BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES SERVICE ...

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONALBP. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 66.06.60

NAPPE DU CALCAIRE CARBONIFERE DE LA REGION

LILLE-TOURNAI (NORD ET BELGIQUE)

OBSERVATIONS SUR L'UTILISATION D'UN MODELE

PERMANENT EN JANVIER 1974

par

J.. MANIA

Service géologique régional N O R D — PAS-DE-CALAIS

Fort de Lezennes, B.P. 2 6 , Lezennes - 59260 Hellem m es-Lille - Tel- (20) 53.10.13

74 SGN 062 NPA 11 février 1974

¿.

S O M M A I R E

PAGES

1 - INTRODUCTION 4

2 - CONTEXTE HYDROGEOLOGIQUE 4

21 - La géologie 4

22 - La nappe 4

3 - ELABORATION DU MODELE '. 5

31 - Choix du modèle 5

32 - Schéma hydrogéologique 5

321 - Généralités 5

322 - Les limites (annexe I) 6

323 - Les transmissivitës 6

324 - Les potentiels 6

325 - Les débits 9

4 - CALAGE DU MODELE 9

41 - Premier passage (fig.3) 9

42 - Deuxième passage 9

43 - Troisième, quatrième et cinquième passage 9

44 - Sixième, septième et huitième passage il

45 - Du neuvième au treizième passage ] 1

46 - Du quatorzième au seizième passage 11

47 - Du dix-septième au dix-neuvième passage 11

48 - Vingtièmepassage (fig.4) 11

49 - Vingt et unième au vingt cinquième passage il

410 - Conclusions 13

5 "EXPLOITATION - PASSAGES VINGT SIX A TRENTE ET UN 13

51 - Simulation à Pont-à-Chin (Belgique) 13

52 - Simulation à Bondues-Vingt neuvième passage 15

53 - Simulation à Bouvines-Trentième passage 15

54 - Simulation d'injections simultanément à Bondues et

à Bouvines - Trente et unième passage 16

6 - CAMPAGNE DE JAUGEAGE SUR LA MARQUE 17

7 - CONCLUSIONS 21

LISTE DES FIGURES

Pages

FIGURE 1 Schéma directeur de l1hydrogéologie du complexe du

Primaire 7

FIGURE 2 Carte piézométrique dressée en mai 1973 8

FIGURE 3 Distribution des transmissivités dans le modèle n°1 .... 10

FIGURE 4 Distribution des transmissivités dans le modèle n°20 ... 12

FIGURE 5 Emplacement des stations de jaugeage sur la Marque 18

FIGURE 6 Profil de jaugeage de la Marque à l'étiage de 1973 19

FIGURE 7 Relevés de jaugeage de la Marque à Bouvines (mesuresmensuelles) 20

LISTE DES ANNEXES

ANNEXE I Carte du toit du Primaire et maillage du modèle

ANNEXE II Nappe du Calcaire carbonifère.Carte piézométrique levéedu 27 avril au 2 mai 1973

ANNEXE III Estimation de l'alimentation par drainance

ANNEXE IV Distribution des transmissivités (IV ) et piézométrie calculée

(IV^) du passage de calage n°25.

ANNEXE V Exploitation d'une injection artificielle de 300 1/s àPont-à-Chin (Belgique) - modèle n°26


LILLE-TOURNAI (NORD et BELGIQUE)



RESUME

Dans le cadre de l'E.R.H., le B.R.G.M. de Lezennes (Nord) avait proposé au

Service des Mines de Douai l'élaboration d'un modele permanent de la nappe du

Calcaire carbonifère dans la région lilloise. Le but de ce modèle était de préciser

les données hydrodynamiques (principalement la transmissivité) de terrain et de

préparer un schéma de gestion de cette nappe. La première partie du travail a été

effectuée sur crédits d'E.R.H.(10 passages) tandis que la seconde phase (21 passages)

a été réalisée sur financement de l'Agence de bassin Artois-Picardie.

Le modèle permanent est du type DROUS. Le secteur a été divisé en 466 mailles2

de 2,250 km de surface unitaire. Vingt-cinq passages ont été réalisés jusqu'alors.

Très rapidement il s'est avéré que des apports latéraux importants et ponctuels

étaient capables d'améliorer la piëzométrie simulée. Ainsi, a été mis en évidence

un apport de 100 1/s issu de la vallée de la Marque (région de Bouvines -Nord).

Ce fait a été vérifié par des profils de jaugeages réalisés en septembre et octobre

1973 en période d'étiage.

Le modèle a montré que les valeurs de transmissivité obtenues sur le terrain

à la suite des essais de pompages étaient sous-estimëes dans le synclinal de

Roubaix. Les nouvelles valeurs de transmissivité tiennent étroitement compte du

cadre géologique.

