TRIBUNAL CANTONAL COUR DE DROIT ADMINISTRATIF ET PUBLIC
Arrêt du 25 novembre 2008
Composition
Mme Danièle Revey, présidente; M. Jacques Haymoz et Mme Silvia Uehlinger, assesseurs.
Recourante
CORNAZ & FILS SA, à Allaman, représentée par Me Alexandre BERNEL, avocat à Lausanne.
Autorité intimée
Département de la sécurité et de l'environnement, Secrétariat général, représenté par le Service des eaux, sols et assainissement, à Lausanne Adm cant.
Autorité concernée
Municipalité d'Allaman.
Propriétaires
1.
Municipalité de Buchillon, à Buchillon,
2.
Municipalité d'Etoy, à Etoy.
Objet
Recours CORNAZ & FILS SA c/ décision du Département de la sécurité et de l'environnement du 22 novembre 2005 approuvant le plan des zones S1, S2 et S3 de protection des puits de Chanivaz
Vu les faits suivants
A. En vue de s'assurer de nouvelles ressources en eau pour leurs besoins futurs, les communes de Buchillon et d'Etoy ont décidé en 1974 de faire procéder à une prospection d'eau générale sur le site de Chanivaz, sur la rive gauche de l'Aubonne. Les pompages d'essai ont fait apparaître qu'une quantité exploitable de 10'000 litres/minute (l/mn) pouvait être soutirée de la nappe phréatique. Une concession pour ce débit a été accordée par le Conseil d'Etat en 1978.
Le 23 avril 1980, le Conseil d'Etat a adopté un "Plan directeur en matière de protection des eaux" instaurant des secteurs S généraux de protection des eaux. Y étaient intégrées les parcelles 145 et 147 de la Commune d'Allaman, sises au lieu-dit "En Chaney" sur la rive droite de l'Aubonne, en amont des captages. Ces deux parcelles appartiennent à la société Cornaz et Fils SA, qui y exploite une entreprise de fabrication de produits en béton et une installation de lavage de sables et graviers. La parcelle 145 comporte en outre un puits de pompage pour lequel l'entreprise dispose d'autorisations de prélèvement d'eau dans la nappe souterraine.
B. a) Les communes de Buchillon et d'Etoy ont d'abord procédé à la réalisation de la première partie du rideau de puits de captage (PC), destinée à exploiter la moitié du débit concessionné. Ainsi, les puits PC1, PC2 et PC3, permettant d'obtenir un débit d'exploitation de 6'000 l/mn, ont été mis en service à la fin 1982.
Une étude hydrogéologique en vue de la délimitation des zones de protection des captages cités - soit de la modification des secteurs S généraux adoptés le 23 avril 1980 - a été confiée au GEOLEP (Laboratoire de géologie de l'ingénieur et de l'environnement de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne).
b) Le rapport définissant les zones SI, SII et SIII a été établi par GEOLEP le 16 février 1987 pour les puits PC1, PC2, PC3. Il visait également à garantir l'implantation de la seconde partie du rideau de puits, destinée à exploiter le solde du débit concessionné. La zone SIII incluait les parcelles précitées 145 et 147 appartenant à Cornaz et Fils SA. Le rapport se fondait sur des essais de traçage entendant notamment mesurer la vitesse de déplacement d'un éventuel polluant au sein de la nappe. Trois traçages avaient été opérés, à savoir à l'uranine, au iodure de potassium (KI) et au chlorure de sodium (sel, NaCl). Les points d'injection se situaient tous en amont des captages, dans les zones principales d'alimentation où l'appel d'eau provoqué par les pompages venait s'additionner à l'écoulement naturel de la nappe.
aa) S'agissant de la zone SII (où selon les directives fédérales, la durée d'écoulement des eaux du sous-sol, de la limite extérieure de la zone SII au captage, doit être de dix jours au moins et la distance entre la zone SI et la limite extérieure de la zone SII doit être en principe de 100 m au moins), le rapport précisait:
"(…)
4.2 SII: Zone de protection rapprochée
(…) Les directives fédérales préconisent une extension de la zone SII d'au moins 100 m en amont du captage. Dans le cas où l'isochrone des 10 jours n'est pas contenue dans cette surface, elle prévaut sur toutes autres considérations. L'extension de la zone SII est alors supérieure à 100 m.
Dans le cas des puits de Chanivaz, les débits pompés durant les traçages ont été nettement inférieurs aux débits de concession. La vitesse de transfert des particules dans la nappe s'en est directement ressentie.
Pour se mettre dans la situation la plus pessimiste d'une pollution alors que les puits sont en pleine exploitation, nous avons corrigé les vitesses mesurées par les traceurs. Ce calcul s'est fait en multipliant la vitesse mesurée par le rapport débit de concession divisé par le débit moyen pompé durant l'essai de traçage.
(…)
a Pour PC1: L'extrapolation au débit de concession des vitesses mesurées par le KI et par l'uranine est dans les deux cas voisine de 24 m/j [mètre par jour]. La zone SII en amont du puits doit donc s'étendre sur une distance de 240 m au moins (…)
b) Pour PC2: La zone SII doit s'étendre au minimum sur une distance de 163 m en amont du puits. Nous l'avons prolongée d'une cinquantaine de mètres, jusqu'à la limite naturelle formée par la rive de l'Aubonne.
c) Pour PC3: (…) Nous nous sommes donc appuyés sur le second traceur (NaCl) pour délimiter la zone SII qui s'étend sur une distance de 270 m, donc jusqu'au bord de l'Aubonne."
