BRGM

CARRIERE SOUTERRAINE DE LA COTE (70)

ANALYSE DES CONDITIONS D'INONDATIONDES GALERIES

SUITE A L'ARRET VOLONTAIRE

DU POMPAGE D'EXHAURE

89 SGN 630 FRC PAR c. JAVEY

DIRECTION REGIONALE DE L'INDUSTRIEET DE. LA RECHERCHE

DE FRANCHE-COMTE

7, rue Léonard de Vinci - 25 000 BESANCON

BESANCON, aoGt 1989

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRESSERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

Service Géologique Régional Franche-Comté12, avenue Fontaine-Argent - 25000 BESANÇON - France - Tél.: (33) 81.88.03.1 1

BRGM

CARRIERE SOUTERRAINE DE LA COTE (70)

ANALYSE DES CONDITIONS D'INONDATIONDES GALERIES

SUITE A L'ARRET VOLONTAIRE

DU POMPAGE D'EXHAURE

89 SGN 630 FRC PAR c. JAVEY

DIRECTION REGIONALE DE L'INDUSTRIEET DE. LA RECHERCHE

DE FRANCHE-COMTE

7, rue Léonard de Vinci - 25 000 BESANCON

BESANCON, aoGt 1989

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRESSERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

Service Géologique Régional Franche-Comté12, avenue Fontaine-Argent - 25000 BESANÇON - France - Tél.: (33) 81.88.03.1 1

CARRIERE SOUTERRAINE DE LA COTE (70)

ANALYSE DES CONDITIONS D'INONDATION DES GALERIES

SUITE A L'ARRET VOLONTAIRE DU POMPAGE D'EXHAURE

89 SGN 630 FRC par C. JAVEY

RESUME

A la suite d'une étude B.R.G.M. - CERCHAR réalisée en 1984 (rapportB.R.G.M. 84 AGI 315 FRC), la S.A. PLATRIERES DE L'EST (S.A.P.E.) a étéautorisée, par arrêté préfectoral du 21 avril 1986, â cesser le pompaged'exhaure dans sa carrière souterraine de gypse de LA COTE (70), dontl'exploitation est définitivement abandonnée depuis 1979.

Le pompage d'exhaure a été définitivement arrêté encarrière est maintenant entièrement noyée.

avril 1986 et la

Avant d'entériner la renonciation à l'autorisation d'exploiter, laDirection régionale de l'Industrie et de la Recherche de Franche-Comté ademandé au Service géologique régional Franche-Comté du B.R.G.M.,d'interpréter les résultats des observations faites pendant le remplis¬sage de la carrière, grâce à la mise en place d'un limnigraphe et à desanalyses périodiques d'échantillons d'eau.

Les renseignements obtenus. Incomplets, ne permettent pas de confirmeren tous points les prévisions du rapport B.R.G.M. - CERCHAR de 1984,mais ils n'apportent aucun élément susceptible de remettre en questionles conclusions dudit rapport.

Les observations faites dans le puits Pl, tout à fait en amont de lacarrière, permettent de penser que, plus en aval, au sein de celle-ci,les eaux ont atteint pratiquement le taux de saturation en sulfate decalcium par dissolution du gypse au contact des parois. En l'absence degradient d'écoulement, ces eaux, piégées entre deux horizons imperméa¬bles, vont perdre la quasi-totalité de leur pouvoir de dissolution dugypse.

Dans ces conditions, la renonciation à l'autorisation d'exploiter peutêtre entérinée.

CARRIERE SOUTERRAINE DE LA COTE (70)

ANALYSE DES CONDITIONS D'INONDATION DES GALERIES

SUITE A L'ARRET VOLONTAIRE DU POMPAGE D'EXHAURE

89 SGN 630 FRC par C. JAVEY

RESUME

A la suite d'une étude B.R.G.M. - CERCHAR réalisée en 1984 (rapportB.R.G.M. 84 AGI 315 FRC), la S.A. PLATRIERES DE L'EST (S.A.P.E.) a étéautorisée, par arrêté préfectoral du 21 avril 1986, â cesser le pompaged'exhaure dans sa carrière souterraine de gypse de LA COTE (70), dontl'exploitation est définitivement abandonnée depuis 1979.

Le pompage d'exhaure a été définitivement arrêté encarrière est maintenant entièrement noyée.

avril 1986 et la

Avant d'entériner la renonciation à l'autorisation d'exploiter, laDirection régionale de l'Industrie et de la Recherche de Franche-Comté ademandé au Service géologique régional Franche-Comté du B.R.G.M.,d'interpréter les résultats des observations faites pendant le remplis¬sage de la carrière, grâce à la mise en place d'un limnigraphe et à desanalyses périodiques d'échantillons d'eau.

Les renseignements obtenus. Incomplets, ne permettent pas de confirmeren tous points les prévisions du rapport B.R.G.M. - CERCHAR de 1984,mais ils n'apportent aucun élément susceptible de remettre en questionles conclusions dudit rapport.

Les observations faites dans le puits Pl, tout à fait en amont de lacarrière, permettent de penser que, plus en aval, au sein de celle-ci,les eaux ont atteint pratiquement le taux de saturation en sulfate decalcium par dissolution du gypse au contact des parois. En l'absence degradient d'écoulement, ces eaux, piégées entre deux horizons imperméa¬bles, vont perdre la quasi-totalité de leur pouvoir de dissolution dugypse.

Dans ces conditions, la renonciation à l'autorisation d'exploiter peutêtre entérinée.

-1-

TABLE.DES.MiTIERES

1 - INTBQDUÇTION.

2 - EAPPEL_DES_ÇONÇLUSIONS_DE_LlET0DE_BiR.GiM._=_ÇERÇHAR

DE_1984

2.1 - CONCLUSIONS DU B.R.G.M

2.2 - CONCLUSIONS DU CERCHAR.

3 - DISPOSITIF.DE SURVEILLANCE MIS EN PLACE PAR.L^EXPLOITANT. . . . 6

3.1 - INSTALLATION D'UN LIMNIGRAPHE.