Des essais d'exploitation ont été effectués en simulant une réalimentation

artificielle de la nappe dans plusieurs secteurs. Un débit injecté de l'ordre

de 300 1/s à Pont-à-Chin (Belgique) montre à long terme des relèvements piézomé-

triques de 5 à 6,5 m dans le secteur de Lille-Roubaix-Tourcoing et de 6 à 10 m

dans la partie belge.

Des relèvements comparables en territoire français peuvent être obtenus en

associant une station d'injection en secteur captif à proximité des principaux

captages et une station d'injection en secteur libre en amont immédiat des pré-

lèvements.

74 SGN 062 NPA . 11 février 1974


LILLE-TOURNAI (NORD ET BELGIQUE)



1 - INTRODUCTION

Dans le cadre de l'E.R.H., le B.R.G.M. de Lezennes avait proposé au Service

des Mines de Douai l'élaboration d'un modèle permanent de la nappe du Calcaire

carbonifère dans la région lilloise, cela malgré la complexité de l'aquifère et le

manque des données concernant les caractéristiques hydrodynamiques. Après le 10 ème

passage le calage était suffisant pour le but que l'on s'était fixé dans le cadre

de l'E.R.H., l'Agence de bassin Artois-Picardie plus particulièrement intéressée par

la détermination de l'influence de réinjections éventuelles a permis de continuer

la simulation jusqu'au 31 ème passage.

2 - CONTEXTE HYDROGEOLOGIQUE

21 - La_géologie

Les données nouvelles sur le Paléozoxque du Nord de la France ont été obtenues

grâce à plusieurs campagnes de sondages de reconnaissance réalisées de 1961 à 1964 par

des sociétés pétrolières qui ont dressé l'écorché géologique infra mésozoïque du Nord

de la France.

Une carte structurale du toit du Calcaire carbonifère dans la région de Lille

a pu être réalisée (annexe I).

Un vaste synclinal(dit de Roubaix) dissymétrique, de direction axiale N 120

affecte le Primaire ; de petits anticlinaux accompagnés de failles viennent s'y

ajouter.

22 - La_na2Ee

Le système karstique qui s'est développé dans le synclinal de Roubaix, constitué

par des calcaires et des dolomies, contient un réseau aquifère important.

5.

L'examen de la carte piézométrique de mai 1973 (annexe II) montre un écoulement

général vers le NW. Au NW de Tournai, la cote piézométrique qui est à 0 m NGF diminue

très rapidement avec un gradient hydraulique de 1/500 ème. La région de Roubaix-

Tourcoing est caractérisée par une vaste dépression piézométrique qui n'a cessé de

s'accentuer depuis 6 0 ans. La surface piézométrique oscille actuellement autour

des cotes -40 à -60m NGF.

Les prélèvements dans la nappe dans le secteur français oscillent autour de6 3 6 3

43.10 m /an et en secteur belge fluctuent aux environs de 36.10 m /an. La surex-

ploitation qui est de l'ordre de 10.10 m /an entraîne l'épuisement progressif de

la nappe et accroît les difficultés de pompage.

3 - ELABORATION DU MODELE

31 - Çhoix_du_modele

Nous avons choisi un modèle mathématique B.R.G.M. type DROUS à 600 mailles,

. capable de simuler les écoulements des eaux souterraines en régime permanent. Le

modèle est mis au point sur les données de la carte piézométrique d'avril 1973. Le

côté des mailles carrées est de 1,5 km ce qui est suffisant vu la dispersion des

valeurs.

32 -

321 - Généralités

II convient de définir le schéma hydrogéologique le plus vraisemblable compte-

tenu d'un contexte relativement bien connu du point de vue géologique mais peu ex-

ploré au niveau des données hydrodynamiques.

Un modèle est d'autant plus précis, donc fiable, que les approximations sont

peu nombreuses. Les données de base suivantes sont nécessaires au modèle :

- les limites

- les transmissivités

- les potentiels

- les débits

6.

322 - Les limites (annexe I)

Elles n'existent pas dans l'absolu. La zone des pompages est localisée surtout

dans les calcaires viséens, dans une moindre proportion dans les calcaires tournai-

siens et très rarement dans l'auréole périphérique du Dëvonien supérieur improduc-

tive, vers le Nord, l'Ouest et le SW. Ce dernier secteur constitue une limite adé-

quate où la nappe n'est plus influencée de façon notable. Comme limite à potentiel

hydraulique constant, on a affiché dans la région de Tournai des cotes +200 à -200

(en 10 m ) . Les changements d'écoulement de la nappe au SE de Tournai permettent

d'y placer une limite hydrogéologique valable (fig. la et lb). Des valeurs de poten-

tiel allant de 0 à +30 m ont été affectées aux mailles situées sur la limite SE du

modèle.

