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BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES
SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONALB.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél. : (38) 63.80.01
S. I. D. E. N.
R0UBAIX (NORD)
IMPACT DES PRELEVEMENTS PREVUS PAR LE S.I.D.E.N.
A PECQUENCOURT (NORD)
Par
A. TALBOT
Service géologique régional N O R D - PAS-DE-CALAISFort de Lezennes, B.P. 26, Lezennes - 59260 Hellemmes-Lille - Tél. : (20) 91.38.19-91.30.13
80 SGN 588 NPC le 2 septembre 1 980
S O M M A I R E
1 - HISTORIQUE DES TRAVAUX 3
2 - EXAMEN DU CONTEXTE HYDROGEOLOGIQUE 5
3 - MODELISATION DE L'AQUIFERE 7
31 - Conditions aux limites 7
32 - Bilan des flux 8
4 - EXPLOITATION DU MODELE EN REGIME PERMANENT 9
41 - Définition des simulations prévisionnelles.. 9
42 - Impact des prélèvements envisagés 10
5 - CONCLUSIONS 16
LISTE DES FIGURES
FIGURE 1 - Plan d'implantation 4
FIGURE 2 - Répartition spatiale des données de transmissivités
et de débits spécifiques dans le secteur étudié 6
FIGURE 3 - Simulation d'un pompage à Pecquencourt à un débit de 1.100 m /j . . . 11
FIGURE 4 - Simulation d'un pompage à Pecquencourt à un débit de 2.000 m /j . .. 12
FIGURE 5 - Simulation d'un pompage à Pecquencourt à un débit de 4.500 m /j . . . 13
FIGURE 6 - Evolution piézométrique du forage 28-1-002 14
LISTE DES ANNEXES
ANNEXE I - Carte piézométrique
ANNEXE II - Ecarts au calage
B.R.G.M. région Nord59260 HELLEMMES LILLE
80 SGN 588 NPCA. TALBOT
Lezennes.le 2 septembre J9SQ
S. I. D. E. N.
ROUBAIX (NORD)
IMPACT DES PRELEVEMENTS PREVUS PAR LE S.I.D.E.N.
A PECQUENCOURT (NORD)
R E S U M E
Le S.I.D.E.N. a chargé le Service Géologique Régional Nord Pas-de-Calais
d'affiner un modèle mathématique déjà entrepris dans la région de PECQUENCOURT
(NORD) afin d'examiner l'impact des prélèvements prévus par le groupement de
PECQUENCOURT.
Dans le cadre de cette étude, plusieurs hypothèses de prélèvements ont
été simulées sur le modèle réalisé. Ces simulations montrent qu'il convient de3
limiter le débit moyen pompé par le forage projeté à 2.000 m / j .
9 Pages - 6 Figures - 2 Annexes.
3S. I. D. E. N.
ROUBAIX (NORD)
IMPACT DES PRELEVEMENTS PREVUS PAR LE S.I.D.E.N.
A PECQUENCOURT (NORD)
1 - HISTORIQUE DES TRAVAUX
Dès 1966, le Syndicat Intercommunal de Distribution d'Eau du Nord -
Groupement de PECQUENCOURT - envisageait de rendre autonome la desserte en
eau de certaines communes dépendant, en fait, du Service des Eaux du Nord.
C'est pourquoi le S.I.D.E.N. demandait à Monsieur A. BONTE d'examiner
les possibilités aquifères du Douaisis. Cette étude réalisée par J. RICOUR
(JR/DY - 506) proposait comme zone optimale d'implantation de nouveaux
forages le secteur de WAZIERS-LALLAING-RACHES.La prospection sur le terrain,
en vue de rechercher le meilleur emplacement, a été effectué en deux phases
le 8 Juin 1977 et le 18 Juillet 1978 par Messieurs A. BONTE et M. POYET. Le
terrain qui a été retenu pour l'implantation de nouveaux forages est situé
au Nord de PECQUENCOURT entre les forages H.B.N.P.C. de la Cité Barrois
(Indices nationaux 27-4-042 et 043) et le champ captant actuel (Cf. figure 1).