3.2 - PRELEVEMENTS D'ECHANTILLONS D'EAU ET ANALYSES EN

LABORATOIRE

4 - EESULT ATS_DES_MESURES_ET_ÇOMMENTAIRES 7

4.1 - EVOLUTION DU NIVEAU D'EAU DANS LE PUITS Pl 7

4.2 - RESULTATS DES ANALYSES D'EAU 12

5 - ÇQÎJÇLUSIQN 15

-1-

TABLE.DES.MiTIERES

1 - INTBQDUÇTION.

2 - EAPPEL_DES_ÇONÇLUSIONS_DE_LlET0DE_BiR.GiM._=_ÇERÇHAR

DE_1984

2.1 - CONCLUSIONS DU B.R.G.M

2.2 - CONCLUSIONS DU CERCHAR.

3 - DISPOSITIF.DE SURVEILLANCE MIS EN PLACE PAR.L^EXPLOITANT. . . . 6

3.1 - INSTALLATION D'UN LIMNIGRAPHE.

3.2 - PRELEVEMENTS D'ECHANTILLONS D'EAU ET ANALYSES EN

LABORATOIRE

4 - EESULT ATS_DES_MESURES_ET_ÇOMMENTAIRES 7

4.1 - EVOLUTION DU NIVEAU D'EAU DANS LE PUITS Pl 7

4.2 - RESULTATS DES ANALYSES D'EAU 12

5 - ÇQÎJÇLUSIQN 15

-2-

TABLE DES FIGURES

£Í9y£§_l - Evolution du niveau d'eau dans le puits Pl au cours

du temps 9

EigyE§_2 - Courbe de remontée du 28 avril au 05 juin 1987 10

£isyri-3 - Comparaison entre l'évolution du niveau de l'eau dans

le puits Pl et la pluviométrie 11

Flgure_4 - Evolution des concentrations en sulfates et en cal¬

cium en fonction de la profondeur, dans le puits Pl.. 13

Figure_5 - Evolution des concentrations en sulfates et en cal¬

cium au cours du temps 14

Eiqyii-Ç - Comparaison entre l'évolution des concentrations en

sulfates et en calcium et la pluviométrie 16

-2-

TABLE DES FIGURES

£Í9y£§_l - Evolution du niveau d'eau dans le puits Pl au cours

du temps 9

EigyE§_2 - Courbe de remontée du 28 avril au 05 juin 1987 10

£isyri-3 - Comparaison entre l'évolution du niveau de l'eau dans

le puits Pl et la pluviométrie 11

Flgure_4 - Evolution des concentrations en sulfates et en cal¬

cium en fonction de la profondeur, dans le puits Pl.. 13

Figure_5 - Evolution des concentrations en sulfates et en cal¬

cium au cours du temps 14

Eiqyii-Ç - Comparaison entre l'évolution des concentrations en

sulfates et en calcium et la pluviométrie 16

-3-

1 - INTBQDUÇTION

Par arrêté préfectoral n* 1035 du 21 avril 1985, la S.A. PLATRIERES DE

L'EST (S.A.P.E.) a été autorisée à cesser le pompage d'exhaure dans la

carrière souterraine de gypse qu'elle exploitait à LA COTE (70), en

vertu de l'arrêté préfectoral n* 592 du 03 mars 1975, valable 25 ans.

L'article 3 de l'arrêté préfectoral n* 1035 prévoyait, qu'à l'issue d'un

délai de 3 ans compté à partir de sa notification, et en l'absence de

mesure qui suspendrait son effet, la renonciation à l'autorisation

d'exploiter pourrait être considérée acquise.

Ce délai (prorogé de 3 mois, puis de 1 mois) a permis d'exercer une

surveillance du remplissage de la carrière, comme le préconisait l'étude

B.R.G.M. - CERCHAR réalisée en 1984 (rapport B.R.G.M. 84 AGI 315 FRC).

Avant d'entériner la renonciation à l'autorisation d'exploiter, la

Direction régionale de l'Industrie et de la Recherche de Franche-Comté a

demandé au Service géologique régional Franche-Comté du B.R.G.M. :

- d'examiner les résultats des mesures faites par l'exploitant

pendant le remplissage de la carrière,

- de vérifier si ces derniers sont, ou non, conformes aux prévi¬

sions formulées dans le rapport précité,

- d'en tirer les conclusions sous forme d'un avis sur l'opportu¬

nité d'accorder à la S.A.P.E. la renonciation de son autorisa¬

tion d'exploiter.

Cette étude a été financée par des crédits d'Etat dans le cadre du

contrat ETAT - B.R.G.M., pour 1989.

-3-

1 - INTBQDUÇTION

Par arrêté préfectoral n* 1035 du 21 avril 1985, la S.A. PLATRIERES DE

L'EST (S.A.P.E.) a été autorisée à cesser le pompage d'exhaure dans la

carrière souterraine de gypse qu'elle exploitait à LA COTE (70), en

vertu de l'arrêté préfectoral n* 592 du 03 mars 1975, valable 25 ans.

L'article 3 de l'arrêté préfectoral n* 1035 prévoyait, qu'à l'issue d'un

délai de 3 ans compté à partir de sa notification, et en l'absence de

mesure qui suspendrait son effet, la renonciation à l'autorisation

d'exploiter pourrait être considérée acquise.

Ce délai (prorogé de 3 mois, puis de 1 mois) a permis d'exercer une

surveillance du remplissage de la carrière, comme le préconisait l'étude

B.R.G.M. - CERCHAR réalisée en 1984 (rapport B.R.G.M. 84 AGI 315 FRC).

Avant d'entériner la renonciation à l'autorisation d'exploiter, la

Direction régionale de l'Industrie et de la Recherche de Franche-Comté a

demandé au Service géologique régional Franche-Comté du B.R.G.M. :

- d'examiner les résultats des mesures faites par l'exploitant

pendant le remplissage de la carrière,

- de vérifier si ces derniers sont, ou non, conformes aux prévi¬

sions formulées dans le rapport précité,

- d'en tirer les conclusions sous forme d'un avis sur l'opportu¬

nité d'accorder à la S.A.P.E. la renonciation de son autorisa¬

tion d'exploiter.