323 - Les transmissivités

Douze interprétations d'essais de pompage existent à l'heure actuelle. Les-2 -3 2

valeurs de transmissivité oscillent entre 10 et 10 m / s .

Leur distribution est fonction surtout du faciès et de la tectonique.

Les valeurs suivantes ont été prises en considération dans le premier-4 2

schéma (valeurs en 10 m / s ) :

- 200 pour les calcaires et les dolomies du Viséen,

- 20 pour les calcaires schisteux du Tournaisien,

- 5 pour les schistes, grès et calcaires du Dévonien supérieur

(fig.l).

324 - Les potentiels

La carte piézométrique est la donnée de base la plus importante qui permet

d'attribuer à chaque maille une valeur de potentiel.

Des extrapolations ont été nécessaires dans les secteurs est et sud là où la

nappe est peu exploitée. La carte piézométrique dessinée est une interprétation

la plus objective possible à laquelle on superposera la carte piézométrique calcu-

lée (par ordinateur) qui peu à peu sera rectifiée. La précision et la similitude

parfaite des cartes ne sont que relatives.

La mauvaise connaissance de la piézoméjtrie perturbe directement les limites

au modèle qui ont été imposées artificiellement à l'est (voir § 322).Une carte

piézométrique actualisée (mai 1973) sert de référence (fig.2).

_ M O D E L E DE LA NAPPE DU CALCAIRE CARBONIFERE SOUS LILLE _ 7.

SCHÉMA DIRECTEUR DE ^HYDROGEOLOGIE DU COMPLEXE DUPRIMAIRE

Fig --1

Vallée de laDeûle (infil-trations oc-cultes )

1 2 3 U 5 6 7 8 9 10 11 12 13 U 15 16 17 18 19 20

Réalimentation 13naturelle par M,la Marque,

Vallée de l'Es-22caut (infiltra-23tions occultes)^

rifiée par jau-,geages.

Zone hydrogéologiquementdécouverte de Tournai.

4 Maille étanche supposée

1 Modèle à potentiel imposé

Schistes, grès etcalcaires du Dévo-nien.

Schistes et cal-caires du Tournai-sien.

Calcaires du Viséensynclinal de Roubai

Dévonien

Tournaisien

Limite de captivitéde la nappe.

B. R. G. M.Servie« géologique régionalN O R D - PAS-DE-CALAIS

Rapport n- % S G N 062 N P APlan n« :n.u in ne

_ M O D E L E DE LA NAPPE DU CALCAIRE CARBONIFERE SOUS LILLE _ 8.

CARTE P1EZOMETR1QUE DRESSÉE EN MAI 1973

Fig: 2

1

2

3

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7

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10

11

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16

17

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20

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Maille à niveau im-posé (alimentationartificielle)ROle de guide uni-quement .

Limite étanche supposé

Maille à niveau imposé indiquant une alimentatio

B. R. G. M.Servict gtologiqui rtglonal

NORD - PAS-DE-CALAISRapport n- % S G N 062 N P APlan n« ;DaU 10.0S.197«

325 - Les débits

Le volume soutiré est connu de façon précise à la suite d'enquêtes effectuées

auprès des industriels.

D'autre part, les débits d'alimentation par drainance des niveaux du Crétacé

ont été pris en compte. Cette drainance est déduite de la carte des gradients hydrau-

liques verticaux (i) (Annexe III). La perméabilité verticale (Kv) des marnes du

Crétacé a été fixée à 10 m/s. On calcule le débit de drainance q =Kv.S.i où2

S représente la superficie d'une maille (2,250 km ) . Soit pour une maille une ali-

mentation allant de 1 à 5 1/s.

4 - CALAGE DU MODELE

2Le modèle qui comporte 466 mailles de 2,250 km de surface unitaire n'a subi

à ce jour pour son calage que vingt-cinq passages.

Les simulations successives ont été réalisées avec à chaque fois des modifi-

cations dans les valeurs de la transmissivité et des débits. Dans les cinq premiers

et les cinq derniers modèles les débits d'exploitation ont été sous-estimés d'en-

viron 10 % pour tenir compte de la surexploitation de la nappe.

41 - Premier_gassage(fig.3)

Les valeurs de transmissivité fixées au départ sont nettement trop faibles

et provoquent un tassement des courbes piézométriques vers l'Est et le SE.

On peut constater que les valeurs de transmissivité introduites sont impréci-

ses et non représentatives.

