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KAYSERSBERG - USINE D'ARRABLOY (LOIRET)

ETUDE DE FAISABILITE DU CAPTAGE DES EAUX SOUTERRAINES DU VAL

par P. ROQUES et Daniel ROUSSELOT

R 33876 CRN AS/91 NOVEMBRE 1991

BRGM-CENTRE Avenue de Concyr - BP 6009

A5060 ORLEANS CEDEX 2 Tél. : 38.64.37.37

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P. ROQUES, D. ROUSSELOT 1991 KAYSERSBERG - USINE D'ARRABLOY (LOIRET) - ETUDE DE FAISABILITE DU CAPTAGE DES EAUX SOUTERRAINES DU VAL R 33876 CEN 4/S91 17 pages dont 9 figures, et 2 annexes

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Rapport n" : R 33876 CEN AS/91

Opération n* : 93.158.20570

Contrat n* :

BRGM

KAYSERSBERG - USINE D'ARRABLOY (LOIRET)

ETUDE DE FAISABILITE DU CAPTAGE DES EAUX SOUTERRAINES DU VAL

KAYSERSBERG (M. PHILIPPE) Auteurs : P. ROQUES R 33876 CEN 4S/91 D. ROUSSELOT PR N* 93.158.20570

RESUME

BUT

La Société KAYSERSBERG souhaite connaître la faisabilité d'alimenter en eau le process de son usine d'Arrabloy (Loiret) à partir de forages captant les eaux souterraines du Val à proximité de ses installations actuelles, dont la productivité s'avère tout juste suffisante en étiage de la Loire par suite de colmatage.

OBJET

Le BRGM dans ce cadre a été chargé de :

. Recueillir le maximum d'informations hydrogéologiques en amont et en val du site en complément aux données déjà en notre possession, en particulier en suivant, avec l'autorisation de l'exploitant, les niveaux des forages de la ville de Gien situés directement en amont.

. Réaliser des profils hydrogéologiques prévisionnels perpendiculaires à la Loire, et fournir une fourchette de transmissivité des alluvions et de la craie.

. Dresser un avant projet sommaire des captages si la faisabilité du projet apparaît satisfaisante.

. Etablir dans ce cas, un programme de reconnaissance détaillé et chiffré, dont les résultats permettront de préparer l'avant projet détaillé des captages d'exploitation.

RESULTATS

En raison de la faible épaisseur mouillée des alluvions à l'étiage de la Loire C 3 m) et de leur perméabilité modeste, le captage par forage des seules alluvions n'est pas réalisable.

Au vu des enregistrements de niveau effectués sur les forages de Croix Méry de la ville de Gien, le captage de la craie peut être envisagée, en notant toutefois que la ressource susceptible d'être extraite de cette formation ne peut qu'apporter une solution partielle à la question posée, la place disponible n'autorisant que la réalisation de 2 à 3 stations d'exploitation.

PROLONGEMENTS

En conséquence, il est :

. proposé un programme de reconnaissance limité à une station d'essai comportant un forage de 20 m captant la craie et trois piézométres.

. suggéré parallèlement de tester la productivité du bac en béton poreux et d'analyser la teneur des matières en suspension des eaux extraites.

Outre ce résumé, ce rapport contient 17 pages dont 9 figures, et 2 annexes

TABLE DES MATIERES

1 - INTRODUCTION 1

1.1 - RAPPEL 1 1.2 - BUT 1 1.3 - OBJET 4

2 - CONTEXTE GEOLOGIQUE 5

3 - HYDROGEOLOGIE 9

3.1 - PIEZOMETRIE 9

3.2 - PERMEABILITE DES ALLUVIONS 9 3.3 - PERMEABILITE DE LA CRAIE 9 3.4 - PRODUCTIVITE 9

4 - FAISABILITE DU CAPTAGE PAR FORAGE DES EAUX DU VAL 14

5 - PRISE EN LOIRE 15

6 - MONTANT ESTIMATIF DES TRAVAUX DE RECONNAISSANCE 16

6.1 - STATION D'ESSAI 16 6.2 - TEST DE PRODUCTIVITE DU BAC DE BETON POREUX 16

7 - CONCLUSIONS 17

Liste des figures Figure 1 : Plan de situation Figure 2 : Site de captage et de rejet des eaux Figure 3 : Coupe géologique forage FI La Croix Méry Figure 4 : Coupe géologique forage F2 La Croix Méry Figure 5 : Coupe géologique forage F2 Val de la Fontaine Figure 6 : Localisation et environnement - Echelle 1/25.000 Figure 7 : Niveaux d'eau forage FI La Croix Méry Figure 8 : Niveaux d'eau forage F2 La Croix Méry Figure 9 : Coupe schématique hydrogéologique du val