Devant le risque de conflits locaux, on voit l'importance d'une gestion
rationnelle des ressources en eau. En effet, il convient de rappeler que le
Service Municipal des Eaux de ROUBAIX et de TOURCOING est autorisé à exploiter,
d'après l'arrêté préfectoral du 22 Mars 1968, 19.000m /j à l'aide de l'usine
élévatoire de PECQUENCOURT,cette usine alimentant "à la fois l'agglomération
de ROUBAIX-TOURCOING et un certain nombre de communes rurales groupant environ
30.000 habitants répartis le long de la conduite" (Cf. demande d'autorisation
du 6 Décembre 1967 de la S.M.E.R.T. pour l'exécution à PECQUENCOURT de deux
forages de remplacement). C'est pourquoi, dans notre optique, le projet présenté
par le S.I.D.E.N. devait permettre de transférer une partie des prélèvements réa-
lisés sur de nouveaux forages.
80 SGN 588 NPCi
S.I.D.E.N.ROUBAIX (Nord)
IMPACT DES PRELEVEMENT PAR LE .S.I.D.E.N. A PECQUENCOURT
(Nord)
Plan de situation
Fig.J
Echelle 1/25 000
Devant l'impossibilité pour la C.U.D.L. de limiter les quantités d'eau pré-
levées dans ce secteur, il convenait en fait de considérer l'exécution d'éventuels
forages par le S.I.D.E.N. comme conduisant à une augmentation des prélèvements.
Des lors, il était nécessaire de préciser quel serait l'impact de ce nouveau forage,
en particulier sur le champ captant de Pecquencourt. Pour ce faire, un modèle mathé-
matique, déjà exécuté, a été affiné dans le secteur d'étude. Nous rappellerons dans
le présent rapport les résultats acquis lors du calage et présenterons les diffé-
rentes simulations réalisées.
2 - EXAMEN DU CONTEXTE HYDROGEOLOGIQUE
La nappe exploitée appartient aux formations crayeuses du Sénonien et du
Turonien supérieur. Les marnes bleues du Turonien moyen constituent le mur de
l'aquifère. La piézométrie semble calquée sur les isohypses du toit du Turonien
moyen. Au centre de la cuvette d'Orchies, la craie est très compacte alors qu'au
Sud, celle-ci, très fissurée, offre les conditions idéales à la circulation et à
l'accumulation de l'eau. La figure 2 condense les valeurs de transmissivitês ou
de débits spécifiques observées dans le secteur étudié montrant qu'au Sud de la
Scarpe les données oscillent entre 0,4 et 7.10 ml/s. Cette disparité entre les
ouvrages existant souligne l'importance d'un suivi des travaux, en particulier
lors des opérations de cimentation, d'acidification et de pompage d'essai.
Un sondage de reconnaissance permet d'établir la coupe prévisionnelle des
forages projetés :
0,00 à 0,30 m terre végétale •>
0,30 à 2,60 m remblais sableux )
2,60 à 9,80 m sable grossier gris-verdâtre avec l Q u a t e r n a i r e
débris tourbeux )
9,80 à 16,80 m sable argileux noir-verdâtre avec )glauconie ) L*ndénien supérieur
16,80 à 26,50 m Argile de Louvil avec passées d e )t u f f e a u ) Landénien inférieur
26,50 à 62,00 m craie ) Sénonien
62,00 à 84,00 m craie blanche avec silex épars ) Turonien supérieur
80 SGN 588 NPC
117 índice national
Fig.2
Repartition spatiale des données detranamissivités et de débits spécifiques
120 Transmissivité (en
¿ Indice national•\2 Débit spécifique (en 10""* m3/8Xm) Echelle J/IOO 000
Le toit des marnes du Turonien moyen a été atteint à 84,0 m de profondeur.
La cote du toit de la craie se situe, d'après cette coupe, vers -8,5 m NGF.
Le niveau influencé s'établit dans cet ouvrage à 19,73 m de profondeur, soit
à -1,7 m NGF. Un essai au micromoulinet a pu être réalisé sur ce forage avec un
débit d'exhaure de 19,2 m3/h mettant ainsi plusieurs variations de productivité :
78 % de ce débit provient d'un horizon situé entre 53,0 et 63,5 m de profondeur,
le complément venant de fissures situées entre 36,5 et 42,0 m de profondeur.