42 - Deuxiëme_pas_s_age

Le remplacement des valeurs de transmissivité 200 et 20 par respectivement 300

et 50 (30^ m /s) a pour conséquence un relèvement des valeurs piézométriques avec

une augmentation des entrées de débit aux limites.

43 - TroisièmeA quatrième et cinquièmej>assag_e

Des modifications successives de transmissivité améliorent la piézométrie.

Dans le cinquième passage l'imposition du potentiel -52m à la maille X 15 Y 16 pro-

voque une injection artificielle de 186 1/s avec une meilleure distribution des

lignes isopiézomêtriques,en particulier un meilleur calage de la ligne -60m.

_ M O D E L E DE LA NAPPE DU CALCAIRE CARBONIFERE SOUS LILLE _10.

DISTRIBUTION DES TRANSMISS1V1TES DANS LE MODELE N°1Fig: 3

1

2

3

45

6

7

8910

11

1213

14

1516

17

18

19

20

21

22

23

24

25

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28

29

30

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19 20

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— Ligne piézométrique

B. R. G. M.Servie« géologique régional

NORD - PAS-DE-CALAISRtppon n. 1U S G N 062 NPAPlan n-Oat« 10.06.1974

44 - SixiemeJL_se£tiëme_et_hui ti.ëme_pa_s_sa_Ke

Ils aboutissent par modifications successives à l'apparition des secteurs de

forte dépression (cote -60). Le décalage horizontal entre les cartes piézométriques

calculées et observées est de l'ordre de 1 km.

45 - Du neuvième au treizième passage

De nombreux réajustements de transmissivité sont effectués afin d'affiner la

carte piézométrique calculée. Une réinjection sur le secteur de Bouvines de 100 1/s

améliore nettement les lignes piézométriques 0, -10 et -20m.

La maille imposée dans le synclinal de Roubaix n'accuse plus qu'une réinjection

de +67 1/s.

46 - Du_qu§torzième_au seizième_pa_sjsage_

Des injections dans le secteur de la Deûle (région de Lambersart) sont appli-

quées (80 à 40 1/s). Elles ont pour conséquence d'améliorer la piézométrie du

secteur est. La maille imposée n'injecte plus que 31 1/s au 16 ème passage. Les

transmissivités sont également modifiées.

47 - Du dix-septième au dix-neuvième__pas_s_a_ge

La courbe piézométrique -50 m ne réagit de façon notable qu'en augmentant les

transmissivités d'un facteur 10. Ces passages ne sont certainement pas représenta-

tifs du contexte réel. Une simplification s'impose.

48 - Vingtième_pa_ssag_e (fig.4)

On revient à un schéma plus simple du type de la figure 1. L'homogénéisation

des valeurs de transmissivité apporte un calage piézométrique valable jusqu'à la

ligne piézométrique -40m. Il faut constater qu'avec un potentiel imposé (-52m)

à une seule maille dans le synclinal de Roubaix, soit 10m de moins que les mailles

environnantes, la réinjection reste de l'ordre de 30 1/s. Le déficit à cette

maille où théoriquement existe un pompage (-172 1/s) est de 202 1/s.

49 - Yisgt_et_unieme_au_vingt_cin2uieme_p_a_ssage

Des ajustements de transmissivité ont été réalisés par régions hydrogéolo-

giques (IV ) :. -4 2

- région du synclinal de Roubaix : passage à T=500.10 m /s- région N du synclinal de Roubaix '.passage à T= 4.10 m /s

2- région SE du synclinal de Roubaix:passage à T = 100 m /s

MODELE DE LA NAPPE DU CALCAIRE CARBONIFERE SOUS LILLE _ 12.

DISTRIBUTION DES TRANSMISSIVITES DANS LE MODELE N°20

1

2

3

í.

56

78910

11

1213

1516

1718

19

20

2122

23

2425

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28

29

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Limite de capacité

B. R. G. M.Sarvtct géologiqu« régional

NORD - PAS-DE-CALAIS

R«ppori n« nu S G N 062 N P APlan n»

Datt 10.06-1974

13.

D'autre part, à ce stade la maille à niveau imposé a été supprimée. Des limites

a potentiel imposé ont été créées sur la partie sud et la surexploitation estiméeft ^

ä 10.10 m /an a été prise en compte.

On aboutit à une carte piézométrique plus simple que celle obtenue par les

mesures (annexe IVo)•

L'allure générale est respectée. Des incertitudes subsistent cependant dans

le secteur NE belge et le secteur SW français.

410 - Conclusions

La piézométrie calculée possède de nombreuses similitudes avec celle issue

des mesures effectuées. De nombreux doutes subsistent quant à l'exactitude de la

carte réelle et il n'est pas facile de les résoudre avec un modèle permanent qui

suppose une nappe entièrement captive et qui équilibre exactement les débits sor-

tants par des apports difficilement vérifiables,surtout en zone primaire recouverte

par le Crétacé.