Cette étude a été financée par des crédits d'Etat dans le cadre du

contrat ETAT - B.R.G.M., pour 1989.

-4-

2 - BaEEEL_DES_CQÍJCLÜSIQííS_Dg_L:EIüQE_BiB±Gia._::_CERCHAB_DE_i984

2.1 - ÇQNÇLUSIONS_DU_B.B.GiMi

ÇONTEXTE_HYDROGEOLOGIQUE

La carrière, située sous la vallée du Rabin, concerne un banc de gypse

compris entre deux couches de marnes gypseuses, gui s'enfoncent vers

l'Ouest - Sud-Ouest et l'aval.

Cet ensemble est compris entre deux aquifères : la nappe alluviale du

Rabin et les grès et marnes du Muscheikalk inférieur, de perméabilité

respectivement moyenne â faible et faible.

LQÇAtîSATION_DES_VENUES_D:EAU_DANS_LA_ÇARBIERE

La partie profonde de la carrière ne présente pas de venue d'eau mais

est vite Inondée en cas d'arrêt d'exhaure des venues d'eau situées plus

haut ; ce qui indiquerait son étanchéité à l'égard des aquifères ci-

dessus.

Les venues d'eau, au nombre de 5 (Cl à C5), d'un débit variant de 3 à

19 1/s selon la saison, sont en effet localisées sur le front amont de

la carrière au toit ou au plancher, sauf une. Cl, située à mi-pente,

d'un débit constant de 1 1/s.

IQEntifiçatîQN_de_l:origine_des_venues_dieao

Toutes ces venues d'eau sont caractérisées par des teneurs élevées en

sulfate de calcium, proches de la saturation, ce qui n'est pas le cas

des eaux superficielles ni de la nappe alluviale en amont de la car¬

rière, qui sont agressives et faiblement minéralisées. En outre, elles

présentent en hiver des températures proches de 10* C, probablement

assez constantes comme l'air ambiant de la carrière, alors que les eaux

superficielles sont alors proches de 6* C.

-4-

2 - BaEEEL_DES_CQÍJCLÜSIQííS_Dg_L:EIüQE_BiB±Gia._::_CERCHAB_DE_i984

2.1 - ÇQNÇLUSIONS_DU_B.B.GiMi

ÇONTEXTE_HYDROGEOLOGIQUE

La carrière, située sous la vallée du Rabin, concerne un banc de gypse

compris entre deux couches de marnes gypseuses, gui s'enfoncent vers

l'Ouest - Sud-Ouest et l'aval.

Cet ensemble est compris entre deux aquifères : la nappe alluviale du

Rabin et les grès et marnes du Muscheikalk inférieur, de perméabilité

respectivement moyenne â faible et faible.

LQÇAtîSATION_DES_VENUES_D:EAU_DANS_LA_ÇARBIERE

La partie profonde de la carrière ne présente pas de venue d'eau mais

est vite Inondée en cas d'arrêt d'exhaure des venues d'eau situées plus

haut ; ce qui indiquerait son étanchéité à l'égard des aquifères ci-

dessus.

Les venues d'eau, au nombre de 5 (Cl à C5), d'un débit variant de 3 à

19 1/s selon la saison, sont en effet localisées sur le front amont de

la carrière au toit ou au plancher, sauf une. Cl, située à mi-pente,

d'un débit constant de 1 1/s.

IQEntifiçatîQN_de_l:origine_des_venues_dieao

Toutes ces venues d'eau sont caractérisées par des teneurs élevées en

sulfate de calcium, proches de la saturation, ce qui n'est pas le cas

des eaux superficielles ni de la nappe alluviale en amont de la car¬

rière, qui sont agressives et faiblement minéralisées. En outre, elles

présentent en hiver des températures proches de 10* C, probablement

assez constantes comme l'air ambiant de la carrière, alors que les eaux

superficielles sont alors proches de 6* C.

-5-

Compte-tenu des teneurs en Tritium proches de celles du Rabin et du

ruisseau des Prés Besançon, les venues C2, C4 et C5 sont en relation

rapide (moins d'un an) avec ceux-ci, malgré un profil chimique diffé¬

rent. La communication s'effectuerait probablement par l'intermédiaire

de la nappe alluviale au droit de zones effondrées (extraction ancienne,

doline) .

Les eaux de surface, agressives et peu minéralisées, se chargeraient

alors en sulfate de calcium par dissolution du gypse sous les zones

effondrées, puis à travers les fines fissures du banc de gypse jusqu'à

une teneur proche de la saturation avant de parvenir dans la carrière.

QBAQIENT_d:eçoolement__eventuel__dans__la_çarriere__en__ç^

lj.exhaure

En cas d'arrêt définitif de l'exhaure, la carrière serait remplie en un

temps de l'ordre d'une année, à préciser par mesure précise du débit

annuel exhauré ; il ne devrait alors plus exister de gradient d'écoule¬

ment à l'intérieur de la carrière, ou tout au moins un gradient très

affaibli pour la venue Cl si elle était effectivement ascendante.

Des pertes ne pourraient guère se manifester dans la partie profonde de

la carrière, qui semble étanche, et dont le mur paraît soumis à la

pression de l'aquifère en charge du Muscheikalk inférieur, compte-tenu

d'une aire d'alimentation située à une cote nettement supérieure à celle

du Rabin.

PREÇAUTIQNS_A_PRENDRE

Afin de contrûler la remontée du niveau d'eau dans la carrière, il est

nécessaire d'utiliser le puits d'accès n* 2 pour contrûler la vitesse de

remontée à l'aide d'un limnigraphe, et le cas échéant, la qualité de

l'eau (saturation en sulfate de calcium). Au préalable, il serait

souhaitable de mesurer avec précision le débit annuel exhauré, confirmer

par traceurs naturels (analyses d'isotopes Tritium, Oxygène 18) l'ori¬

gine des venues Cl et C2, et établir la relation rivière-nappe alluviale

par une piézométrie locale.