Il est possible que cet ouvrage a insuffisamment été développé entraînant un col-
matage en particulier au toit de la craie.
Ces premièresdonnées montre que le régime d'exploitation des forages projetés
devra être conçu de manière à ce que l'aquifère demeure captif. Les rabattements
devront donc être inférieurs à 7,0 mètres.
3 - MODELISATION DE L'AQUIFERE
Un modèle s'étendant entre les parallèles LAMBERT 606 et 670 et les méridiens
LAMBERT 284 et 320 permet de répondre à toute question concernant de nouveaux pré-
lèvements. Même si les paramètres de ce modèle qui représentent les propriétés
locales en chaque point du milieu sont parfois mal connus,1'analyse du comportement
du milieu réel et du modèle sous les mêmes contraintes externes permettent de caler
un tel modèle, c'est-à-dire de le rendre représentatif du milieu naturel.
31 - Çonditions_aux_limites
Plusieurs types de conditions aux limites peuvent être prises en compte par
le programme utilisé : potentiel imposé ou flux imposé. L'examen de la carte piézo-
métrique (annexe I) dressée à l'aide de 492 points de mesure nous a permis de définir
les limites suivantes :
. à l'Ouest, potentiel imposé par la Clarence qui draine l'aquifère,
. à l'extrême Sud, potentiel imposé par la Sensée et son affluent la Trinquise,
. une condition de flux nul sera appliquée automatiquement sur les autres
limites, en particulier à l'Est du modèle. Ne connaissant ni le débit de
fuite sous le recouvrement tertiaire, ni celui d'alimentation sur le dôme
du Mélantois, on se réservera la possibilité de représenter et de calculer
ces débits en affichant des conditions de potentiels imposés. La même possi-
bilité permettra de calculer le flux transitant à travers la faille de Pernes,
au Sud-Ouest du modèle.
8
. une condition de drain a été affichée sur le canal de Lens sachant que des
échanges sont possibles entre la nappe et celui-ci. Ainsi, en chacune des
mailles représentant ce canal, le drainage fonctionne librement dès que le
niveau de la nappe dépasse une cote imposée. Lorsque la nappe baisse au-
dessous de cette cote, la zone de drainage se transforme en zone d'alimen-
tation dont le débit peut-être limité,
. le même type de condition a été imposée sur la partie amont de la Scarpe
et sur la Deûle.
L'annexe I présente les limites du modèle mathématique élaboré couvrant une
surface de 1619 km2 s'étendant de la Clarence à l'Ouest jusqu'au centre de la
cuvette d'Orchies. Tout en atteignant les limites hydrauliques du bassin,on s'est
réservé la possibilité d'un calcul précis dans quelques régions privilégiées, en
particulier dans le secteur de Pecquencourt.
32 - Bilan_des_flux
La structure du modèle ayant été définie et les conditions aux limites fixées,
on doit introduire les données nécessaires au calcul de la piézométrie :
. hauteurs piézométriques aux mailles à potentiel imposé et aux drains,
. coefficient de transfert,
. débits de pompage ou d'injection dans les mailles où il en existe,
. transmissivités en chacune des mailles du modèle.
Le programme utilisé calcule alors la distribution dans l'espace de la fonction
potentiel hydraulique représentant le niveau piézométrique de la nappe étudiée.
Le bilan des flux peut se résumer comme suit :
Entrées SortiesU/s) (1/s)
Pluie efficace 2152Prélèvements 5118Flux transitant par la faille de Pernes 1324Flux transitant par la limite nord 204Echanges entre l'aquifère et les prin-cipaux cours d'eau
. canal de la Deûle 828
. canal de Lens 19
. canal de la Sensée et de laScarpe amont 156
. Clarence 36
. Escrebieux 1
. Sensée et son affluent la Trinquise 470
5154 1/s 5154 1/s
L'annexe II permet de comparer la piézométrie de référence à celle calculée.
On peut considérer que le modelé piézométrique est bien reconstitué.
Ce modèle calé étant dès lors prêt à répondre à toute question concernant
de nouveaux prélèvements ou aménagements de la nappe, il sera utilisé pour calculer
à long terme l'effet provoqué par l'exploitation des forages devant être créés par
le S.I.D.E.N.
