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DOCUMENT NON PUBLIC
DISTRICT DE PALUEL - CANY BARVILLE (76)
ETUDE HYDROGEOLOGIQUE DES PLANS D'EAUX DE CANIEL
Par Ph. DE LA QUERIERE
Collaboration P. JACQUOT R 33014 HNO 4S 91 JUIN 1991
Ce Rapport comprend THEMES MOTS CLES
23 pages dont 5 figures Eau, Environnement Carrière, Modèle, Nappe, Piézométrie
BRGM - HAUTE-NORMANDIE 18. rv« Matunvr - 76130 M«fit-Soint*Aignon, Franc« T«Li (33) 35.70.38.64 - T*l««*pi*wr : (33) 35.89.41.75
RESUME
Cette étude a été réalisée pour le compte du district de PALUEL ;
il s'agit de créer un plan d'eau unique à partir d'anciennes carrières
de sable existantes afin de réaliser une base de loisirs dans la plaine
de CANIEL à l'aval de CANY-BARVILLE. En fait, les travaux consistent à
extraire et terrasser du sable dans la nappe comme une carrière.
L'étude a consisté à réaliser 3 séries de mesures de cotes, de
niveau d'eau sur les carrières existantes, la rivière et 2 piézomètres
que l'on a forés à l'amont et à l'aval du site. Un modèle monocouche
permanent a été calé sur ces mesures ; on a simulé la création d'un plan
d'eau unique pour déterminer sa cote et les effets de sa création sur la
nappe à l'amont et à l'aval du site.
Les résultats obtenus sont les suivants : la cote du plan d'eau en
période moyenne atteindra + 11,4 NGF ; en période actuelle elle est de
l'ordre de + 11,1 ; la nappe à l'amont immédiat va baisser de
20 centimètres ; à l'aval elle sera surélevée de 20 centimètres, et
cette hauteur va se réduire progressivement pour s'annuler jusqu'à 250 m
du site.
Une analyse d'eau a été faite sur un prélèvement réalisé sur les
deux piézomètres ; les teneurs sont caractéristiques de celles de la
nappe de la craie. La création du plan d'eau va modifier légèrement la
minéralisation juste à l'aval du site. Au-delà de 200 m son effet ne
sera plus sensible et les captages d'Alimentation en Eau Potable de
PALUEL situés à 3 Km du site ne seront jamais perturbés.
S O M M A I R E
INTRODUCTION - GENERALITES
1.1. OBJECTIF
1.2. CADRE GENERAL ; CONTEXTE HYDROGEOLOGIQUE
DESCRIPTION DU PROGRAMME
RESULTATS OBTENUS
3.1. RESULTAT DES MESURES
3.2. ASPECT CHIMIQUE
PREVISION DES EFFETS DUS A LA CREATION DU PLAN D'EAU
4.1. CALCUL DES COTES DE NAPPE ET DE PLAN D'EAU
4.1.1. Calage du modèle
4.1.2, Simulation d'écoulement avec l'extension de
plans d'eau
4.2. ASPECT CHIMIQUE
CONCLUSION
LISTE DES FIGURES
Figure 1 : Contexte hydrogéologique
Figure 2 : Cadre de l'étude et points d'observation 1/12500
Figure 3 : Relevés piézométriques de la nappe dans la vallée
Figure 4 : Calage de modèle
Figure 5 : Simulation des écoulements avec extension des
plans d'eau
- 5 -
1. INTRODUCTION - GENERALITES
1.1. OBJECTIF
Le district de la région de PALUEL fait aménager par les
Ateliers d'Architecture du Littoral et du Bel-Air une ancienne
exploitation de matériaux alluvionnaires pour en faire une base de
loisirs.
Il s'agit de 4 grands plans d'eau séparés plus ou moins par
des digues, avec à 150 mètres à l'aval un 5ème plus petit plan d'eau ;
ils sont situés dans la plaine de CANIEL à l'aval de la zone
industrielle de CANY-BARVILLE. Ces plans d'eau sont anciens.
La création de la base de loisirs consiste à les relier pour
obtenir une grande surface en eau libre, à les remodeler pour accueillir
différentes activités, pêche, planche à voile qui seront localisées dans
certains secteurs de la base.
L'objectif de l'étude consiste à calculer la cote du plan
d'eau général et de la nappe à l'aval, qui sera atteinte lorsque les
travaux de terrassement seront réalisés.