-5-

Compte-tenu des teneurs en Tritium proches de celles du Rabin et du

ruisseau des Prés Besançon, les venues C2, C4 et C5 sont en relation

rapide (moins d'un an) avec ceux-ci, malgré un profil chimique diffé¬

rent. La communication s'effectuerait probablement par l'intermédiaire

de la nappe alluviale au droit de zones effondrées (extraction ancienne,

doline) .

Les eaux de surface, agressives et peu minéralisées, se chargeraient

alors en sulfate de calcium par dissolution du gypse sous les zones

effondrées, puis à travers les fines fissures du banc de gypse jusqu'à

une teneur proche de la saturation avant de parvenir dans la carrière.

QBAQIENT_d:eçoolement__eventuel__dans__la_çarriere__en__ç^

lj.exhaure

En cas d'arrêt définitif de l'exhaure, la carrière serait remplie en un

temps de l'ordre d'une année, à préciser par mesure précise du débit

annuel exhauré ; il ne devrait alors plus exister de gradient d'écoule¬

ment à l'intérieur de la carrière, ou tout au moins un gradient très

affaibli pour la venue Cl si elle était effectivement ascendante.

Des pertes ne pourraient guère se manifester dans la partie profonde de

la carrière, qui semble étanche, et dont le mur paraît soumis à la

pression de l'aquifère en charge du Muscheikalk inférieur, compte-tenu

d'une aire d'alimentation située à une cote nettement supérieure à celle

du Rabin.

PREÇAUTIQNS_A_PRENDRE

Afin de contrûler la remontée du niveau d'eau dans la carrière, il est

nécessaire d'utiliser le puits d'accès n* 2 pour contrûler la vitesse de

remontée à l'aide d'un limnigraphe, et le cas échéant, la qualité de

l'eau (saturation en sulfate de calcium). Au préalable, il serait

souhaitable de mesurer avec précision le débit annuel exhauré, confirmer

par traceurs naturels (analyses d'isotopes Tritium, Oxygène 18) l'ori¬

gine des venues Cl et C2, et établir la relation rivière-nappe alluviale

par une piézométrie locale.

-6-

2.2 - CONCLUS IONS_DU_ÇERÇHAR

La stabilité de la carrière de LA COTE dans son état actuel n'apparaît

pas particulièrement menacée, en raison principalement d'une assez bonne

résistance de la roche et d'un dimensionnement raisonnable des galeries

et des piliers.

L'arrêt éventuel de l'exhaure (et donc la submersion complète de l'ex¬

ploitation) n'aurait aucun effet sensible sur cette stabilité, à condi¬

tion que ne subsiste aucun gradient hydraulique â l'intérieur des

travaux : l'eau pénétrant dans la carrière est déjà très chargée en

Ca SO. et ne présente donc plus une agressivité très marquée vis-à-vis

du gypse, dont la solubilité apparaît, par ailleurs, assez homogène d'un

banc à l'autre. En outre, l'établissement d'une pression hydraulique

d'environ 3 bars sur toutes les faces* du toit et des piliers contribue¬

rait à améliorer la tenue des terrains (au laboratoire une étreinte

latérale de 3 bars augmente d'environ 30% la résistance en compression

du gypse) .

Si l'exhaure était effectivement arrêtée, il conviendrait alors, soit de

conserver un des deux puits accessibles, soit de réaliser un sondage

tube en diamètre suffisant, de façon à pouvoir effectuer éventuellement

quelques contrôles élémentaires : endoscopie des cavités, prélèvements

d'eau, etc.

3 - DISPOSITIF_DE_SURyEILLANÇE_HIS_EN_PLAÇE_PAR_L:EXPLOITANT

3.1 - INSTALLATIQN_QIIÎN_LIHNI GRAPHE

Un limnigraphe a été installé et mis en service, le 28 avril 1987, sur

le puits 1 ; ce puits, profond de 18 m, situé à l'extrémité amont de

l'exploitation, servait à l'extraction jusqu'en 1951 et comme puits de

secours après la mise en service du puits 2.

L'évolution du niveau d'eau dans le puits a été suivie en continu du

28 avril 1987 au 30 juin 1989, c'est-à-dire pendant 25 mois.

-6-

2.2 - CONCLUS IONS_DU_ÇERÇHAR

La stabilité de la carrière de LA COTE dans son état actuel n'apparaît

pas particulièrement menacée, en raison principalement d'une assez bonne

résistance de la roche et d'un dimensionnement raisonnable des galeries

et des piliers.

L'arrêt éventuel de l'exhaure (et donc la submersion complète de l'ex¬

ploitation) n'aurait aucun effet sensible sur cette stabilité, à condi¬

tion que ne subsiste aucun gradient hydraulique â l'intérieur des

travaux : l'eau pénétrant dans la carrière est déjà très chargée en

Ca SO. et ne présente donc plus une agressivité très marquée vis-à-vis

du gypse, dont la solubilité apparaît, par ailleurs, assez homogène d'un

banc à l'autre. En outre, l'établissement d'une pression hydraulique

d'environ 3 bars sur toutes les faces* du toit et des piliers contribue¬

rait à améliorer la tenue des terrains (au laboratoire une étreinte

latérale de 3 bars augmente d'environ 30% la résistance en compression

du gypse) .

Si l'exhaure était effectivement arrêtée, il conviendrait alors, soit de

conserver un des deux puits accessibles, soit de réaliser un sondage

tube en diamètre suffisant, de façon à pouvoir effectuer éventuellement

quelques contrôles élémentaires : endoscopie des cavités, prélèvements

d'eau, etc.

3 - DISPOSITIF_DE_SURyEILLANÇE_HIS_EN_PLAÇE_PAR_L:EXPLOITANT

3.1 - INSTALLATIQN_QIIÎN_LIHNI GRAPHE

Un limnigraphe a été installé et mis en service, le 28 avril 1987, sur

le puits 1 ; ce puits, profond de 18 m, situé à l'extrémité amont de

l'exploitation, servait à l'extraction jusqu'en 1951 et comme puits de

secours après la mise en service du puits 2.

L'évolution du niveau d'eau dans le puits a été suivie en continu du

28 avril 1987 au 30 juin 1989, c'est-à-dire pendant 25 mois.