Ces résultats se fondaient sur de nombreuses données, dont est tiré le tableau suivant (adapté par la cour de céans):
PC1
PC2
PC3
Débit pompé
108 l/mn (KI)
88 l/mn (uranine)
173 l/mn (sel)
Vitesse de transfert pour débit pompé
1,1 m/j
1,2 m/j
1,8 m/j
Débit concessionné
2'350 l/mn
1'200 l/mn
2'600 l/mn
Rapport entre débit pompé et débit concessionné
21,7
13,6
15,0
Vitesse extrapolée pour débit concessionné
23,9 m/j
16,3 m/j
27 m/j
Isochrone de 10 jours
239 m
163 m
270 m
En d'autres termes, GEOLEP estimait linéaire la relation entre l'accroissement du débit et le temps de transfert de l'eau dans la zone d'appel du puits. Pour le puits PC2 en particulier (cf. tableau), lors du pompage d'essai à un débit de 88 l/mn, la vitesse de l'eau avait atteint 1,2 m/j, de sorte que pour le débit concessionné de 1'200 l/mn, la vitesse s'élèverait à 16,3 m/j. En dix jours, la distance parcourue par le débit concessionné serait ainsi de 163 m.
bb) S'agissant de la zone SIII, le rapport indiquait encore:
"4.3 SIII: zone de protection éloignée
(…) L'intervalle limite de la zone SIII dans la direction d'écoulement des eaux souterraines vaut normalement, selon les directives fédérales, le double de celui de la zone SII.
Dans notre cas, cette superficie a été quelque peu réduite et ne dépasse pas la Route suisse. En effet, la "barrière hydraulique" de l'Aubonne diminue légèrement les risques de passage d'une pollution venue de la rive droite."
Pour le puits PC2 notamment, la zone S3 devait s'étendre en principe à 326 m (163 m x 2), ce qui incluait les parcelles 145 et 147 de Cornaz et Fils SA.
c) La modification proposée du plan directeur de protection des eaux a été approuvée par le Conseil d'Etat le 15 mai 1987. Ce plan était assorti d'un protocole général d'utilisation du sol dans les secteurs "S" de protection des eaux.
C. a) Par avenant du 8 juillet 1998, le Conseil d'Etat a autorisé la Commune de Buchillon à construire les deux nouveaux puits de captage désignés PC4 et PC5, aux fins de soutirer le solde du débit total de 10'000 l/mn.
b) Pour ces deux puits, un second rapport hydrogéologique fixant leurs zones de protection a été établi le 26 juin 2000, toujours par GEOLEP. Le rapport restreignait notablement le cumul des zones de protection des cinq puits, en comparaison de l'état approuvé le 15 mai 1987. Par ailleurs, il n'intégrait pas les parcelles 145 et 147 précitées dans les zones de protection des puits PC4 et PC5, mais les laissait incluses dans la zone S3 de protection des puits PC1, PC2 et PC3. Enfin, il soumettait les zones de protection aux directives du protocole général d'utilisation du sol du Service des eaux, sols et assainissement (ci-après: SESA) de mai 2000.
aa) S'agissant de la zone S2, le rapport précisait (ch. 6/ 1.4):
"(…) Nous avons délimité la zone S2 de chaque captage avec une limite de 100 m en amont et latéralement par rapport au captage; en effet, le traceur injecté à 100 m en amont n'est pas arrivé, ce qui montre que la limite minimum est suffisante (…)."
bb) S'agissant de la zone S3, le rapport indiquait en particulier (ch. 6/ 1.5):
"Dans les cas habituels, l'extension de la zone S3 est égale au double de celle de S2, si la couverture ne change pas (…).
Les puits PC4 et PC5 sont implantés dans le complexe deltaïque inférieur (…). Vers l'amont, la zone d'alimentation passe du delta inférieur au delta moyen. Il en résulte que la couverture non saturée au-dessus de la nappe devient plus importante. Cette limite géologique est à prendre en compte dans le dimensionnement de zones. En effet, cette croissance de la protection permet de limiter l'extension de la zone S3 à la région d'alimentation fortement vulnérable, soit au delta inférieur. La zone S3 est ainsi d'environ 200 m en amont et latéralement par rapport aux puits, et de 100 m en aval. Les limites nord des zones S3 suivent la route de la ferme de la Frésaire ainsi que le tracé de l'ancien bief du Grand Moulin."
D. Le dossier du plan des zones de protection et du règlement a été mis à l'enquête publique du 24 janvier au 22 février 2003.
L'enquête a suscité le 21 février 2003 l'opposition de Cornaz et Fils SA. L'opposante a été entendue par le SESA le 8 mai, puis le 2 septembre 2003, en présence de son conseil, de représentants et mandataires des deux communes propriétaires des captages. L'opposante fondait sa contestation sur des motifs hydrogéologiques et juridiques. S'agissant des premiers, elle relevait en substance que ses deux parcelles se trouvaient toutes deux à plus de 300 m des captages les plus proches, soit les puits PC2 et PC4. De plus, elles se situaient, tout comme la ferme de la Frésaire exclue des zones de protection, sur la rive droite de l'Aubonne (où les conditions d'écoulement des eaux souterraines étaient différentes de celles de la rive gauche) et dans le complexe deltaïque moyen. Rien ne justifiait ainsi de les traiter différemment de la ferme de la Frésaire. En ce qui concernait les motifs juridiques, l'opposante affirmait que considérées globalement, les eaux souterraines exploitées de Chanivaz étaient consacrées pour un quart à la consommation d'eau potable et pour trois quarts à l'arrosage de cultures privées. Autrement dit, les zones de protection étaient manifestement disproportionnées par rapport aux besoins en eau potable des communes propriétaires des captages. Une révision à la baisse de ces zones, en fonction des besoins en eau potable uniquement, devait également conduire à exclure de la zone S3 les parcelles 145 et 147.
Au terme d'un rapport complémentaire du 16 janvier 2004, GEOLEP a conclu qu'il n'existait pas de discontinuité de part et d'autre de l'Aubonne.
Mandaté par l'opposante, le bureau d'hydrogéologie Pierre Blanc a répondu le 25 juin 2004 aux arguments de GEOLEP. Il contestait la méthodologie de dimensionnement de la zone S3 des puits PC1, PC2 et PC3 sur la rive droite de l'Aubonne, en particulier l'extrapolation linéaire des résultats des essais de traçage réalisés en 1986, dès lors que les débits alors pompés dans les trois puits étaient sensiblement inférieurs aux débits concessionnés. Selon le bureau Blanc, compte tenu d'une épaisseur aquifère et d'une porosité cinématique constantes, la distance parcourue par l'eau en dix jours n'était pas linéairement proportionnelle à l'accroissement du débit, mais à la racine carrée de cet accroissement. Ainsi, s'agissant du PC2, la vitesse de 1,2 m/j, déterminée pour un débit pompé lors des essais de 88 l/mn, correspondait pour le débit concessionné de 1'200 l/mn à 4,4 m/j (1,2 m/j x racine carrée de [1'200 l/mn / 88 l/mn]), soit pour dix jours à 44 m, et non pas à 163 m comme retenu par GEOLEP en 1987. Compte tenu des minimum imposés par les directives fédérales, c'est la valeur de 100 m qui devait être prise pour la S2, et celle de 200 m pour la S3, ce qui excluait de ces zones les parcelles de l'opposante.