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1.2. CADRE GENERAL - CONTEXTE HYPROGEOLOGIQUE
Le site d'étude se trouve dans le dernier tiers de la vallée
de la Durdent. La nappe de la craie est drainée par la vallée où la
craie plus fissurée est recouverte par plusieurs mètres d'alluvions
sablo-graveleuses perméables. Le niveau de la nappe affleure quasiment
dans le fond de la vallée ; la surface des plans d'eau issus des
exploitations est la surface de la nappe.
La surface piézométrique autour de ces plans d'eau est
légèrement modifiée, drainage donc abaissement en amont, relèvement en
aval, du fait de l'enlèvement du gravier ; ceci se traduit du point de
vue hydraulique par remplacer un élément ayant une perméabilité finie
par un autre élément à perméabilité infinie.
La pente générale de la nappe dans la vallée est de 3 pour
1000.
CONTEXTE HTDROGEOLOGIQUE
FIGURE 1
Echelle : l/lOO OOO
Extrait de la carte hydrogéologique de la SEINE MARITIME
- 8 -
2. DESCRIPTION DU PROGRAMME
On a défini un domaine hydraulique dans la vallée de telle façon
qu'au-delà de ses limites la modification des plans d'eau n'induise plus
d'influence. En l'absence de limites réelles et visibles à potentiel
constant comme une rivière en contact hydraulique parfait avec la nappe,
on a étendu le domaine sur 2 kilomètres de vallée ; la limite amont du
domaine se trouve à 500 mètres en amont du bord sud (amont) des plans
d'eau ; la limite aval se trouve à 900 m en aval du bord nord des plans
d'eau. Ces limites sont à potentiel constant.
On a fait forer, par la méthode ODEX, 2 piézomètres équipés en
tube PVC en diamètre 103-115 mm, 1 à l'amont et 1 à l'aval des plans
d'eau qui ont traversé les alluvions sableuses ; leur profondeur est de
l'ordre de 7 m. Ils ont été nettoyés à l'air-lift, afin de pouvoir
obtenir un niveau représentatif de la nappe ; un pompage a été réalisé
pour effectuer les prélèvements d'eau à des fins d'analyse.
3 séries de mesures ont été effectuées sur les piézomètres, sur les
plans d'eau et sur 3 sections de la rivière ; les repères de ces mesures
sont nivelés en NGF.
Ces données sont été ensuite utilisées pour caler un modèle
mathématique de simulation (modèle A.S.M.) des écoulements souterrains.
Une fois le calage effectué, on a modélisé un plan d'eau unique et le
modèle a fourni les cotes de la nappe et du plan d'eau dans le domaine
hydraulique.
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3. RESULTATS OBTENUS
3.1. RESULTAT DES MESURES (voir figure 2)
Trois tournées de mesures ont été réalisées pour assurer le
calage du modèle. Elles sont groupées dans le tableau ci-dessous :
1
I
Rivière A
Piéza Aval
Plan Eau 5
Plan Eau 4
Plan Eau 1
Rivière ß
Plan Eau 3
Pian Eau 2
Rivière C
| Piézo Amont
COTE REPERE
• 11,543
+ 10,50
• 11,095
+ 11,583
• 11,582
• 11,193
• 12,028
• 11,823
• 12,384
• 13,054
COTE EAU 20.02.91
i
• 10,513
• 9,16
+ 9,995
+ 11,158
• 11,152
+ 10,983
• 11,228
• 11,163
• 11,494 :
• 11,604 !
¡
COTE EAU 25.04.91
• 10,688
• 9,11
• 9,755
+ 11,038
• 11,002
• 11,053
• 11,118
• 11,073
• 11,634
• 11,724
COTE EAU 07.06.91
i
• 10,603 | Í
• 9,23 ! i
• 9,995
• 11,253
• 11,062
• 11,033
+ 11,243
+ 11,173
• 11,449
• 11,634
i
Il faut noter que des canalisations de 500 mm relient les
bassins 2 et 1 d'une part, 3 et 4 d'autre part. Il existe donc un débit
transitant entre ces bassins qui réduit les écarts entre les cotes des
niveaux d'eau. Leur variation au cours de la période février juin 1991
atteint une dizaine de centimètres. La cote moyenne se situe près de
11,20 NGF.