-7-

3.2- PRELEVEMENTS_DJ1EÇHANT I LLONS_D¿E AU_ET_ ANALYSES_EN_L ABOR A

Huit échantillons d'eau ont été prélevés par la S.A.P.E. dans le puits

Pl, dans la partie supérieure de la tranche d'eau, et ont fait l'objet

d'une détermination des teneurs en sulfates (SO.) et en calcium (Ca) par4

le Laboratoire départemental vétérinaire et d'Hydrologie de VESOUL, aux

dates suivantes :

- 27/11/1987,

- 08/01, 11/03, 03/06, 22/07/1988,

- 21/04, 09/06, 07/07/1989.

4 - EES0LTATS_DES_MESnRES_ET_ÇOMMENTAIRES

4.1- EVOLUTION_DU_NiyEAU_D:EAU_DANS_LE_PüITS_Pl

Contrairement à ce qui était préconisé dans le rapport B.R.G.M. -

CERCHAR de 1984, le limnigraphe a été installé sur le puits Pl au lieu

du puits P2, .ce qui est regrettable pour les raisons suivantes :

- Le puits Pl débouche sur la galerie ayant la cote la plus élevée

de toute la carrière : -f 15,73 m par rapport à la cote du fond

du puits P2 et -f 28 m par rapport aux points les plus bas de

1 'exploitation.

En outre, l'appareil a été mis en service quand la hauteur d'eau

dans le puits Pl atteignait déjà 7 m, ce qui signifie que

l'enregistrement a commencé alors que l'ensemble des galeries

était déjà noyé, le pompage d'exhaure ayant été arrêté défini¬

tivement en avril 1986.

Ainsi, on ne dispose d'aucune mesure pendant toute la phase, la

plus importante, du remplissage de la carrière.

- Le puits Pl occupe la position la plus en amont de toute la

carrière, là où les eaux arrivent et se déversent dans les

galeries. De ce fait, l'eau qu'il contient est probablement

-7-

3.2- PRELEVEMENTS_DJ1EÇHANT I LLONS_D¿E AU_ET_ ANALYSES_EN_L ABOR A

Huit échantillons d'eau ont été prélevés par la S.A.P.E. dans le puits

Pl, dans la partie supérieure de la tranche d'eau, et ont fait l'objet

d'une détermination des teneurs en sulfates (SO.) et en calcium (Ca) par4

le Laboratoire départemental vétérinaire et d'Hydrologie de VESOUL, aux

dates suivantes :

- 27/11/1987,

- 08/01, 11/03, 03/06, 22/07/1988,

- 21/04, 09/06, 07/07/1989.

4 - EES0LTATS_DES_MESnRES_ET_ÇOMMENTAIRES

4.1- EVOLUTION_DU_NiyEAU_D:EAU_DANS_LE_PüITS_Pl

Contrairement à ce qui était préconisé dans le rapport B.R.G.M. -

CERCHAR de 1984, le limnigraphe a été installé sur le puits Pl au lieu

du puits P2, .ce qui est regrettable pour les raisons suivantes :

- Le puits Pl débouche sur la galerie ayant la cote la plus élevée

de toute la carrière : -f 15,73 m par rapport à la cote du fond

du puits P2 et -f 28 m par rapport aux points les plus bas de

1 'exploitation.

En outre, l'appareil a été mis en service quand la hauteur d'eau

dans le puits Pl atteignait déjà 7 m, ce qui signifie que

l'enregistrement a commencé alors que l'ensemble des galeries

était déjà noyé, le pompage d'exhaure ayant été arrêté défini¬

tivement en avril 1986.

Ainsi, on ne dispose d'aucune mesure pendant toute la phase, la

plus importante, du remplissage de la carrière.

- Le puits Pl occupe la position la plus en amont de toute la

carrière, là où les eaux arrivent et se déversent dans les

galeries. De ce fait, l'eau qu'il contient est probablement

-8-

moins représentative, notamment en ce qui concerne la concen¬

tration en sulfates, que l'eau baignant les galeries. A cet

égard aussi, la position du puits 2 était plus favorable.

Les résultats des enregistrements du limnigraphe entre le

28/04/1987 et le 01/06/1989 sont synthétisés par le diagramme de

la figure 1, sur lequel on peut distinguer trois phases succes¬

sives :

. Du 28/04/1987 au 23/05/1987 (cf. figure 2) : montée rapide de

l'eau de 7,40 m de hauteur (par rapport au fond du puits) à

13,75 m, ce qui est normal, les galeries étant, â cette

époque, déjà entièrement noyées.

. Du 23/05/1987 au 04/05/1988 : phase de transition ou de mise

en équilibre entre la nappe profonde qui baigne les anciennes

galeries et gui se met en charge sous les marnes gypseuses

supérieures, et la nappe alluviale du Rabin. Pendant cette

période qui dure pratiquement un an, la hauteur d'eau, dans le

puits oscille entre 13,40 m et 14,70 m. La figure 3 montre une

certaine corrélation entre les fluctuations du niveau de l'eau

dans le puits et la pluviométrie, peut-être en relation avec

une variation du débit des eaux arrivant dans la carrière en

profondeur. On sait, en effet, que le débit d'exhaure variait3

considérablement en fonction de la pluviométrie, de 10 m /h en3

basses eaux, à 70 m /h en hautes eaux (valeurs estimées en

1984).

. A partir du 04/05/1988, l'équilibre est atteint. La hauteur

d'eau est stabilisée et ne montre plus que des variations de

très faible amplitude autour d'une valeur moyenne de 14,20 m.

Le 11 juillet 1989, le niveau de l'eau dans le puits était à

une profondeur de 2,75 m par rapport au terrain naturel, ce

qui correspond sans aucun doute au niveau de la nappe allu¬

viale du Rabin.

A noter que le puits 2 a été sommairement remblayé, si bien

qu'il n'a pas été possible d'y mesurer le niveau d'eau, ni d'y

prélever d'échantillon.

-8-

moins représentative, notamment en ce qui concerne la concen¬

tration en sulfates, que l'eau baignant les galeries. A cet

égard aussi, la position du puits 2 était plus favorable.