GEOLEP s'est prononcé le 15 janvier 2005 sur le rapport établi par le bureau Blanc. En particulier, il a souligné:
"Cette équation [du bureau Blanc] montre que la distance de l'isochrone au puits croît avec la racine carrée du débit en raison de l'alimentation bidimensionnelle du puits, et non pas linéairement comme nous l'avons fait à Chanivaz.
Nous aimerions rendre attentif le bureau Blanc au fait que la formule qu'il utilise est certes tout à fait rigoureuse, mais à la condition que l'on ait une nappe plane, sans écoulement naturel, infinie et avec un seul puits. Elle ne s'applique pas au cas des puits de Chanivaz puisque aucune de ces conditions ne sont remplies. Voyons-le plus en détail ci-dessous.
A Chanivaz, nous avons construit un rideau de puits perpendiculaire aux écoulements souterrains, afin de créer un véritable barrage aux écoulements et saisir la majorité des flux. En hydrodynamique souterraine, un rideau de puits se comporte comme une tranchée drainante lorsque les puits sont suffisamment resserrés. Ceci est le cas puisque nous n'avons pas moins de cinq puits sur à peine 1 km de rideau. Le calcul des vitesses d'écoulement vers une tranchée est monodimensionnel. Le fait que la nappe n'est pas horizontale mais qu'elle possède une forte pente de 2.4% implique que cette "tranchée" n'est alimentée pratiquement que d'un seul côté: le côté amont. En conséquence, les composantes du flux vers notre rideau de puits sont essentiellement monodimensionnelles et de direction N-S.
Cet effet monodimensionnel est surtout sensible au centre du rideau, ce qui correspond à la situation de la parcelle Cornaz. Cet effet est encore renforcé par la forme concave vers l'aval des équipotentielles dans la partie haute du delta. Ceci contribue encore à resserrer les zones d'appel des différents puits du rideau et donc à limiter encore les effets bidimensionnels.
Sur les bords du rideau, si la nappe était infinie, on retrouverait des effets bidimensionnels. Cependant à Chanivaz, ces effets sont très limités. Du côté est, la nappe se termine contre une remontée de la moraine sous Buchillon, ce qui limite fortement le développement d"une zone d'appel venant de l'orient. Du côté ouest, on trouve la zone d'influence du puits d'Allaman qui prolonge pratiquement l'effet de rideau implanté sur la rive gauche. Là également, la zone d'appel de ce puits limite l'apport par l'occident.
3. Conclusion
En résumé, la racine carrée de la formule préconisée par le bureau Blanc décrit l'écoulement bidimensionnel vers un puits. A Chanivaz, en raison du groupement des puits en rideau et du fort gradient naturel de la nappe, la composante E-W des flux est minorisée par l'écoulement monodimensionnel N-S. Dans le cas du dimensionnement des zones de protection, le professionnel de l'hydrogéologie est tenu de tenir compte du phénomène dominant et qui conduit à un dimensionnement du côté de la sécurité. c'est ce que nous avons fait à Chanivaz et nous maintenant notre méthode de calcul. "
Le 2 février 2005, le SESA a adhéré au rapport précité de GEOLEP du 15 janvier 2005.
Par courrier du 20 avril 2005, le bureau Pierre Blanc a maintenu sa position.
E. Par décision du 22 novembre 2005, le Département de la sécurité et de l'environnement (ci-après: DSE) a prononcé la levée de l'opposition de Cornaz et Fils SA et approuvé le plan de délimitation et le règlement d'application des zones S1, S2 et S3 de protection des puits de Chanivaz.
S'agissant en premier lieu des méthodes de délimitation des zones de protection, le DSE a confirmé la validité de l'étude effectuée par GEOLEP. En résumé, il a ainsi souligné, d'une part, que l'étude GEOLEP du 16 janvier 2004 avait révélé que les isopièzes relevées en rive droite de l'Aubonne s'ajustaient "parfaitement" aux lignes précédemment définies par l'étude; elle avait démontré l'inexistence d'une discontinuité hydrogéologique alléguée par l'opposante et reposait sur des relevés complets. D'autre part, en se fondant notamment sur le rapport complémentaire du 15 janvier 2005 de GEOLEP, le DSE a écarté la formule de calcul de vitesse d'écoulement invoquée par le bureau Pierre Blanc le 25 juin 2004, qui faisait intervenir une réduction à la racine carrée dans le rapport entre vitesse et débit, ce qui aboutissait pour le PC2 à un trajet de 44 m pour la période de dix jours, soit à une limite de 100 m pour la zone S2, respectivement de 200 m pour la zone S3, excluant par conséquent des zones de protection les parcelles 145 et 147; le DSE adhérait ainsi à la formule adoptée par GEOLEP qui retenait, moyennant un rapport linéaire entre vitesse et débit, une vitesse de 16,3 m par jour, soit 163 m pour la période de dix jours, correspondant à une limite de la zone S2 de 163 m également, respectivement de 326 m pour la zone S3, incluant par conséquent dans cette dernière zone les parcelles 145 et 147.
En ce qui concernait en second lieu les critères de l'intérêt public et de la proportionnalité, qu'il tenait pour remplis, le DSE soulignait que la zone S3 demeurait constructible, moyennant une sécurisation adéquate des équipements. Les puits de Chanivaz constituaient une des plus importantes ressources en eaux de boisson du canton et leur exploitation répondait à un besoin, lié notamment au développement local.