Liste des annexes

Annexe 1 : Situation de la station d'essai

Annexe 2 : Coupe de la prise en Loire actuelle

1

1 - INTRODUCTION

1.1 - Rappel

En 1980, la ville de Gien a confié au BRGM l'étude de la faisabilité de la réalisation d'un captage dans le Val pour alimenter en eau industrielle l'usine BEGHIN SAY (KAYSERSBERG) dont l'implantation était projetée sur la commune (rapport BRGM 80 SGN 291 CEN).

L'étude a orienté le projet vers une galerie filtrante. Une tranchée d'essai a été réalisée en septembre-octobre 1980 sur les francs bords de la Loire mis à disposition de la commune (rapport BRGM 80 SGN 663 CEN).

Les essais réalisés ont confirmé que les besoins en eau pour la première tranche et a fortiori pour la deuxième ne pourraient être satisfaits à partir d'une simple tranchée filtrante dans les alluvions à l'étiage du fleuve.

Il fut donc décidé de prolonger cette installation par une tranchée drainante creusée jusque sous le niveau de la Loire.

En septembre 1990, une prise en Loire directe, équipée d'un filtre à sable en tête, fut réalisée et raccordée directement par une galerie drainante à la station de pompage sur proposition S0GREAH. Cette prise se serait colmatée par un développement de micro-organismes derrière le filtre à sable.

En conséquence, en périodes d'étiage prononcé de la Loire telles que celles venues en 1989-1990-1991, la production d'eau est tout juste suffisante pour le fonctionnement normal de l'usine, dont les besoins sont de l'ordre de 400 m3/h sur 12 heures, mais qui pourraient doubler dans l'avenir après extension de l'usine.

1.2 - BOT (figures 1 et 2)

La Société KAYSERSBERG (figure 1) projette de s'affranchir des problèmes de colmatage, en captant les eaux souterraines (alluvions et/ou craie) du Val à proximité du puits de collecte actuel (figure 2) où seraient dirigées les eaux extraites.

Rapport BRGM N* R 33876 CEN AS/91 - NOVEMBRE 1991

2

FIGURE 1 PLAN DB SITUATION

* CAPTAGE EN LOIRE

Rapport BRGM N* R 33876 CEN 4S/91 - NOVEMBRE 1991

3

FIGURE 2 SITE DE CAPTAGE ET DE REJET DES EAUX

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STATION

Rapport BRGM N" R 33876 CEN 4S/91 - NOVEMBRE 1991

4

1.3 - Objet

Le BRGM dans ce cadre a été chargé de :

. Recueillir le maximum d'informations hydrogéologiques en amont et en val du site en complément aux données déjà en notre possession, en particulier en suivant, avec l'autorisation de l'exploitant, les niveaux des forages de la ville de Gien situés directement en amont,

. Réaliser des profils hydrogéologiques prévisionnels perpendiculaires à la Loire, et fournir une fourchette de transmissivité des alluvions et de la craie.

. Dresser un avant projet sommaire des captages si la faisabilité du projet apparaît satisfaisante.

. Etablir dans ce cas, un programme de reconnaissance détaillé et chiffré, dont les résultats permettront de préparer l'avant projet détaillé des captages d'exploitation.


5

2 - CONTEXTE GEOLOGIQUE (Figures 3, 4 et 5)

Le substratum de la région est constitué par les formations crayeuses du Turonien (Crétacé supérieur) subhorizontales. Les failles qui peuvent couper ces formations n'ont pas été mises en évidence à proximité du site à étudier.

Dans la vallée de la Loire, le massif alluvial qui s'est mis en place sur un substratum d'érosion présente des épaisseurs faiblement variables de 7 à 10 m.

Au droit du site, lors de la réalisation de la tranchée d'essai (rapport BRGM 80 SGN 633 CEN), une coupe précise des alluvions a été dressée :

0 - 2,5 m - Sable fin 2,5 - 4,8 m - Graviers grossiers, décimétriques à millimétriques 4,8 - 8,0 m - Sables millimétriques plus plus ou moins argileux accom

pagnés de quelques graviers centimétriques

En amont, au forage FI de la Croix Méry, la base des alluvions se situe à 7 m (figure 3).

Au forage F2 de la Croix Méry, la base des alluvions se situe à 9,8 m (de 5,20 à 9,80 m le banc de silex et graviers est mélangé à des sables) (figure 4).