Les résultats des enregistrements du limnigraphe entre le

28/04/1987 et le 01/06/1989 sont synthétisés par le diagramme de

la figure 1, sur lequel on peut distinguer trois phases succes¬

sives :

. Du 28/04/1987 au 23/05/1987 (cf. figure 2) : montée rapide de

l'eau de 7,40 m de hauteur (par rapport au fond du puits) à

13,75 m, ce qui est normal, les galeries étant, â cette

époque, déjà entièrement noyées.

. Du 23/05/1987 au 04/05/1988 : phase de transition ou de mise

en équilibre entre la nappe profonde qui baigne les anciennes

galeries et gui se met en charge sous les marnes gypseuses

supérieures, et la nappe alluviale du Rabin. Pendant cette

période qui dure pratiquement un an, la hauteur d'eau, dans le

puits oscille entre 13,40 m et 14,70 m. La figure 3 montre une

certaine corrélation entre les fluctuations du niveau de l'eau

dans le puits et la pluviométrie, peut-être en relation avec

une variation du débit des eaux arrivant dans la carrière en

profondeur. On sait, en effet, que le débit d'exhaure variait3

considérablement en fonction de la pluviométrie, de 10 m /h en3

basses eaux, à 70 m /h en hautes eaux (valeurs estimées en

1984).

. A partir du 04/05/1988, l'équilibre est atteint. La hauteur

d'eau est stabilisée et ne montre plus que des variations de

très faible amplitude autour d'une valeur moyenne de 14,20 m.

Le 11 juillet 1989, le niveau de l'eau dans le puits était à

une profondeur de 2,75 m par rapport au terrain naturel, ce

qui correspond sans aucun doute au niveau de la nappe allu¬

viale du Rabin.

A noter que le puits 2 a été sommairement remblayé, si bien

qu'il n'a pas été possible d'y mesurer le niveau d'eau, ni d'y

prélever d'échantillon.

n^A- EVOLUTION DU NIVEALAU COURS DU TEMPS

D'EAU - PUITS 1

15 n

13-

¿ 3' D

9-

724/03/87 10/10/87 28/04/88

temps

13/11/88 1

31/06/89

n^A- EVOLUTION DU NIVEALAU COURS DU TEMPS

D'EAU - PUITS 1

15 n

13-

¿ 3' D

9-

724/03/87 10/10/87 28/04/88

temps

13/11/88 1

31/06/89

15 n

:;=: 13-

Io

TJ

2^

11 -

o

Figure_2 - COURBE DE REMONTEE (du 28 avril au 05 juin 1987)

y-

y

y

y

~\ I r 1 \ 1 r 1 i \ I I \ I i 1 I 1 1 1 I I i i I I r 1 1 1 I 1 1 1 I \ I

r-w r^ ÜD Ol o r-- c^j ro -d- m <d r-- co cî> o t- ts\ ro -d- uito r^ ûd ci o r- Cvj ro ';h uo oa r-^ oo cfi o ^ k cnj m rd- uico Cnj cj cn fO » V- T- ^ T- T- 1- T- r- T- T- 1.N i^N CM C^J tNJ CM CM CJ CM C\J r^-J rO CO

û:-^_

<CDCM

-=:

.,

.r-^N.-- O

temps (./ \

15 n

:;=: 13-

Io

TJ

2^

11 -

o

Figure_2 - COURBE DE REMONTEE (du 28 avril au 05 juin 1987)

y-

y

y

y

~\ I r 1 \ 1 r 1 i \ I I \ I i 1 I 1 1 1 I I i i I I r 1 1 1 I 1 1 1 I \ I

r-w r^ ÜD Ol o r-- c^j ro -d- m <d r-- co cî> o t- ts\ ro -d- uito r^ ûd ci o r- Cvj ro ';h uo oa r-^ oo cfi o ^ k cnj m rd- uico Cnj cj cn fO » V- T- ^ T- T- 1- T- r- T- T- 1.N i^N CM C^J tNJ CM CM CJ CM C\J r^-J rO CO

û:-^_

<CDCM

-=:

.,

.r-^N.-- O

temps (./ \

-Il

ls

13-

3

TU

u

G-

EVOLUTION DU NIVEAU D'EAUAU COURS DU TEMPS

24/03/87

VJ'^-"A..-^

10/10/87

./

28/04/88

terri p£

13/11/88 31/06/89

150

C IfXi

O

\J

AV

024/03/87

PLUVIOMETRIEstation RONCHAMP

'I

/

'\ )/! I aÍ

. I

ïX ^ \

10/10/87 28/04/88

temps13/11/88 31/06/89

Figure 3 - Comparaison entre l'évolution du niveau de l'eau dans le puits Piet la pluviométrie

-Il

ls

13-

3

TU

u

G-

EVOLUTION DU NIVEAU D'EAUAU COURS DU TEMPS

24/03/87

VJ'^-"A..-^

10/10/87

./

28/04/88

terri p£

13/11/88 31/06/89

150

C IfXi

O

\J

AV

024/03/87

PLUVIOMETRIEstation RONCHAMP

'I

/

'\ )/! I aÍ

. I

ïX ^ \

10/10/87 28/04/88

temps13/11/88 31/06/89

Figure 3 - Comparaison entre l'évolution du niveau de l'eau dans le puits Piet la pluviométrie

-12-

4.2 - EESULT ATS_DES_ANALYSES_DJ.E AU

Les quelques analyses réalisées ne permettent pas de connaître l'évolu¬

tion réelle de la concentration en sulfate de calcium de l'eau au sein

de la carrière, pour les raisons suivantes :

- Le puits 1, dans lequel ont été prélevés les échantillons, se

trouve à l'extrême amont de la carrière, là où les eaux pénè¬

trent dans celle-ci. Ces eaux, qui ne transitent pratiquement

pas dans les galeries, n'ont guère la possibilité de s'enrichir

en sulfate de calcium par dissolution du gypse au contact des

parois de la carrière.