F. Agissant le 23 décembre 2005 par l'intermédiaire de son conseil, Cornaz et Fils SA a déféré la décision du DSE du 22 novembre 2005 devant le Tribunal administratif (devenu le 1er janvier 2008 la Cour de droit administratif et public du Tribunal cantonal; ci-après: CDAP), concluant principalement à la réforme de la décision entreprise en ce sens que ses parcelles 145 et 147 ne soient pas colloquées en zone de protection, notamment en zone S3, des cinq puits de Chanivaz, subsidiairement à l'annulation de la décision attaquée et au renvoi de la cause à l'autorité de première instance, pour nouvelle instruction et nouvelle décision. La recourante a repris en substance les motifs hydrogéologiques et juridiques présentés antérieurement. Elle a requis la mise en œuvre d'une expertise.
La Municipalité d'Allaman a déposé sa réponse le 25 janvier 2006. Elle a relevé que les zones fixées par la décision attaquée s'étendaient bien au-delà des critères ordinaires de délimitation à 100 m du captage pour la zone S2 et à 200 m pour la zone S3. A cet égard, il était regrettable que le statut de ces parcelles n'ait pas été exploré par des traçages spécifiques, compte tenu de l'enjeu pour l'entreprise et des contraintes importantes que la collocation lui imposait.
Les municipalités de Buchillon et d'Etoy ne se sont pas prononcées sur le fond, mais se sont opposées à la mise en oeuvre d'une expertise, estimant qu'il était temps, vingt ans après la mise en exploitation des puits, de prendre une décision définitive quant à leurs zones de protection. Dans tous les cas, elles refusaient de prendre en charge les frais d'une expertise.
Dans sa réponse du 27 janvier 2006, le SESA a conclu au rejet du recours. Il a soutenu notamment que la délimitation des zones de protection S avait été effectuée conformément aux règles de l'art et rappelé que les puits de Chanivaz constituaient une ressource régionale en eaux de boisson d'intérêt stratégique, à préserver, en termes de quantité disponible, qualité, sécurité de l'approvisionnement, réparti sur cinq puits espacés. La ressource méritait d'être protégée en tenant compte non seulement de l'utilisation actuelle en eaux de boisson, mais aussi des besoins prévisibles à moyen terme, en fonction du développement de la région.
Par décision incidente du 28 avril 2006, le juge instructeur a rejeté la requête d'effet suspensif présentée par la recourante.
Sur interpellation du juge instructeur, le SESA a complété sa réponse le 24 novembre 2006. Le service s'est exprimé en particulier sur les caractéristiques hydrogéologiques du delta de l'Aubonne. S'agissant des critères de délimitation des zones de protection des zones, il a indiqué:
"b) La délimitation des zones de protection S1, S2 et S3 se base essentiellement sur des critères de vitesse ou de temps de circulation de l'eau souterraine dans le sous-sol. Ces zones (de) protection sont dites zones de protection "bactériologiques". Le critère temps est en effet fondamental pour l'élimination des germes, en plus des phénomènes d'épuration naturelle au travers des matériaux filtrants.
La Confédération a introduit une valeur de 10 jours pour délimiter l'extension de la zone S2 de protection rapprochée. Cette valeur est à considérer comme minimale étant donné que des germes plus résistants peuvent très bien subsister plus longtemps dans ce milieu souterrain qui leur est plutôt hostile (entérocoques, certains germes pathogènes ou virus). La zone S3 de protection éloignée constitue une zone tampon. Son dimensionnement est basé sur un temps d'écoulement de l'eau souterraine fixé au moins au double de celui utilisé pour la zone S2. Compte tenu du fait que la vitesse d'écoulement de l'eau souterraine peut augmenter en période de hautes eaux, mais également compte tenu de l'hétérogénéité du sous-sol, on utilise généralement un temps de séjour de l'ordre de 20 à 30 jours pour déterminer l'extension de la zone S3.
c) L'épaisseur et la nature des terrains de couverture constituent également des facteurs extrêmement importants pour l'évaluation de l'extension des zones de protection. Une couche de terrain non saturé épaisse, ou la présence d'un niveau peu perméable de type moraine, peuvent constituer un facteur permettant de réduire l'extension des zones S. En l'absence de ces formations, l'extension des zones de protection doit être plutôt étendue.
d) Par ailleurs, afin d'aider à matérialiser les zones de protection dans le terrain, les bureaux d'étude font coïncider leurs limites à des éléments tels que routes, chemins, limites forestières, limites de rivières, ruptures de pente, talus. Afin d'éviter le morcellement, la Confédération recommande également, dans la mesure du possible, de ne pas subdiviser les parcelles."
Le SESA s'est exprimé également sur la justification de l'inclusion des parcelles de la recourante dans la zone S3, spécifiquement par rapport aux puits PC4 et PC5 d'une part, PC2 et PC3 d'autre part, liée notamment au fait que l'ancienne exploitation des graviers sur les parcelles de la recourante avait provoqué une diminution importante de l'épaisseur des terrains naturels filtrants protégeant la nappe. Enfin, il a rappelé que la nappe de Chanivaz constituait une ressource de première importance, précisant que le débit de concession total des cinq puits représentait le prélèvement d'eau souterraine le plus important du canton et qu'il permettrait d'alimenter une population de près de 30'000 habitants avec une eau brute dépourvue de traitement.
G. Le 18 juin 2007, le juge instructeur a confié une expertise au professeur François Zwahlen, du centre d'hydrogéologie de l'Université de Neuchâtel, en ces termes:
"Votre mission consisterait à vérifier, notamment au regard des critiques émises par la recourante, que la délimitation des zones de protection des puits de Chanivaz repose sur des bases scientifiques correctes et suffisamment documentées, le cas échéant à proposer les investigations complémentaires qui pourraient s'avérer nécessaires. Plus précisément, il s'agirait d'infirmer ou de confirmer le bien-fondé de l'inclusion de tout ou partie des parcelles nos 145 et 147 dans la zone de protection S3 (…)."
Le rapport d'expertise a été établi le 5 décembre 2007, concluant ce qui suit:
"Le Tableau ci-dessous permet d'approximer les zones d'influence de chacun des puits, pour les débits des essais de traçage et pour les débits de concession, cela en supposant notamment l'aquifère homogène et isotrope.
Calcul de la largeur de l'influence amont des pompages sur les écoulements souterrains
Largeur de l'influence en m : W= Q/(q.e). Avec Q: débit de pompage en m/s, q: flux de Darcy en m/s et e: épaisseur de l'aquifère en m. La conductivité hydraulique est de 4.1x10-4 m/s et le gradient de la nappe 2.4 %. Les longueurs des crépines de PC1 à PC3 estimées ne correspondent pas précisément à l'épaisseur de l'aquifère.