4 - EXPLOITATION DU MODELE EN REGIME PERMANENT
41 - Définiti°n_des_simulations_p_réyisionnelles
Considérant les besoins du S.I.D.E.N., plusieurs hypothèses seront simulées :
. 1100 m3/j destinés à alimenter les communes de Pecquencourt, Vred, Rieulay,
Anhiers. Celles-ci ont consommées 409 220 m3 en 1978 et 413 654 m3 en 1979.
. 2000 m3/j en partant du principe qu'à ces communes viendrait se joindre celle
de Lallaing. Les consommations se sont élevées en 1978 à 670 409 m3 et en
1979 à 669 818 m3.
. 4500 m3/j en tenant compte des besoins éventuels d'une zone industrielle
dans le secteur.
Les conditions aux limites du modèle ne seront pas amenées à se modifier sous
l'effet des rabattements. Toutefois, afin de se ménager un certain coefficient de
sécurité, on limitera le débit d'alimentation possible au niveau du cours amont du
canal de la Deûle, de celui de la Sensée et de la Scarpe. Celui-ci devra être in-
férieur aux valeurs maximales trouvées lors du calage dans les mailles représentant
ces canaux.
10
42 - Im£act_des_p_rélëvements_envisagés
En simulant les trois hypothèses précédemment définies, le bilan des flux
s'établit alors comme suit :
Pluie efficace
Prélèvements
Flux transitant par lafaille de Pernes
Flux transitant par lalimite nord
Echanges entre l'aquifèreet les principaux coursd'eau :
. canal de la Deûle
. canal de Lens
. canal de la Sensée et dela Scarpe amont
. Clarence
. Escrebieux
. Sensée et son affluentla Trinquise
Débitpermanent
- 2152
+ 5118
- 1324
- 204
- 828
19
- 156
+ 36
1
- 470
Débit
1100 m3/j
- 2152
+ 5131
- 1324
- 205
- 830
19
- 158
+ 36
1
- 478
supplémentaire
2000 m3/j
- 2152
+ 5141
- 1325
- 205
- 831
19
- 160
+ 36
1
- 484
4500 m3/j
- 2152 .
+ 5170
- 1326
- 207
- 833
20
- 164
+ 36
1
- 503
Un débit entrant étant affecté d'un signe - et un débit sortant d'un signe +.
La simulation d'un prélèvement supplémentaire à Pecquencourt a ici été exécutée
en régime permanent. La mise en production d'un ou de plusieurs forages implique
obligatoirement ou bien le tarissement à plus ou moins long terme de la nappe, ou
bien un réajustement du bilan conduisant à un nouvel équilibre.
Les figures 3,4,5 présentent les résultats de chaque simulation sous forme
de carte d1iso-rabattements. Le rabattement étant une notion toute relative, on doit
le rattacher ä un niveau piézométrique de référence pour être à même de juger de la
gravité d'une situation donnée. Or les niveaux piézomêtriques fluctuent en-dehors de
tout prélèvement nouveau sous l'effet de la variabilité des apports (cf. figure 6).
Le modèle exécuté représentant la nappe du Séno-turonien supérieur en régime de
basses eaux,les rabattements calculés peuvent être considérés comme une prévision
pessimiste de l'impact des prélèvements projetés.
] 1
80 SGN 588 NPCFig.3
Simulation d'un pompage à PecquencourtRabattements provoqués (en dm) par un prélèvement supplémentaire
Q = 1100 m3/jour
Cysoing
A Sec lin
Corvin
»Orchies-•il* _
Hènln Beaumont
ABouai
1* ' r ' *\ZZ ZZ ZZ <I HI »? HE si f\
m M M M PI •« M ^ •••* » o m n M ^ßM M M M M « -m \ * «te « »V O ^ ^ ? ^
M M M M M M « M « •* ^^*^^F^M % fk » |te
AArleux
Palllencourt
80 SGN 588 NPC 12 Fig.4
Simulation d'un pompage à PecquencourtRabattements provoqués (en dm) par un prélèvement supplémentaire
Q = 2000 m3/jour
A Cy soing
Aseclin
Corvtn
•A M M A « « « VÉ» tlà + *. ^ O a » »
4 \ M «» W « « Ih. •>*- M
Ar l eux
Poillencourt
(80 SGN 588 NPC)13 Fig. 5
Simulation d'un pompage à PecquencourtRabattements provoqués (en dm) par un prélèvement supplémentaire
Q = 4500 m3/jour
A Cysoing
AScclin
A Car vin
A Douai
\ \ F
Pailler» court
P I E Z O . H E T R E 1 1 9 0 2 - 1 9 7 7SCR/NPA
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15
3 3Quoiqu'il en soit, un débit supplémentaire de 1.100 m /j , 2.000 m /j ,
34.500 m /j entraine des rabattements s'élevant respectivement à 1,7 mètre, 3,0 mètres
et 6,0 mètres au niveau de la maille où sera implanté le forage devant être
exécuté.