- Les prélèvements ont été faits, généralement, à la partie supé¬

rieure de l'aquifère, c'est-à-dire bien au-dessus du niveau des

galeries. Or les analyses faites sur des échantillons prélevés

le 11 juillet 1989 à différentes profondeurs (-3m, - 8 m,

- 14 m, par rapport au niveau du sol) montrent (figure 4), comme

on pouvait s'y attendre, que la teneur en sulfate de calcium est

plus importante au fond du puits (niveau des anciennes galeries)

qu'au voisinage de la surface.

- La première analyse n'a été faite que le 27 novembre 1987, soit

19 mois après l'arrêt des pompes, alors que la carrière était

déjà remplie. On ne dispose pas d'analyse entre le 22 juil¬

let 1988 et le 21 avril 1989.

- Les analyses, sommaires, ne donnent que les teneurs en ions

SO. et Ca et seule la teneur en SO. est approximativement4 4

représentative de la concentration en sulfate de calcium de

l'eau.

L'histogramme de la figure 5 montre l'évolution des teneurs en SO. et Ca

entre le 27 novembre 1987 et le 11 juillet 1989 dans la partie supé¬

rieure de l'aquifère. On constate que :

entre le 27/11/1987 et le 22/04/1988, la teneur en sulfates

varie de façon importante, probablement en relation avec des

apports diluants d'eaux superficielles provenant de la nappe

alluviale du Rabin.

-12-

4.2 - EESULT ATS_DES_ANALYSES_DJ.E AU

Les quelques analyses réalisées ne permettent pas de connaître l'évolu¬

tion réelle de la concentration en sulfate de calcium de l'eau au sein

de la carrière, pour les raisons suivantes :

- Le puits 1, dans lequel ont été prélevés les échantillons, se

trouve à l'extrême amont de la carrière, là où les eaux pénè¬

trent dans celle-ci. Ces eaux, qui ne transitent pratiquement

pas dans les galeries, n'ont guère la possibilité de s'enrichir

en sulfate de calcium par dissolution du gypse au contact des

parois de la carrière.

- Les prélèvements ont été faits, généralement, à la partie supé¬

rieure de l'aquifère, c'est-à-dire bien au-dessus du niveau des

galeries. Or les analyses faites sur des échantillons prélevés

le 11 juillet 1989 à différentes profondeurs (-3m, - 8 m,

- 14 m, par rapport au niveau du sol) montrent (figure 4), comme

on pouvait s'y attendre, que la teneur en sulfate de calcium est

plus importante au fond du puits (niveau des anciennes galeries)

qu'au voisinage de la surface.

- La première analyse n'a été faite que le 27 novembre 1987, soit

19 mois après l'arrêt des pompes, alors que la carrière était

déjà remplie. On ne dispose pas d'analyse entre le 22 juil¬

let 1988 et le 21 avril 1989.

- Les analyses, sommaires, ne donnent que les teneurs en ions

SO. et Ca et seule la teneur en SO. est approximativement4 4

représentative de la concentration en sulfate de calcium de

l'eau.

L'histogramme de la figure 5 montre l'évolution des teneurs en SO. et Ca

entre le 27 novembre 1987 et le 11 juillet 1989 dans la partie supé¬

rieure de l'aquifère. On constate que :

entre le 27/11/1987 et le 22/04/1988, la teneur en sulfates

varie de façon importante, probablement en relation avec des

apports diluants d'eaux superficielles provenant de la nappe

alluviale du Rabin.

Fkure_4- LVO LU I O N DLS CONCLN i ramonsEn fonction de la profondeur"

31 n

?ft-

1

cnI 1

1

CfDjZ^-

^^'

-HCIL.

--'

Uu£1O le-o

11 -^.. ..-v .. X X N .-'

s 14

pr'ofondeur- ( m )

(prélèvement du 11 juillet 1989 dans le puits Pl)

^ £04

CD4-f

Fkure_4- LVO LU I O N DLS CONCLN i ramonsEn fonction de la profondeur"

31 n

?ft-

1

cnI 1

1

CfDjZ^-

^^'

-HCIL.

--'

Uu£1O le-o

11 -^.. ..-v .. X X N .-'

s 14

pr'ofondeur- ( m )

(prélèvement du 11 juillet 1989 dans le puits Pl)

^ £04

CD4-f

Figure 5 - EVO LUTO

32

O- 97

I

^99O '

1^

O

12// '>oi

9/

..\A,

//

Va.../../

7V^VVVV--vV

. ..'^VVv--V-'-VV

\ DES OONOENTRATIONSAu cours du temos

II//

v<îV ^\ -

y/.

I'//

Va//

Va

iVa

W

'V\-VV-VV'-./ '-v-

xx:

7/

'-Z

VV'VVVV

..'VVt.>Oi:]

/Z-

i,/Z

i/ .///

.//.KX

"Va

/ /

Va

/A

i./ .-

/V'-VXX

V'V..-v\

w S04-

> Ca4-+

r--OD

"-b-."

r^(M

Ci-"!

OC

2:=3_

CO0

oaca

en

i3.

î

ÛDOD

î

03JlceOD

-J

, C]OD

cr

T

CM

CDro

o>0

OlOD

'5

0

a)K'

date d'analy-se

Figure 5 - EVO LUTO

32

O- 97

I

^99O '

1^

O

12// '>oi

9/

..\A,

//

Va.../../

7V^VVVV--vV

. ..'^VVv--V-'-VV

\ DES OONOENTRATIONSAu cours du temos

II//

v<îV ^\ -

y/.

I'//

Va//

Va

iVa

W

'V\-VV-VV'-./ '-v-

xx:

7/

'-Z

VV'VVVV

..'VVt.>Oi:]

/Z-

i,/Z

i/ .///

.//.KX

"Va

/ /

Va

/A

i./ .-

/V'-VXX

V'V..-v\

w S04-

> Ca4-+

r--OD

"-b-."

r^(M

Ci-"!

OC

2:=3_

CO0

oaca

en

i3.

î

ÛDOD

î

03JlceOD

-J

, C]OD

cr

T

CM

CDro

o>0

OlOD

'5

0

a)K'

date d'analy-se

-15-

- A partir du 21 avril, la teneur en sulfates se stabilise appro¬

ximativement au voisinage d'une valeur moyenne de 27 meq/1.