La Figure 2 illustre les résultats ci-dessus pour les débits de concession. On observe que pour ces débits et en tenant compte approximativement des caractéristiques des puits, l'essentiel de l'inféroflux est intercepté par les importants "largeurs d'influence" qu'ils génèrent en amont, de l'ordre de 140 à 290 m. Par contre, lors des essais de traçage à débit très réduit sur les PC1, PC2 et PC3, seule une très faible partie de l'inféroflux est captée, car la largeur de l'influence de chaque puits est près de dix fois plus faible, de l'ordre de 15 m. Augmenter les débits des puits de manière drastique, en passant des débits des essais aux débits de concession, modifie donc essentiellement la largeur des flux interceptés en amont des puits et secondairement la vitesse de l'écoulement de l'eau convergeant vers eux.
La figure 2 suggère bien, qu'aux environs des puits, les écoulements cessent d'être parallèles les uns aux autres. Pour les capter, les pompages doivent en effet les faire converger directement vers les puits. Pour les débits de concession, les rabattements aux puits sont donc forcément relativement élevés, les écoulements à leur proximité nécessairement convergents et ainsi bien différents de ceux qu'induirait, en amont d'elle, une tranchée captant un débit équivalent.
Prenant en compte les remarques ci-dessus, la distance de 240 m de la zone de protection S2 du puits PC1, limite des dix jours, apparaît nettement exagérée. On se trouve en effet dans une situation apparemment intermédiaire entre un écoulement radial et monodimensionnel. La limite devrait donc être certainement réduite; voire même se rapprocher du minimum de 100 m; la limite de la zone S3 devant par ailleurs être réduite en conséquence.
Afin de vérifier le bien-fondé de cette réduction, nous avons élaboré avec le Prof P. Perrochet un modèle simplifié de la plaine, de dimensions et de caractéristiques semblables à celle-ci: trois puits alignés distants de 100 et 160 m, gradient hydraulique 2.4%, niveau de base 350 m, porosité 12.5%, débits 200 et 2000 l/min. En simulant une situation hydrogéologique comparable à celle de la plaine de Chanivaz (sans l'Aubonne) avec des débits fixés d'abord à 200 puis à 2000 l/min, on génère explicitement, bien en amont des puits, des écoulements à caractère monodimensionnel, particulièrement ceux alimentant le puits central. Dans ces conditions, le modèle indique que la distance des isochrones 10 et 20 jours s'accroît d'un facteur proche de deux lorsque le débit s'accroît d'un facteur de 10. Cette simulation très simplifiée ne donne certes que des résultats indicatifs. Ils sont cependant suffisamment explicites pour justifier la critique faite aux modifications des vitesses calculées par le Géolep et conforter l'approche intuitive décrite plus haut. Ces simulations montrent clairement que, dans les conditions des essais de traçage des puits PC1, PC2 et PC3, la vitesse ne croît pas de manière proportionnelle à l'accroissement du débit, mais beaucoup plus faiblement.
Conclusions et recommandations
La réinterprétation des travaux et des rapports du Géolep relatifs à la réalisation du champ captant de la plaine de Chanivaz remet clairement en question la délimitation des zones de protection des puits de Chanivaz.
En effet, seul l'essai de traçage du puits PC1 a donné une courbe de restitution claire du traceur et permis de calculer la vitesse des écoulements sur 60 m en amont du puits, cela pour un très faible débit. On n'a pas obtenu de restitution crédible des autres traceurs dans les puits PC2 et PC3. Cette situation pourrait même être interprétée, à contrario, comme indiquant qu'il n'y a pas de liens, en tous cas pour de faibles débits, entre les points d'injection des traceurs et les puits PC2 et PC3. Le traçage à l'uranine dont aucune restitution de la grande quantité injectée (8 kg) n'est clairement mesurable incline notamment à penser ceci.
Sur la base des données actuelles et tenant compte également de l'inadéquation des modifications des vitesses faites par le Géolep, rien ne permet d'affirmer que les parcelles 145 et 147 de la Commune d'Allaman appartenant à l'entreprise Cornaz, doivent être englobées dans les zones de protection des puits PC1, PC2 et PC3. Et partant de l'ensemble des zones de protection des puits de captage de Chanivaz.
Pour délimiter à nouveau de manière crédible des zones de protection S2 et S3 unifiées et cohérentes, de nouveaux essais devront être entrepris de manière similaire à ceux conduits sur les puits PC4 et PC5 (débit de concession ou proche de celui-ci imposé aux 5 puits, importante quantité de traceur). On pourra par ailleurs également vérifier à cette occasion si le débit total de concession n'est pas trop élevé comme semblaient l'indiquer les essais en pompages maximum de 1999.
Le risque d'une contamination résiduelle de l'aquifère résultant de résidus des traceurs, utilisés précédemment et disséminés dans l'aquifère, peut constituer un obstacle à la réalisation de ces nouveaux essais. Il s'agira donc de bien contrôler l'état de l'aquifère avant de faire le choix optimum des traceurs utilisables.
Il est évident que le site de l'entreprise représente un risque potentiel pour l'aquifère, du fait des activités de celle-ci et de l'exploitation passée des graviers ayant réduit l'épaisseur de la zone non saturée surmontant la nappe. Cette situation ne justifie cependant pas à elle seule que le site soit englobé dans les zones de protection des cinq puits. "
Le 10 janvier 2008, un délai a été accordé aux parties pour formuler d'éventuelles observations sur l'expertise, ou requérir un complément d'expertise. Le 24 janvier 2008, les municipalités de Buchillon et d'Etoy ont respectivement renoncé à formuler des remarques. Le 19 février 2008, la recourante s'est exprimée sur l'expertise et relevé que selon les règles ordinaires de répartition du fardeau de la preuve, il appartiendrait à l'ayant droit de la ressource en eau de démontrer qu'une parcelle devrait être colloquée en zone S, par exemple en zone S3. L'expertise ne rapportait pas cette preuve. Dans ces conditions, elle concluait en substance à l'admission du recours, au remboursement de l'avance de frais, dont des frais d'expertise, et à l'allocation de dépens. Si de nouvelles mesures d'instruction étaient envisagées, elle serait probablement amenée à requérir derechef l'octroi de l'effet suspensif. Le SESA et la Municipalité d'Allaman ne se sont pas déterminés.