En aval du forage F2 du Val de la Fontaine, la base des alluvions se situe vers 7 m (figure 5).

La craie sous-jacente se présente généralement sous un faciès marneux. Elle peut être par endroits plus ou moins fissurée. Au-delà d'une vingtaine de mètres, elle devient très marneuse voire plastique.

Rapport BRGM N« R 33876 CEN 4S/91 - NOVEMBRE 1991

6 FIGURE N 5

Commune

Lieu-dit

GIEN

LA CROIX MERY

N classement :

Désignation

0432-2X-0013

FI

COUPE LITHOLOGIQUE COUPE TECHNIQUE 0 -

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SABLE FIN BRUNATRE ET LIMONEUX

2.00

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7.00

CRAIE BLANCHE TRAÇANTE

SILEX BLONDS FONCES TRES OURS

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11.80

CRAIE BLANCHE DEMI TENDRE TRAÇANTE

CRAIE BLANCHE PLUS GRUMELEUSE

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1.00

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10.50

Tub« acltr 720 m m

14.50 Battao« BOO m m

Tí épln« 720 m m centreurs )

OATE(S) D'EXECUTION

Début : 01/01/69

Fin : 30/03/65

LOCALISATION

X : 625.500 km

Y : 296.700 km

Z sol : 126.00 m

R a D D O r t RRf.M N» R ITftTA PPM ' c / Q l M n u c M n o w 1QQ1

7 FIGURE N 4 Commune Lieu-dit

: GIEN : LA CROIX MERY

N classement Designation

0432-2X-0082

F2

COUPE LITHOLOGIQUE COUPE TECHNIQUE

10

20

40

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SABLE ET GRAVILLONS

SABLE GROSSIER ET SILEX

BANC OE SILEX ET GRAVIERS MELANGES AU SABLE

CfÛJÊ MARNEUSE ÇRÎS< ..CRAjf.GfjISE.Ö.SiLÄ

CRAIE COMPACTE AVEC SILEX

CRAIE MARNEUSE GRISATRE

0.80 t.00

9.30

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îa.ao

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Tub« iclir 800 m m Battaga 1080 m m Claantatlon d« 0.00 i 8.90 m

— Masa if filtrant ( [ m m

7.30

8.50

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12.00

Tip In« 600 m m 2 cantreura l

Battag« 800 m m Massif filtrant ( J m m

19.60

24.00

DATE (S) D'EXECUTION

Début : 01/06/74

Fin 28/06/74

LOCALISATION

X : 625.415 k«

Y : 296.550 km

Z sol : 126.00 n


8 FIGURE N S Comuna : 6IEN Liau-dit : YAL DE LA FONTAINE

N classement Designation

0432-2X-00B7

F2

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COUPE LXTHOLOGIQUE

TERRE SABLEUSE

SABLE FM lALUMONS)

COUPE

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10.

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» O S SILEX AVEC AR8ILE SABLEUSE ET CRAIE

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U.M

CRAIE n SILEX ROSES ET NOIRS

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CRAIE AVEC SILEX {POCHES O'ARSILEJ

SILEX NOIRS AVEC AR0ILE ET CRAIE SRI8E STRATIFIE

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TECHNIQUE

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Retarr 1000 m m Tubo kior S M m m

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Tub« Klor 380 m m — ' C r é o l M 800 m m

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Crfelnc 3S0 m m 1 Teantrture J

Crtolnt 800 m m I Zcantraura J

Rotary 780 m m

DATE (S) 0 ' E X E C U T I O N

Début : 0 1 / 0 1 / 8 4

Fin : 0 1 / 0 2 / 8 4

LOCALISATION

X : 6 2 3 . 3 7 8 kl

Y : 2 9 7 . 8 7 8 kn

Z SOI : 128 .00 •

28.00

30.00

Rapport BRGM N' R 33876 CEN AS/91 - NOVEMBRE 1991

9

3 - HYDROGEOLOGIE (figures 6, 7, 8 et 9)

3,1 - Piézométrie

Le niveau de l'eau dans la nappe est très directement fonction du niveau de la Loire.

Au droit du site, on peut considérer que le niveau de la nappe se confond pratiquement avec celui de la Loire en l'absence de prélèvement comme l'ont montré en 1980 les mesures simultanées du niveau de la Loire et du niveau de la nappe.