les (Scalds Pâj CADRE DE L'ETUDE
ET POINTS D'OBSERVATION
1/12500
-— \
dujl Hhamnva piézomètre aval
lésiCarpéntiers
piézomètre amont
ÍM*? Neuï
P^Xc^Ki-è- Pi WIM
- 11 -
La rivière en aval est décrochée de la nappe si l'on compare
les niveaux à ceux du piézomètre aval ; donc elle ne représente pas une
limite hydraulique pour le modèle. En amont des plans d'eau le niveau a
plusieurs bras dont certains sont manifestement des cours artificiels
colmatés ; le niveau de la section C se trouve toujours à une cote
supérieure à celle du plan d'eau 2 (30 à 50 cm) et le niveau de la nappe
au piézomètre amont se trouve lui à une cote supérieure aux précédentes
(10 à 15 centimètres par rapport à la rivière) ; la rivière au niveau de
la section B est toujours plus basse que les plans d'eau 2, donc on peut
admettre en 1ère hypothèse un rôle de drainage de la nappe dans la
première partie de son cours dans le site. Les plans d'eau globalement
, drainent la nappe d'une façon nettement plus importantes que la rivière
qui semble jouer dans le site un rôle hydraulique négligeable vis-à-vis
de celui des plans d'eau.
3.2. ASPECT CHIMIQUE
Un prélèvement a été réalisé dans les 2 piézomètres amont et
aval pour analyse chimique. Après nettoyage à l'air-lift des ouvrages,
un pompage préalable au prélèvement a été réalisé pendant une demi-heure
au débit de 10 m3/heure pour obtenir une eau représentative. Les
analyses ont été faites par le Service Régional de l'Aménagement des
Eaux.
- 12 -
Les résultats sont donnés dans le tableau ci-dessous :
POINT
PARAMETRES
pH en unité pH
Conductivité umho/cm
Turbidité en unité NTU
NH4+ mg/1
N02- mg/1
N03- mg/1
Cl- mg/1
HC03- mg/1
Ca *-
Mg 2-
S042-
Fer ferreux mg/1 de Fe 2~
Manganèse en mg/1 de Mn2+
Oxydabilité au KMn04 mg/1
CANY BARVILLE Piézo amont 22/02/91
7,2
495
18
<0,01
0,02
21,0
30,6
305
111,2
3,8
14,9
1,71
0,19
0,4
CANY BARVILLE Piézo aval 22/02/91
7,2
455
43
0,04
0,03
22,5
27,0
287
101,6
3,8
9,7
1,59
0,07
0,5
- 13 -
Les commentaires sont les suivants :
Les eaux sont bicarbonatées, calcaires mais la teneur diminue
de l'amont vert l'aval (10 mg/1) ce qui se traduit par une baisse de
conductivité.
Les alluvions sont riches en fer et provoquent la turbidité
des eaux (effet des piézomètres).
Il n'y a pas de cause apparente de variation des sulfates, on
peut admettre que la présence de tourbes dans les alluvions fines est un
facteur de l'accroissement de la teneur.
Les données sont typiques des eaux de la craie et n'offrent
rien de particulièrement notable ; il est possible que la réduction de
la teneur en bicarbonate de calcium de la nappe soit liée à la présence
des plans d'eau, mais ceci reste à prouver et cette réduction n'induit
d'ailleurs quasiment aucun impact.
- 14 -
4. PREVISION DES EFFETS DPS A LA CREATION DP PLAN D'EAP
4.1. CALCUL DES COTES DE NAPPE ET DE PLAN D'EAU
4.1.1. Calage du modèle
Un modèle mathématique est un outil qui établit le bilan
hydraulique entre des mailles discrétisant le terrain à partir d'un
certain nombre de paramètres hydrodynamiques caractérisant l'aquifère
(perméabilité, épaisseur, cotes des niveaux d'eau...). Ces mailles
représentent les plus petites parties de terrain où l'on considère ces
paramètres constants.
Il s'agit d'un modèle monocouche en régime permanent. Le
logiciel est le logiciel ASM.
Le domaine hydraulique a été choisi pour encadrer très
largement le secteur d'étude, ceci afin d'être certain que les
modifications des plans d'eau n'entrainent aucun effet sur les limites ;
le secteur d'activité à une longeur de 800 m, le domaine hydraulique a
une longueur de 2000 m.