Par avis du 5 mars 2008, le juge instructeur a clos l'instruction et annoncé la composition de la cour.
Considérant en droit
1. a) L'art. 19 al. 1 de la loi fédérale du 24 janvier 1991 sur la protection des eaux (LEaux; RS 814.20) impose aux cantons de subdiviser leur territoire en secteurs de protection en fonction des risques auxquels sont exposées les eaux superficielles et les eaux souterraines, les prescriptions nécessaires étant édictées par le Conseil fédéral. L'art. 20 al. 1 LEaux leur prescrit en outre de délimiter des zones de protection autour des captages et des installations d'alimentation artificielle des eaux souterraines d'intérêt public, en fixant les restrictions nécessaires au droit de propriété.
L'ordonnance fédérale du 28 octobre 1998 sur la protection des eaux (OEaux; RS 814.201), entrée en vigueur le 1er janvier 1999, prévoit à son cinquième chapitre des mesures d'organisation du territoire relatives aux eaux. Ainsi, en application de l'art. 20 LEaux, l'art. 29 al. 2 OEaux impose aux cantons de délimiter les zones de protection. Celles-ci sont décrites au ch. 12 de l'Annexe 4 de l'ordonnance. Elles se composent de:
- la zone de captage (zone S1);
- la zone de protection rapprochée (zone S2);
- la zone de protection éloignée (zone S3).
Cette subdivision a été reprise de l'art. 14 de l'ancienne ordonnance du Conseil fédéral du 28 décembre 1981 sur la protection des eaux contre les liquides pouvant les altérer, remplacée par l'ordonnance du 1er juillet 1998 sur la protection des eaux contre les liquides pouvant les polluer (OPEL), elle-même abrogée et remplacée sur ce point par une modification de l'OEaux du 18 octobre 2006 (RO 2006 4291). L'Annexe 4 OEaux (chiffres 121 à 124) définit les objectifs à atteindre au moyen de chacune des trois zones, ainsi qu'il suit:
122 Zone de captage (zone S1)
1. La zone S1 doit empêcher que les captages et les installations d’alimentation artificielle ainsi que leur environnement immédiat soient endommagés ou pollués.
2. Elle comprend le captage ou l’installation d’alimentation artificielle, la zone désagrégée par les travaux de forage ou de construction et, au besoin, l’environnement immédiat des installations.
(...)
123 Zone de protection rapprochée (zone S2)
1. La zone S2 doit empêcher:
a. que des germes et des virus pénètrent dans le captage ou l'installation d'alimentation artificielle;
b. que les eaux du sous-sol soient polluées par des excavations et travaux souterrains, et
c. que l'écoulement des eaux du sous-sol soit entravé par des installations en sous sol.
2. Pour les eaux du sous-sol présentes dans les roches meubles, elle est dimensionnée de sorte:
a. que la durée d'écoulement des eaux du sous-sol, de la limite extérieure de la zone S2 au captage ou à l'installation d'alimentation artificielle, soit de 10 jours au moins, et
b. que la distance entre la zone S1 et la limite extérieure de la zone S2, dans le sens du courant, soit de 100 m au moins; elle peut être inférieure si les études hydrogéologiques permettent de prouver que le captage ou l'installation d'alimentation artificielle sont aussi bien protégés par des couches de couverture peu perméables et intactes.
(...)
124 Zone de protection éloignée (zone S3)
1. La zone S3 doit garantir qu'en cas de danger imminent (p. ex. en cas d'accident impliquant des substances pouvant polluer les eaux), on dispose de suffisamment de temps et d'espace pour prendre les mesures qui s'imposent.
(...).
S’agissant de la zone S3, le chiffre 221 Annexe 4 OEaux dispose en outre:
221 Zone de protection éloignée (zone S3)
1 Ne sont pas autorisés dans la zone S3:
a. les exploitations industrielles et artisanales impliquant un risque pour les eaux du sous-sol;
b. les constructions diminuant le volume d’emmagasinement ou la section d’écoulement de l’aquifère;
c. l’infiltration d’eaux à évacuer, à l’exception des eaux non polluées s’écoulant des toits (art. 3, al. 3, let. a) à travers une couche recouverte de végétation;
d. la réduction importante des couches de couverture protectrices;
e. les canalisations soumises à la loi du 4 octobre 1963 sur les installations de transport par conduites, à l’exception des conduites de gaz;
f. les circuits thermiques qui prélèvent ou rejettent de la chaleur dans le sous-sol;
g. les réservoirs et les conduites enterrés contenant des liquides de nature à polluer les eaux;
h. les réservoirs contenant des liquides de nature à polluer les eaux, dont le volume utile dépasse 450 l par ouvrage de protection, à l’exception des réservoirs non enterrés pour huile de chauffage et huile diesel destinés à l’approvisionnement en énergie de bâtiments ou d’exploitations pour deux ans au maximum; le volume utile total de ces réservoirs ne doit pas dépasser 30 m3 par ouvrage de protection;
i. les installations d’exploitation contenant des liquides de nature à polluer les eaux, dont le volume utile dépasse 2000 l.
2 L’utilisation de produits pour la conservation du bois, de produits phytosanitaires et d’engrais est régie par les annexes 2.4, ch. 1, 2.5 et 2.6 de l’ORRChim.
b) Le canton de Vaud a introduit les bases légales nécessaires à la création des zones de protection des eaux SI, SII et SIII en modifiant les art. 62 à 64 de la loi vaudoise du 17 septembre 1974 sur la protection des eaux contre la pollution le 18 décembre 1989 (LPEP; RSV 814.31; v. exposé des motifs in BGC 1989 p. 305).
L'art. 63 LPEP qui traite des zones de protection SI, SII et SIII prévoit ce qui suit:
1 Le propriétaire d'un captage doit effectuer les études hydrogéologiques nécessaires pour délimiter les zones de protection SI, SII, SIII, conformément à l'article 30 de la loi fédérale.