En fait, les valeurs avancées ici sont des valeurs moyennes par maille. Dans
le cadre de cette étude, nous avons cherché à remonter du rabattemeñt-maille au
rabattement-puits.
Pour cela, il sera nécessaire de tenir compte d'un rabattemnet supplémentaire
égal à
h - hp = -2ÜT log "Tp" - - T "
h étant le niveau moyen calculé dans la maille,
hp le niveau inconnu dans le puits pompé à un débit Q,
T la transmissivité,
a le côté de la maille,
rp le rayon du puits réel.
2Sachant que a = 500 m, rp = 0,33 m et T = 0,08 m /s, il conviendra de
majorer le rabattement calculé de 0,14 mètre, 0,26 mètre et 0,60 mètre pour2
un prélèvement supplémentaire de 1.100, 2.000 et 4.500 m /h, ce qui donne un
rabattement-puits s'élevant respectivement à 1,84 mètre, 3,26 mètres et 6,60
mètres. Il va de soi que ces résultats ne tiennent pas compte des pertes de charge
existant au niveau de l'ouvrage.
L'incidence sur le champ captant de Pecquencourt atteint 1,1 "mètre (pour3 3 3
un débit de 1.100 m /j), 1,9 mètre (Qp = 2.000 m /j) et 4,7 mètre (Qp = 4.500 m /j).
Pour chacune de ces simulations, le prélèvement supplémentaire se fait
principalement au dépend de la Sensée et de son affluent la Trinquise qui peuvent
fournir, selon les cas, de 60 à 63 % du nouveau débit demandé.
16
5 - CONCLUSIONS
La surveillance piézométrique de l'ouvrage 28-1-002 souligne l'existence
d'une "surexploitation locale" dans la région de Pecquencourt. La croissance
de l'exploitation de la nappe de la craie dans ce secteur a certe entraîné des
rabattements importants depuis l'après-guerre (de l'ordre de 14 mètres)conduisant
toutefois à un état moyen apparemment stabilisé, ce qui indique qu'un régime
d'équilibre dynamique interannuel s'est instauré dans ce secteur.
Les mesures réglementaires prises pour protéger les nappes souterraines
(décret - loi du 8 Août 1935) visent a conserver les productivités unitaires des
forages existant, autrement dit de protéger dans une certaine mesure les droits
acquis des exploitants premiers installés la S.M.E.R.T. entre autres). Dès lors,
il convenait de cerner quel serait l'impact d'un nouveau prélèvement projeté
par le S.I.D.E.N.
Pour ce faire, un modèle déjà calé a été utilisé. Devant les résultats des
différentes simulations réalisées, nous ne pourrons que conseiller la limitation
des nouveaux prélèvements à 2.000 m /j (débit moyen). Un tel débit entrainera
un rabattement de 3,26 mètres dans le forage devant être exécuté, ce sans compter
les pertes de charge. Les gestionnaires disposant du pouvoir de décision devront
contrôler attentivement les débits pompés et les niveaux piézométriques. En effet,
il est important de faire remarquer que les débits pompés par la S.M.E.R.T.3
oscillent entre 6,4 et 7,3 Mm par an dépassant, ci
autorisé pour l'arrêté préfectoral du 22 Mars 1968.
3oscillent entre 6,4 et 7,3 Mm par an dépassant, certaines années, le volume
A. TALBOT,Ingénieur hydrogéologue.
Service Géologique Régional Nord Pas-deCalais du B.R.G.M.