Le domaine hydraulique recouvre la vallée et il est
limité latéralement par des limites étanches, et en amont et en aval par
des limites à potentiel constant. En effet, la craie sur les versants de
vallée est très peu perméable vis-à-vis de l'aquifère en fond de
vallée ; les débits qui proviennent des plateaux sont négligeables
vis-à-vis de ceux qui transitent dans le fond de vallée. Les limites
amont et aval sont des limites à potentiel constant, c'est-à-dire que
leurs niveaux (+ 12,5 à l'amont, + 6,5 à l'aval) ne sont pas modifiés
par les variations d'étendue des plans d'eau.
- 15 -
Le domaine hydraulique a été discrétisé en 420 mailles
carrées de 50 m de côté. Il faut noter qu'il n'était pas possible de
différencier les 4 plans d'eau (1,2, 3, 4) car leurs cotes sont peu
différentes et influencées par des débits (transitant dans les
canalisations qui les relient) impossibles à chiffrer. On les a donc
simulés comme une seule étendue d'eau.
Le calage du modèle a été réalisé de la façon suivante :
- La perméabilité du terrain a été choisie constante dans
le domaine (k = 0,001 m/s) ; elle a été déduite de la
transmissivité mesurée à l'usine William Saurin (T = 3
X 10-2 m2/sec.) et de l'épaisseur productive de la
nappe (20 m) ; en effet la craie est recouverte par des
alluvions dans tout le site. Au niveau des
ballastières, on a pris une perméabilité de 1,
c'est-à-dire infiniment plus grande que celle de
1'aquifère.
- La pente de la nappe est prise égale à 3 pour 1000,
valeur moyenne donnée par l'atlas hydrogéologique.
La cote moyenne des plans d'eau calculée d'après les
mesures est de l'ordre de + 11,2 NGF ; il s'agit d'un niveau
correspondant à un déficit d'alimentation prononcé de l'hiver 90-91 ;
les 2 graphiques de l'évolution de la nappe (voir figure 3) dans la
vallée montrent bien ce phénomène malgré la recharge plus ou moins
temporaire de la fin 1990. Le site de CANIEL se trouve dans la situation
du piézomètre de VITTEFLEUR. Le modèle a été calé avec une cote de plan
d'eau à + 11,5 NGF soit 0,30 m plus haut, ce qui représente une
situation hydraulique moyenne (1986 - 1989). Cette différence n'influe
pas les résultats obtenus par simulation de l'extension du plan d'eau.
Pour connaître dans les conditions actuelles les résultats, il suffit de
soustraire 0,30 m. Le calage va dans le sens de la sécurité.
FIGURE 3
RELEVES PIEZOMETRIQUES DE LA NAPPE DANS LA VALLEE
Nom de la station : S30 :+035.45m
Numero B . S . S . : 0057.8X.0043
Minimum : 31.66 le 16/ 8/1990
Maximum : 33.72 le 30/03/1988
GRAINVILLE-LA-TEINTURIERE
Nom de la station : S27 :+009.07m
Numero B . S . S . : 0057.4X.0053
Minimum :
Maximum :
7.12 le 08/07/1986
7.97 le 06/12/1988
T" ~r
7.2
7.1 -
T T
85 86 87 aa 89 90 91
VITTEFLEUñ
- 17 -
Il est représenté sur la figure 4. Pour montrer la
représentation spaciale du maillage, et pour lire plus commodément les
cotes, on a juxtaposé la sortie brute de l'ordinateur à une
superposition de cette sortie sur le plan topographique au 1/12 500. On
peut constater que la nappe à l'aval du petit plan d'eau nD 5 a une cote
comprise entre + 10 et + 10,1, et au-delà du bras de rivière entre + 9,5
et + 9,9.
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CALAGE DE MODELE
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FIGURE 4
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- 19 -
4.1.2. Simulation d'écoulement avec l'extension des plans
d'eau
L'extension des plans d'eau revient à mettre en eau libre
environ 1 hectare de terrain mais surtout à mettre en communication deux
points amont-aval distants de 700 m.