2 A cet effet, il mandate, à ses frais, un bureau technique qui établira un projet de plan à l'échelle 1:5 000, avec mention des limites de propriété, ainsi qu'une liste des restrictions jugées nécessaires à la protection du captage.
3 En cas de carence du propriétaire du captage, le département sur préavis du Laboratoire cantonal lui impartit un délai, en tenant compte de l'urgence que présente dans chaque cas la protection des eaux souterraines. Passé ce délai, les études hydrogéologiques sont effectuées par le département aux frais du propriétaire du captage. Si le captage ne présente pas un intérêt général, sa mise hors service peut être ordonnée.
4 Le Service des eaux, sols et assainissement examine avec le propriétaire du bien-fonds, les études hydrogéologiques présentées par le propriétaire du captage; il recueille le préavis de l'autorité compétente de la commune territoriale et du Laboratoire cantonal.
5 Le Service des eaux, sols et assainissement fait établir un plan de délimitation des zones de protection SI, SII, SIII composé :
a. d'un plan précisant les limites de propriété, le numéro des parcelles et mentionnant le nom des propriétaires intéressés, à l'échelle du plan cadastral;
b. de la liste des restrictions d'utilisation des biens-fonds situés en zones SI, SII et SIII;
c. d'une réglementation sur les installations existantes (mises en état ou mises hors service), dans le respect des buts fixés par la loi fédérale et du principe de la proportionnalité.
6 Le plan de délimitation des zones de protection SI, SII et SIII est soumis à l'enquête publique. Les articles 73 et 74 LATC sont applicables.
Ainsi, conformément à l'art. 63 al. 6 LPEP, les plans des zones de protection des eaux sont assimilés aux plans d'affectation et ils sont soumis à la même procédure d'approbation que les plans d'affectation cantonaux. Ces zones de protection ne sont toutefois pas, en soi ou matériellement, des mesures de planification au sens de la loi fédérale sur l'aménagement du territoire; elles sont fondées directement sur la législation fédérale de la protection des eaux ainsi que sur les dispositions cantonales d'exécution (cf. JAAC 49/1985 n° 34 consid. 1; ATF 121 II 39 consid. 2b/aa p. 43). Il s'agit néanmoins, du point de vue formel, d'éléments particuliers du plan d'affectation réglant de façon générale, pour le territoire concerné, le mode d'utilisation du sol (cf. ATF 120 Ib 287 consid. 3c/cc p. 296; 121 II 39 consid. 2b/aa p. 43).
L'Office fédéral de l'environnement, des forêts et du paysage (OFEFP) a établi en octobre 1997 des instructions pratiques pour la détermination des secteurs de protection des eaux, des zones et des périmètres de protection des eaux souterraines, instructions révisées par la suite. Une nouvelle version ("Instructions pratiques pour la protection des eaux souterraines", Berne 2004, ci-après: les instructions) tient compte des différentes modifications législatives, notamment de l'importance accrue donnée à la sauvegarde des eaux souterraines par l'OEaux.
Le Tribunal administratif a constaté que si la création de zones de protection de captage constituait une restriction aux droits de propriété, la base légale était néanmoins suffisante (AC.1999.0056 du 9 août 2002 consid. 4b). Dans ce même arrêt, il a relevé les exigences découlant du développement durable, consacré aux art. 2 al. 2 et 73 de la Constitution fédérale du 18 décembre 1998. Selon la seconde disposition précitée, la Confédération et les cantons oeuvrent à l'établissement d'un équilibre durable entre la nature, en particulier sa capacité de renouvellement, et son utilisation par l'être humain. Cette règle prescrit le respect des ressources naturelles, au nombre desquelles figurent bien évidemment les ressources en eau. Les art. 1er let. a et b et 3 LEaux confirment cette option; cette dernière règle invite chacun à s'employer à empêcher toute atteinte nuisible aux eaux en y mettant la diligence qu'exigent les circonstances. Il découle de ces diverses dispositions programmatiques que les autorités, notamment, sont tenues dans toute la mesure du possible de préserver, en quantité et en qualité, les ressources en eau. Ce postulat vaut en particulier s'agissant de captages d'intérêt public (AC.1999.0056 précité, consid. 5a/aa).
2. La recourante affirme en premier lieu que la collocation de ses parcelles en zone S3 entraîne des restrictions disproportionnées au regard de l'intérêt public aux captages protégés.
Pour juger de l'intérêt public à la délimitation d'une zone de protection des eaux souterraines, il faut prendre en considération, outre le but de l'utilisation de l'eau, le genre et l'étendue du cercle des utilisateurs. En général, on admet qu'il existe un tel intérêt public pour des captages qui permettent d'alimenter plusieurs ménages en eau potable (Tribunal administratif du canton de Zurich, 7 février 2002, in DEP 2003 458 consid. 3b et c). Le Tribunal fédéral a ainsi admis qu'une source qui couvrait environ 15% des besoins en eau de boisson de la commune de Wetzikon était d'intérêt public (ATF 1A.18/1994 du 28 octobre 1994, in ZBl 1995 369 consid. 5a).
En l'état du dossier, la zone S3 dans laquelle sont colloquées les parcelles 145 et 147 vise à protéger exclusivement les PC1, PC2 et PC3, soit une exploitation concessionnée de 6'150 l/mn. A ce stade, on ignore si l'exploitation de la recourante met en jeu un seul ou les trois puits, voire l'ensemble du captage; on ignore également la proportion de ce débit utilisée comme eau potable et l'importance précise de ces sources dans l'approvisionnement de la région notamment, à court ou à long terme. Toutefois, la question de savoir si les restrictions à la propriété résultant de la collocation des parcelles 145 et 147 dans la zone S3 sont disproportionnées au regard de l'intérêt public souffre de rester indécise, dès lors que, conformément à ce qui suit, le recours doit de toute façon être admis et le dossier renvoyé à l'autorité intimée pour complément d'instruction et nouvelle décision.