Rappelons que la solubilité du gypse à froid est de 2,4 g/l, ce

qui représente 1330 mg/l ou 27,71 meq/1 de SO..4

Les diagrammes de la figure 6, en l'absence d'analyse du 22/07/1988 au

21/04/1989, ne montrent pas de corrélation significative entre la

pluviométrie et les teneurs en ions SO. et Ca4

5 - CONCLUSION

L'installation du limnigraphe et les analyses d'eau ont été faites

tardivement, près de deux ans après la mise en eau de la carrière, alors

que les galeries étaient déjà entièrement noyées.

Cependant, le remplissage s'est effectué sans incident et, s'il n'est

pas possible de confirmer en tous points les prévisions du rapport

B.R.G.M. - CERCHAR de 1984, aucun élément nouveau obtenu n'est suscep¬

tible de remettre en question les conclusions dudit rapport.

La durée du remplissage des galeries semble avoir été plus longue que

prévu. Plusieurs causes peuvent expliquer ce fait :

- imprécision dans l'estimation du volume des vides,

- incertitude de l'estimation du débit d'exhaure qui n'a jamais pu

être précisé,

- surtout, diminution probable du débit des venues d'eau au fur et

à mesure que le niveau dynamique se rapprochait du niveau

statique.

Les observations relevées dans le puits Pl montrent que l'équilibre

hydrodynamique entre les venues d'eau qui ont envahi la carrière et les

eaux de la nappe alluviale est atteint. Les concentrations en sulfates

qui sont proches de la saturation et qui augmentent de la surface vers

le fond du puits traduisent une certaine stagnation de l'eau, c'est-à-

dire un gradient hydraulique très faible, sinon nul.

-15-

- A partir du 21 avril, la teneur en sulfates se stabilise appro¬

ximativement au voisinage d'une valeur moyenne de 27 meq/1.

Rappelons que la solubilité du gypse à froid est de 2,4 g/l, ce

qui représente 1330 mg/l ou 27,71 meq/1 de SO..4

Les diagrammes de la figure 6, en l'absence d'analyse du 22/07/1988 au

21/04/1989, ne montrent pas de corrélation significative entre la

pluviométrie et les teneurs en ions SO. et Ca4

5 - CONCLUSION

L'installation du limnigraphe et les analyses d'eau ont été faites

tardivement, près de deux ans après la mise en eau de la carrière, alors

que les galeries étaient déjà entièrement noyées.

Cependant, le remplissage s'est effectué sans incident et, s'il n'est

pas possible de confirmer en tous points les prévisions du rapport

B.R.G.M. - CERCHAR de 1984, aucun élément nouveau obtenu n'est suscep¬

tible de remettre en question les conclusions dudit rapport.

La durée du remplissage des galeries semble avoir été plus longue que

prévu. Plusieurs causes peuvent expliquer ce fait :

- imprécision dans l'estimation du volume des vides,

- incertitude de l'estimation du débit d'exhaure qui n'a jamais pu

être précisé,

- surtout, diminution probable du débit des venues d'eau au fur et

à mesure que le niveau dynamique se rapprochait du niveau

statique.

Les observations relevées dans le puits Pl montrent que l'équilibre

hydrodynamique entre les venues d'eau qui ont envahi la carrière et les

eaux de la nappe alluviale est atteint. Les concentrations en sulfates

qui sont proches de la saturation et qui augmentent de la surface vers

le fond du puits traduisent une certaine stagnation de l'eau, c'est-à-

dire un gradient hydraulique très faible, sinon nul.

3in

"^OT-J

g2i

O

^ 17o

12

-16-

EVO LUTON DES CONCENTR.ATIONÍ

/A

B 4

i<r

n

V

^

./^A-

yy /-

M

£04

Co+-f

10/1Ó/87 18/1/88 iZlklZZ bjZl^Z 13/11/88 21I2IS9 31/6/89 9/9/89date d' analyse

1£/Dn

£ ICO

I.

h

PLUVIOMETRIEstation RUNG HAM P

/

ñ k hU 1 \

f\

^-. J. \10/10/87 18/1/88 28/4/88 5/8/88 13/11/88 21/2/89 31/6/89 9/9/89

temps

Figure 6 - Comparaison entre l'évolution des concentrations en sulfateset en calcium et la pluviométrie

3in

"^OT-J

g2i

O

^ 17o

12

-16-

EVO LUTON DES CONCENTR.ATIONÍ

/A

B 4

i<r

n

V

^

./^A-

yy /-

M

£04

Co+-f

10/1Ó/87 18/1/88 iZlklZZ bjZl^Z 13/11/88 21I2IS9 31/6/89 9/9/89date d' analyse

1£/Dn

£ ICO

I.

h

PLUVIOMETRIEstation RUNG HAM P

/

ñ k hU 1 \

f\

^-. J. \10/10/87 18/1/88 28/4/88 5/8/88 13/11/88 21/2/89 31/6/89 9/9/89

temps

Figure 6 - Comparaison entre l'évolution des concentrations en sulfateset en calcium et la pluviométrie

-17-

Ces observations faites dans le puits Pl tout â fait en amont de la

carrière, permettent de penser que plus en aval, au sein de celle-ci,

les eaux ont atteint quasiment le taux de saturation en sulfate de

calcium par dissolution au contact du gypse des parois. Ces eaux,

piégées entre deux horizons imperméables, ne peuvent pratiquement plus

s'écouler et vont perdre leur pouvoir de dissolution du gypse.

Dans ces conditions, il semble que plus rien ne s'oppose à ce que la

renonciation de l'autorisation d'exploiter soit entérinée.

-17-

Ces observations faites dans le puits Pl tout â fait en amont de la

carrière, permettent de penser que plus en aval, au sein de celle-ci,

les eaux ont atteint quasiment le taux de saturation en sulfate de

calcium par dissolution au contact du gypse des parois. Ces eaux,

piégées entre deux horizons imperméables, ne peuvent pratiquement plus

s'écouler et vont perdre leur pouvoir de dissolution du gypse.

Dans ces conditions, il semble que plus rien ne s'oppose à ce que la

renonciation de l'autorisation d'exploiter soit entérinée.