5 - EXPLOITATION -PASSAGES VINGT SIX A TRENTE ET UN

Des alimentations artificielles de la nappe du Calcaire carbonifère ont été

simulées à des débits variables sur les sites de Pont-à-Chin (maille X I.Y 23),

de Bouvines (X 4,Y 15) et de Bondues X 13, Y 11) afin de cerner l'importance du

relèvement de la nappe du Calcaire carbonifère. Il faut souligner que les valeurs

obtenues par le modèle supposent un état permanent au bout d'un temps infini et

qu'il existe un équilibre parfait entre les soutirages et les entrées du débit d'ali-

mentation.

5J - Simulation_à_Pont-à-Cbin (Belgique)(Tableau 51)

L'injection d'environ 100 000 m /jour d'eaux propres, issues de l'amélioration

des qualités de l'eau pompée dans l'Escaut puis décantée et lagunêe,ne pourra s'ef-

fectuer qu'à des périodes de hautes eaux à un moment où la pollution de l'Escaut

est plus faible en raison de la dilution par les eaux de pluie.

Les mois favorables vont de décembre à avril de l'année qui suit. Les moyennes

journalières du débit d'injection pour une année entière oscilleront entre 300 1/s

(3 mois) et 400 1/s (4 mois) cela pour une infiltration instantanée de 1100 1/s.

Les simulations seront effectuées à titre de comparaison et d'information avec

trois débits (300, 350 et 400 1/s).

Lieu

PONT A CHIN (B)

TOURNAI (B)

PECQ.(B)

ST-LEGER (B)

DOTTIGNIES (B)

MOUSCRON (B)

TOURCOING

ROUBAIX

WATTRELOS

WASQUEHAL

MARQUETTE

BONDUES

RONCQ

LANNOY

HEM

ASCQ

HELLEMMES

LILLE

BOUVINES

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8

6

10

13

14

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12

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10

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21

21

16

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15

16

13

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11

12

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14

14

11

9

15

Valeurs piézométriques et chargœ d'injection & en mètres d'après '. modèle

Avant injection

cote

-17

10,6

-50,4

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-52,3

-47,1

-18,5

-34,7

-33,0

- 7,4

Après injection à PONT A CHIN (B) de

300 1/s

cote

13

16,7

-39,8

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-49,1

-50,5

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-49,3

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-15,7

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- 5,5

30

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400 1/s

cote

23,1

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-36,2

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-48,2

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10,1

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8,5

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8,2

8,4

8,3

7 ' 2

3,8

5,4

2,6

>

|

wH-

14.

511 -Passage n°26 (Annexe V)

Le débit injecté de 300 l/s provoque des remontées de l'ordre de 6 à 10 m

en Belgique (tableau 51) et d'environ 6 m au niveau de Roubaix-Tourcoing. Les

secteurs du sud (Hem, Ascq, Hellemmes, Lille, Bouvines) ne voient que des amélio-

rations de 2 à 5 m.

L'accroissement des niveaux à Pont-à-Chin amène le potentiel de la nappe à

l'altitude de +13 m ce qui est proche de la cote au sol et du niveau de l'eau dans

les futurs bassins d'infiltration.

512 -Passage n°27

Le débit injecté de 350 1/s provoque une amélioration de 1 à 2 m supérieure

aux résultats précédents sauf à Ascq, Hellemmes, Lille et Bouvines où la progres-

sion n'est que de 0,50 m environ, (tableau 51)

Le débit injecté provoque une charge d'injection stabilisée à +18, lm au niveau

de Pont-à-Chin ce qui est incompatible avec l'altitude du lieu.

513 -Passage n°28

Le débit injecté de 400 1/s provoque un accroissement des niveaux du même

ordre de grandeur que précédemment, (tableau 51)

La

+23,In.

charge stabilisée d'injection à Pont-à_- Chin progresse et atteint la cote

514 - Conclusions

Les diverses simulations montrent un accroissement très net des niveaux de la

nappe surtout en Belgique et dans le.secteur Roubaix-Tourcoing.

Bien qu'il soit relativement peu probable qu'une réinjection continue supé-

rieure au débit de 300 1/s soit réalisée sur le site de Pont-à-Chin, les simula-

tions des essais d'injection à 350 et 400 1/s montrent qu'il sera nécessaire si 1(

des relèvements importants sont exigés de procéder à une rëalimentation par forage

et sous pression de l'ordre de 1 kg.