3. La recourante soutient en second lieu que les propriétaires des captages n'ont pas démontré la pertinence du classement de ses deux parcelles 145 et 147 en zone S3 des puits PC1, PC2 et PC3. D'une part, en substance, la méthodologie adoptée par la première étude hydrogéologique de GEOLEP sur laquelle se fonde ce classement n'est pas convaincante, d'autant moins qu'elle diverge, selon la recourante, des critères adoptés dans la seconde étude, qui a conduit à exclure ses parcelles des zones de protection des puits PC4 et PC5. D'autre part, la recourante remet en cause le calcul des distances entre les puits et ses parcelles; selon le bureau Pierre Blanc en effet, ses parcelles se situent à 640 m du PC1, 390 m du PC2 et 450 m du PC3; dans ces conditions, leur collocation en zone S3 serait exclue même en appliquant la méthode GEOLEP, aboutissant à une limite de la zone S3 de 326 m.
a) S'agissant de la méthodologie adoptée pour calculer les dimensions des zones de protection, l'expertise ordonnée à cet égard par le tribunal a conclu que "sur la base des données actuelles et tenant compte également de l'inadéquation des modifications des vitesses faites par le Géolep, rien ne permet d'affirmer que les parcelles 145 et 147 de la Commune d'Allaman appartenant à l'entreprise Cornaz, doivent être englobées dans les zones de protection des puits PC1, PC2 et PC3. Et partant de l'ensemble des zones de protection des puits de captage de Chanivaz." En d'autres termes, il découle de l'expertise que les propriétaires des captages n'ont pas démontré, à ce stade, que les parcelles 145 et 147 de la recourante devaient être incluses dans les zones de protection des captages.
De façon générale, le juge apprécie librement la valeur et la portée d'une expertise; toutefois, il est tenu d'indiquer les motifs de sa conviction lorsqu'il s'écarte des conclusions de l'expert. Telle est la solution adoptée en procédure civile (v. Poudret/Wurzburger/Haldy, Procédure civile vaudoise, 2ème éd., Lausanne 1996, ad art. 243 CPC, note 1, références jurisprudentielles citées). Ce principe est applicable en procédure administrative (v. ATF 119 Ib 492 consid. 5b/cc; 117 Ib 114 consid. 4b; 112 Ib 424 consid. 3; v. aussi RDAF 1992 p. 193 et ss, not. 200).
En l'espèce, on ne discerne pas d'éléments devant conduire la CDAP à s'écarter de l'expertise, qui paraît tout à fait convaincante, s'agissant en particulier de la force probatoire des traçages effectués et de la méthode de calcul de la vitesse de l'eau pour les débits faisant l'objet de la concession. Ne conduit pas à une autre conclusion le fait que le critère de la vitesse n'est pas le seul élément à prendre en considération pour déterminer les zones de protection. Du reste, ni l'autorité intimée, ni les propriétaires des captages n'avancent d'objections propres à remettre en cause ce document.
Dans ces conditions, la CDAP fait siennes les conclusions de l'expertise et annule la décision attaquée, l'inclusion des parcelles litigieuses 145 et 147 dans la zone S3 n'ayant pas été démontrée.
b) Cela dit, l'expertise ne retient pas pour autant que les parcelles 145 et 147 doivent être exclues des zones de protection des captages, mais se borne à préconiser une étude complémentaire, notamment de nouveaux essais à opérer "de manière similaire à ceux conduits sur les puits PC4 et PC5", en contrôlant "l'état de l'aquifère avant de faire le choix optimum des traceurs utilisables", voire en vérifiant "à cette occasion si le débit total de concession n'est pas trop élevé."
La CDAP adhère également à cette conclusion et renvoie la cause à l'autorité intimée pour qu'elle fasse procéder à cette étude complémentaire. Dans la mesure où, en définitive, la méthode utilisée par GEOLEP est remise en cause, il n'y a pas lieu d'examiner plus avant, dans la présente procédure, les distances exactes entre les puits de captage et les parcelles de la recourante.
4. Vu ce qui précède, la conclusion principale de la recourante - tendant à la réforme de la décision entreprise en ce sens que ses parcelles 145 et 147 ne sont pas colloquées en zone de protection des captages de Chanivaz - est rejetée. Est en revanche admise sa conclusion subsidiaire visant l'annulation de la décision attaquée et le renvoi de la cause à l'autorité de première instance, pour nouvelle instruction et nouvelle décision.
Par conséquent, le recours est admis, la décision attaquée est annulée et la cause renvoyée à l'autorité intimée pour complément d'instruction et nouvelle décision.
La recourante a droit à des dépens, aux frais de la Caisse du Tribunal cantonal, les communes propriétaires des captages n'ayant pas conclu au rejet du recours. En revanche, elles supporteront les frais de l'expertise (de 4'060 fr.), à part égale entre elles (cf. art. 63 LPEP). Il n'y a pas lieu de percevoir un émolument judiciaire.
Par ces motifs la Cour de droit administratif et public du Tribunal cantonal arrête:
I. Le recours est admis.
II. La décision du Département de la sécurité et de l'environnement du 22 novembre 2005 est annulée et la cause lui est renvoyée pour complément d'instruction dans le sens des considérants et nouvelle décision.
III. Il n'est pas perçu d'émolument judiciaire.
IV. Une indemnité pour les dépens de 2'000 (deux mille) francs est allouée à la recourante, à la charge de la Caisse du Tribunal cantonal.
V. Les frais d'expertise, par 4'060 (quatre mille soixante) francs, sont mis à la charge des communes de Buchillon et d'Etoy, à part égale entre elles.
Lausanne, le 25 novembre 2008
La présidente:
Le présent arrêt est communiqué aux destinataires de l'avis d'envoi ci-joint ainsi qu’à l’Office fédéral de l’environnement.
Il peut faire l'objet, dans les trente jours suivant sa notification, d'un recours au Tribunal fédéral. Le recours en matière de droit public s'exerce aux conditions des articles 82 ss de la loi du 17 juin 2005 sur le Tribunal fédéral (LTF – RS 173.110), le recours constitutionnel subsidiaire à celles des articles 113 ss LTF. Le mémoire de recours doit être rédigé dans une langue officielle, indiquer les conclusions, les motifs et les moyens de preuve, et être signé. Les motifs doivent exposer succinctement en quoi l’acte attaqué viole le droit. Les pièces invoquées comme moyens de preuve doivent être jointes au mémoire, pour autant qu’elles soient en mains de la partie; il en va de même de la décision attaquée.