Les données sont représentées sur la figure 5. On a les
résultats suivants :
- Le plan d'eau général se trouve à la cote + 11,4 soit
0,20 m plus bas que précédemment ;
- L'influence à l'aval est perceptible dans la zone
couverte par les mailles d'ordonnées 15 à 20 ; au-delà
elle est considérée comme nulle. Dans les mailles
d'ordonnée 20, le niveau remonte de 0,20 m environ
(cotes de la nappe + 10,7 à + 10,9) ; ensuite cette
remontée s'amortit jusqu'à la ligne de mailles n* 15,
soit sur 250 m ;
- A l'amont le drainage est plus prononcé ; ainsi en
bordure de la ballastière, le niveau qui se situait
initialement à la cote + 11,7 se trouve maintenant à la
cote + 11,5 NGF.
On peut conclure qu'à proximité du plan d'eau,
l'extension va provoquer à l'amont et à l'aval une variation de 0,20 m
du niveau de la nappe (rabattement à l'amont, relèvement à l'aval). La
remontée de la nappe se fait sentir jusqu'à environ 250 m dans la
prairie du Hamel.
Comme on se trouve en étiage de nappe, les niveaux
actuels sont en fait entre 0,20 et 0,30 m sous ces cotes calculées.
FIGURE 5
SIMULATION DES ECOULEMENTS AVEC EXTENSION DES PLANS D'EAU
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- 21 -
D'autre part, on n'a pas de cotes topographiques précises
du terrain situé dans la plaine du Hamel ; mais on peut prévoir que le
sol de la prairie sera un peu plus humide qu'actuellement, du fait de
cette remontée, sur une centaine de mètres à l'aval de la base de
loisirs ; il s'agit d'une prairie qui doit être assez souvent inondée en
hiver.
A noter que les simulations ont été réalisées sans rejet
à la rivière ; celui-ci en rivière se traduirait par une baisse des
cotes des plans d'eau ; cette baisse dépend de l'importance du débit.
4.2. ASPECT CHIMIQUE
Cet aspect est traité d'après les études réalisées par le BRGM
en 1985-1987 sur 13 sites en Haute-Normandie et financées par la taxe
parafiscale sur les granulats, les Conseils Généraux de Seine Maritime
et de l'Eure, les Ministères de l'Industrie et de l'Environnement. Il
s'agit de définir l'impact qualitatif des carrières en eau sur les
nappes d'eau souterraine (rapport BRGM 87 SGN 499 HNO).
En effet, la création d'un plan d'eau unique revient à créer
une carrière, donc à mettre en suspension des éléments fins contenus
dans le granulat.
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L'eau de la ballastière (par rapport à la nappe initiale)
subit 3 phénomènes :
- La minéralisation globale va diminuer avec une chute des
eaux en bicarbonate et en calcium par échanges gazeux avec
l'atmosphère par action chimique et les plantes aquatiques.
- Sa charge en matière en suspension et en matières dissoutes
va augmenter (fer et manganèse).
- Du fait de la matière vivante contenue dans le plan d'eau,
les teneurs en nitrates vont décroître, et celles en
amoniac, en nitrites et en matières organiques vont
augmenter.
L' eau de la nappe va subir quelques modifications mineures :
- Accroissement sur le pourtour du plan d'eau des matières en
suspension et du fer ;
- Faibles modifications du sodium, potassium, sulfate,
chlorure, phosphate et germes bactériologiques.
- Réduction des teneurs en nitrates avec toutefois un léger
accroissement des teneurs en NH4.
Ces modifications limitées dans l'espace n'induisent pas une
dégradation de la qualité chimique de la nappe. D'autre part, les
captages d'alimentation en eau potable sont situés au-delà de PALUEL,
donc à plus de 3 km du site et ne supportent aucun risque de dégradation
du fait de ces travaux.
- 23 -
5. CONCLUSIONS
L'étude a montré que la transformation de 5 plans d'eau existants
en un plan d'eau unique ne modifie la piézométrie que faiblement à
l'amont et à l'aval (+ ou - 0,20 m), et qu'au-delà de 250 m en aval la
remontée du niveau de la nappe est amortie totalement.
Les eaux de type souterraines sont bicarbonatées-calciques et
l'ouverture d'un plan d'eau unique ne va induire une réduction de la
minéralisation totale que dans un domaine limité à l'aval du site, sans
nuire d'autre part à la qualité de la nappe dans la vallée à l'aval du
site et aux captages d'alimentation en eau potable existants autour de
PALUEL.