Estimation de la durée de remplissage de la partie libre de l'aquifëre

Si l'on admet une tranche moyenne (e) d'aquifère non saturé de 10 m sur une2

superficie (Sp) de 250 km avec un coefficient d'emmagasinement (S) de 1 % sur

15.

9 9J50 km et 0,5 % sur 100 km , on obtient un volume de stockage de

- VI = S I.e. Spl = 1,5.107 m 3

- V2 = SE.e. Sp2 = 0,5.107 m 3

7 3 .soit au total 2.10 m environ.

Le temps de remplissage à raison d'une réinjection moyenne journalière de

m est d'environ 2.J0 jours. Deux années à 100 j

devraient permettre de recharger toute la zone dénoyée.

5 3 21.10 m est d'environ 2.J0 jours. Deux années à 100 jours de réinjection chacune

C'est seulement à partir de ce moment là que l'effet de réinjection dans

l'aquifère capté sous Lille-Roubaix-Tourcoing se fera sentir.

52 - Simulation à Bondues - Vingt neuvième passage

3Cette simulation a été réalisée au débit de 85 1/s (306 m /h) sur un forage

situé à l'Ouest du champ captant majeur de Roubaix-Tourcoing. En effet, il était

intéressant de connaître les répercussions d'une telle réinjection en aval de la

nappe et dans un aquifère captif de faible capacité de stockage.

Les résultats présentés au tableau 52 montrent que les améliorations des ni-

veaux piézométriques oscillent entre 3 et 5 m en France et fluctuent entre 3 et

4m en Belgique.

Compte-tenu du faible débit injecté (85 1/s) le relèvement calculé représente

la moitié de celui calculé avec Q = 300 1/s à Pont-à-Chin.

Il faut souligner d'autre part que les répercussions seraient très rapides

en raison du faible volume de l'aquifère dénoyé qui croît au fur et à mesure que

l'on s'approche du secteur de Tournai.

Il y aurait à long terme un recul de la limite de captivité et un effet de

stockage progressif mais très lent.

53 - Simulation à Bouvines- Trentième passage

La simulation a été réalisée en supposant une injection artificielle de

100 1/s venant s'ajouter à la perte naturelle de la Marque (100 1/s)(voir aussi

chapitre VI).

16.

Cette injection s'effectue à l'amont de la nappe et des captages dans un

secteur dénoyé de la nappe.

On constate (tableau 52) des améliorations de l'ordre de 1,30 m dans le

secteur de Roubaix-Tourcoing.

54 - Simulation d'injections simultanément à Bondues et à Bouvines -

Trente et unième passage

Une réinjection double simultanée a été simulée ä partir d'une station située

à proximité dui-champ captant et d'une station éloignée.

On allie une répercussion rapide (Bondues) sur les niveaux à un stockage de

longue durée en amont de la nappe (Bouvines).

Les résultats sont très intéressants (tableau 52) et montrent des améliorations

comparables à celles apportées par une réalimentation ä Pont-ä-Chin. Le débit total

ne serait ici que de 185 1/s contre 300 1/s à Pont-à-Chin. Il faut souligner que

ces observations ne sont valables que pour l'aquifère situé en territoire français.

Cette solution offre l'avantage de répondre à des besoins immédiats mais

aussi à très long terme.

Lieu

PONT A CHIN (B)

TOURNAI (B)

PECQ (B)

ST LEGER (B)

DOTTIGNIËS (B)

MOUSCRON (B)

BONDUES

TOURCOING

ROUBAIX

WATTRELOS

WASQUEHAL

MARQUETTE

RONCQ

LANNOY

HEM

ASCQ

HELLEMMES

LILLE

BOUVINES

Maille

X

8

6

10

13

14

15

13

14

12

12

10

10

16

10

8

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7

7

4

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22

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14

15

16

13

9

•12

16

14

1-4

11

9

15

Valeurs

i

Avant injection

-17

10,6

-50,4

-57,8

-56,7

-57,1

-57,3

-58,1

-56,3

-55,8

-54,4

-49,6

-60,1

-52,3

-47,1

-18,5

-34,7

-33,0

-7,4

piézométriques et charges d1 injection^en mètres d'

