saisonniers habituels à la fin de l'automne-hiver et les pics extrêmes en réponse à des événements pluvieux intenses.
Les stations de pompage puisent l'eau dans la craie aquifère, qui fonctionne comme une éponge en percolant progressivement l'eau, ce qui prend beaucoup de temps pour que l'eau atteigne les sources et libère progressivement les nitrates au fil du temps. Avec l'information des pics liés à des événements pluvieux de quelques heures, en lien avec la géologie du bassin versant, les recherches ont montré que des centaines de formations karstiques, des dolines créées dans la craie apparaissant en surface des champs comme un bassin (le trou étant comblé par de la terre), pourraient être une voie directe vers la source. Portsmouth Water a entrepris une analyse Lidar couplée à la modélisation des précipitations pour identifier où pourraient être les dolines, et une analyse souterraine utilisant un traceur injecté dans les formations karstiques qui a prouvé un lien, en retrouvant le traceur dans leurs forages.
Sans action, les tendances montrent que l'entreprise pourrait perdre la capacité d'approvisionnement de son réservoir à l'horizon 2040. Les coûts futurs pourraient être : la fermeture des sources et la perte de la licence britannique de Portsmouth Water pour approvisionner en eau si rien n'est fait, ou un budget modélisé indicatif de 3,3 millions de livres sterling entre 2020 et 2075 pour la gestion des bassins versants dans le bassin de Eastergate, ou un budget estimé à 8 millions de livres d'ici 2075 pour la construction et l'exploitation d'une usine d'élimination des nitrates.
Pour résoudre le problème dans les 20 ans, ou devoir trouver des sources alternatives, les développer et obtenir les autorisations, il est temps de passer à l'action en choisissant la gestion des bassins-versants. Les mesures de gestion du bassin-versant apportent beaucoup plus d'améliorations environnementales que es économies budgétaires : services d'approvisionnement (production végétale, production de bois ...), régulation des services (services d'eau, qualité, prévention des inondations, contrôle de l'érosion ...), services culturels (loisirs, valeurs spirituelles et plaisirs esthétiques, dans le parc national des South Downs) et services de soutien (processus naturels qui assurent la production de tous les autres services écosystémiques tels que l'habitat, le cycle des nutriments, la formation des sols).
Pour que les problèmes des eaux souterraines soient une réalité sur le terrain et soient résolus, il est important de savoir quels sont les problèmes, qui sont les acteurs dans le bassin-versant et savoir alors avec qui travailler. Dans le cadre du partenariat Portsmouth Water - Université de Chichester - Southern Water, une analyse des parties prenantes est menée : il en résulte dans ce secteur que le problème et la solution résident dans le travail avec les agriculteurs. Elle est confirmée par la modélisation qui montre d'où provient le nitrate: principalement le secteur agricole, en particulier la production céréalière avec une contribution majeure, supérieure à 40%, à la culture des terres arables, principalement le blé, les céréales et les prairies améliorées.
La gestion directe des bassins versants doit être axée sur les mécanismes de production des pics de nitrates et sur les champs présentant les formations karstiques : la carte d'utilisation des terres aide à identifier les lieux où concentrer les travaux. Une carte de priorité est conçue sur la base de la présence de caractéristiques karstiques, de la profondeur de la nappe phréatique, de la distance du champ par rapport à la source et de la charge en nitrates.
En étudiant ce qui pourrait être mené dans la gestion des bassins hydrographiques, les mesures les plus rentables choisies sont la création de zones boisées et l'amélioration de la gestion des sols, les solutions testées dans le cadre du projet CPES du bassin de Eastergate. Des travaux sont menés avec la Commission forestière du Royaume-Uni, experts en plantation d'arbres et de forêts, pour rendre leurs subventions plus attrayantes sur le plan économique et encourager la création de forêts grâce à un complément financier annuel en complément de celui de la commission forestière, sur la durée de vie du peuplement boisé. L'essai des couverts de culture est basé sur des essais de couverts entre les rotations culturales pour s'assurer que l'excès de nitrate est consommé, pendant 3 ans, en essayant de comprendre plus profondément comment les paysages calcaires réagissent à cela.
Portsmouth Water, grâce à son programme d'engagement des agriculteurs mené depuis près de 10 ans, fournit déjà des conseils gratuits pour améliorer la gestion des sols et les pratiques agricoles afin de réduire les niveaux de nitrates et se conformer à la directive-cadre sur l'eau. Il a développé une bonne réputation et relation avec les agriculteurs, avec qui ils vont essayer les solutions.