Après injectior

85 1/s à Bondues

Cote

-15,2

11,1

-47,3

-54,4

-53,2

-53,2

-51,8

-53,8

-52,4

-52,0

-50,3

-45,5

-55,3

-48,7

-43,7

-16,8

-31,9

-30,1

- 6,3

A

1,8

0,5

3,1

3,4

3,5

3,9

5,5

4,3

3,9

3,8

4,1

4,1

4,8

3,6

3,4

1,7

2,8

2,9

1,1

i de

100 1/s

Cote

-16,4

10,8

-49,3

' -56,6

-55,5

-55,8

-56

-56,8

-55

-54,5

-53,1

-48,3

-58,8

-51

-45,6

-16

-33,3

-31,8

-2,2

à Bouvines

.A

0,6

0,2

1,1

1,2

1,2

1,3

.1,3

1,3

1,3

1,3

1,3

1,3

1,3

1,3

1,5

2,5

1,4

1,2

5,2

après modèle <i

Injection simultanée à

Bouvines et a Bondues

Cote •

-14,6

11,4

-46,3

-53,1

-52

-51,9

-50,5

-52,5

-51,1

-50,7

-49

-44,2

-53,9

-47,4

-42,3

-14,4

-30,5

-28,9

-1,0

2,4

0,8

4,1

4,7

• 4,7

5,2

6,8

5,6

5,2

5,1

5,4

5,4

6,2

4,9

4,8

4,1

4,2

4,1

6,4

17.

6 - CAMPAGNE DE JAUGEAGE SUR LA MARQUE

La recherche des pertes décelées par le modèle mathématique nous a amené à

effectuer des mesures de jaugeage le long de la Marque entre Louvil et Chéreng

(fig.5). Dix stations ont été testées (indicées en DEU) .

Le profil des jaugeages (fig.6) montre une chute des débits entre les stations

DEU 1200 et DEU 1300 à deux reprises :

- le 6 septembre 1973 : 60 1/s

- le 9 octobre 1973 : 180 1/s

Cette perte de la Marque est rendue compréhensible par la géologie qui montre

dans le secteur l'existence des calcaires du Carbonifère sous 15 m d'alluvions

seulement.

Ce fait est très important car il peut être utilisé à des fins de réalimenta-

tion artificielle de la nappe du Calcaire carbonifère. La position en amont des

captages principaux rend ce site particulièrement intéressant.

Sans préjuger de l'avenir, on peut vraisemblablement envisager d'utiliser les

eaux de la Marque pour des réinjections dans la nappe du Calcaire carbonifère. Les

jaugeages effectués depuis 1966 (fig.7) montrent qu'en période d'ëtiage, le débit

de la Marque oscille autour de 250 1/s de 1966 à 1969) à la station de Bouvines

(DEU.1000).

En période de crue, le débit varie de 200 à 1000 1/s.- La période de novembre

ä avril pourrait être choisie pour des réalimentations avec des volumes moyens

de 500 1/s soit 1800 m3/h.

Le problème de la qualité des eaux de la Marque(cf rapport de l'Agence de bassin)

serait évidemment à résoudre.

Conclusions

Dès maintenant il pourrait être souhaitable de procéder à des opérations de

reconnaissances hydrogéologiques complètes (sondages, essais d'injection, batterie

de piézomëtres) afin de mettre en oeuvre éventuellement un processus de réalimenta-

tion artificielle relativement simple ne venant qu'améliorer un processus naturel

déjà existant que le modèle mathématique a mis en évidence.

18.

EMPLACEMENT DES STATIONS DE JAUGEAGE SUR LA MARQUEFig: 5

, P E U . 1600CHERENG

SA/NGHIN

DEU.1500ANSTAING

DEU. 1200,

f)in

DEU.1100

D E U . 10001-

• D E U . U 0 0

DEU.1300

\Localisation despertes de la Marque

GRUSON

DEU

BOUV/NES

.1200

LÉGENDE

Indice de la station

B. R. G. M.Service géologique régional

N O R D - PAS-DE-CALAIS

Rapport n« . -74SGN 062 N P APlan n« :Date : 10.06.1974

PERONNE

MÉLANTO/S

CYSOING. D E U . 900

, D E U . 800

r D E U . 7 O O LOUVIL

PROFIL DE JAUGEAGE DE LA MARQUE A L'ETIAGE DE 1973

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Distanzen km

RELEVES DE JAUGEAGE DE LA MARQUE A BOUVINES (indice PEU.1QOO)

(Mesures mensuelles)

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1966 1967 1968 1969

21.

7 - CONCLUSIONS

L'aquifère du Calcaire carbonifère possède des valeurs de transmissivité

liées au contexte géologique. ELles sont fortes surtout dans le synclinal de

Roubaix.

Des réalimentations à partir de la Deûle, de l'Escaut et de la Marque son!. -•

nécessaires à un meilleur calage de la piézométrie. Si une vérification des pertes

de la Marque a pu être effectuée, il n'en est pas de même pour l'Escaut et la Deule

qui possèdent un cours canalisé à régime artificiel. Ces dernières observations

laisseront toujours planer un doute sur l'importance des débits de fuite. La drai-

nance des terrains crétacés au contact du Calcaire carbonifère est également un

facteur non négligeable de l'alimentation.

Le régime karstique des eaux souterraines et les failles peuvent créer égale-

ment un facteur de perturbation difficile à mettre en évidence.

La carte piézométrique restituée par le modèle est plus simple que celle levée

en mai 1973. Cette dernière étant constamment perturbée par les pompages, il serait

illusoire en modèle permanent d'obtenir une similitude exacte qui ne serait atteinte

qu'au bout d'un trop grand nombre d'essais coûteux et fastidieux.

Le modèle permet de nous montrer le schéma d'un mécanisme hydrodynamique et

une logique qui devront être vérifiés à l'aide d'un modèle transitoire.

Des exploitations ont été tentées en simulant des réinjections artificielles

sur plusieurs sites possibles.

Une simulation de réinjection a été réalisée à Pont-à-Chin (Belgique) aux

débits de 300 1/s, 350 1/s et 400 1/s. Les améliorations constatées sont très

bonnes (6 à 10m).

Une simulation a été effectuée en secteur captif à l'Ouest de Roubaix-Tourcoing

avec un débit d'injection de 85 1/s à Bondues.

22.

Une simulation a été effectuée à Bouvines dans le bassin de la Marque au

débit de 100 1/s et dans un secteur dénoyé de l'aquifëre.

L'association des réinjections à Bondues et à Bouvines permet de montrer qu'il

est possible d'obtenir des améliorations comparables à celles issues d'une réalimen-

tion en secteur belge. L'accroissement des niveaux piézométriques n'est surtout im-

portant qu'en territoire français. Cette solution de réalisation relativement facile

associe des objectifs à court terme (influence rapide de la réinjection mais à

faible stockage à Bondues) et à long terme (stockage important mais à influence

lente ä Bouvines).

J.MANIA, Ingénieur hydrogéologue

Avec la collaboration de :

A,PHILIPPART, Technicien hydrogéologue

S.BAILLY, Technicien géologue

E.VOLCKCRICK Aide géologue

Service Géologique Régional Nord-Pas-de-Calais

du B.R.G.M.

Annexe M

NAPPE DU CALCAIRE CARBONIFERE

Carte piézomètrique début mai 1973

- L E G E N D E .

Indice B . R . G . M . _

-47,30 Cote N .G .F non nivelée(à 1 m près)-

-50 Court* Isohypse 3

Failles encadrant Le dôme du Mélantois-

Captivei i i u UUi Limite de captivité de la nappeUbre

L_^ J Calcaire non recouvert par des formations perméables

Rapport

Plan

B.S«rvic«

NORD

n. IL

Dati J-06-1973

R. G .jéologiqu«

M.- PAS-DE-CALAIS

SGN 062

*

NPA

Echelle 1/100 000

V MOUSCRON

M

2-35,84/ / /

,r--7Nechin _r 41.78 ^ " ^

Nappe au uaicaire caroonirere(dans la région de Lille)

Maille de limite étanche

- UlbïKIBUïIUN DtS TRANSMISSIVITES DU PASSAGE fT25 Annexe JY

Echelle :0 1,5 3kmMaille à niveau imposée (en m NGF) transnnssivité en 10 m2/s

. G.ologique

+20 +20

Nappe du calcaire carbonnere - KitzurctiKit uftLtULtt uu(dans la région de Lille)

Maille de limite étanche 20 Courbe isopiézomëtrique réelle

Maille à niveau imposé {en m NGF) 20 Courbe isopiézomëtrique calculée

Annexe JY

Echelle :O 1,5 3km

Nappe du Calcaire carbonifère - PIEZtWETRIE CALCULEE DU PA5SAGE N"26(dans la région de Lille) ^

Maille de limite étanche ^ Courbe isopiëzomëtrique réelle

+!"] Maille à niveau imposé (en m NGF) 20 Courbe isopiézométrique calculée

Annexe : Y

Echelle :0 1,5 3km

Annexe: M

« N A P P E DU CALCAIRE CARBONIFERE DANS LA REGION DE LILLE_

„ESTIMATION DE L ALIMENTATION PAR D R A I N A N C E _

_ Carte des gradients hydrauliques verticaux _

LEGENDE

2 Courbe d'égal gradient (dH/e)entre La nappe de La

craie et ceLLe du calcaire carbonifère _

^mm M M M M Limite de La nappe du calcaire carbonifère _

« • _ - » — « Limite nord de La partie permeable de La craie _

Calcaire recouvert par des formations perme'ables _

B. R. G. M.Servie« géologique régionalN O R D -

Rapport n° : 7¿Plan n« :Dal« : 2 .03.1973

PAS-DE-CALAIS

SGN 062 NPA

Echelle: 1/100 000

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES SERVICE ...

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