Le 8.9.1991 ont été mesurés les niveaux d'eau des puits accessibles en bordure de la D952, à savoir les puits n* 432.2.23 et 432.2.25 (figure 3) qui ont été forés jusqu'à la base des alluvions. Dans le premier, il restait 0,70 m d'eau (cote approchée 121,70), le second était sec (cote approchée < 121,50). A cette époque on en conclut que l'apport par le coteau était quasi nul.

3.2 - Perméabilité des alluvions

La perméabilité générale des alluvions est de l'ordre de 8.10~* m/s sur le site. Transmissivité à l'étiage ~ 2,4.10"° ma/s.

3.3 - Perméabilité de la craie

La transmissivité de la craie très approchée par les rabattements spécifiques enregistrés sur les forages de Croix Méry se situe entre 5.10-A m2/s (sur FI) à 3.10"3 m2/s (sur F2).

La perméabilité est évaluée entre 5.10~s et 3.10~* m/s.

3.4 - Productivité

Pour juger de la productivité de la craie, les niveaux d'eau ont été enregistrés du 1er au 8 août 1991 (figures 7 et 8) en période de très basses eaux sur les forages de la Croix Méry.

Sur le forage F2, il apparaît que le débit de 90 m3/h peut être maintenu de façon quasi continu avec un rabattement de 4 m, par contre sur le forage FI, le rabattement ne se stabilise pas à un débit de 30 m3/h ; toutefois, le rabattement au bout de 12 h n'excède pas 9 m.

Si l'on note sur Fl une légère remontée de la nappe, consécutivement aux arrêts de pompage sur F2, celle-ci demeure faible < 0,5 m.

Une représentation hydrogéologique du Val est donnée figure 9;

Rapport BRGM N° R 33876 CEN 4S/91 - NOVEMBRE 1991

10

FIGURE 6 focalisation et environnement

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Captage AEP

Station de captage en Loire

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Craie

débit 30 m /h

1 2 flou 1991

8

FORAGE AEP GIEN : CROIX MERY FI

FIGURE 8

— Craie

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FORAGE REP GIEN : CROIX MERY F2

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14

4 - FAISABILITE Dû CAPTAGE PAR FORAGE DES EAUX DU VAL

(figure annexe 1)

La faible tranche d'eau dans les alluvions en étiage de la Loire (~ 3 m) et leur faible perméabilité ne permet pas leur captage, seules, par forage.

Un forage captant la craie est possible sans nuisance pour les captages de Croix Méry (influence calculée sur les rabattements dans ces forages négligeable). Le débit que l'on peut espérer est toutefois relativement faible, peut être une cinquantaine de m3/h, avec une influence non négligeable sur le fonctionnement des tranchées filtrantes et drainantes dès lors que le forage serait situé à leur proximité à moins de 100 m.

En conséquence, nous proposons de limiter le programme de reconnaissance à une station d'essai comportant un forage de 20 m captant la craie réalisé sur le chemin à proximité de la station de rejet et de 3 piézo-mètres de 10 m, 2 situés entre le forage et la station de pompage et 1 situé au Nord.

Il est prévu sur le forage un pompage de 12 heures au débit maximum, et une acidification suivie d'un nouveau pompage de 12 heures.

Ce programme permet de fixer avec précision la productivité de la craie au droit du site et l'influence du pompage sur l'environnement, sachant que la solution captage de la nappe ne peut apporter qu'une solution partielle au problème posé, et qu'il n'est envisageable, étant donné la place disponible, que la réalisation de 2 à 3 stations d'exploitation, l'une qui serait située à l'emplacement de la station de reconnaissance, une seconde à une centaine de mètres en aval, la troisième à une centaine de mètres au Nord de la station de pompage.


15

5 - PRISE EN LOIRE (figure annexe 2)

Dès lors qu'il apparaît peu vraisemblable que le captage de la nappe du Val (alluvions/craie) puisse fournir la totalité du débit souhaité, sauf à multiplier les stations de pompage, en supposant pouvoir disposer de la place nécessaire, la recherche d'une solution satisfaisante de prise des eaux de la Loire doit être, à notre sens, parallèlement poursuivie.

Partant du constat que :

- les tranchées drainante et filtrante à l'amont ont perdu de leur efficacité surtout en étiage où le drain se trouve partiellement dénoyé et aéré, ce qui contribue à favoriser leur colmatage

- l'alimentation gravitaire à partir de la Loire à travers le bac poreux rempli de sable s'est révélée rapidement insatisfaisante par suite de pertes de charges à l'arrière du bac par colmatage par les microorganismes

il semble qu'il faille, tout au moins pour répondre aux besoins à terme, se diriger vers une prise directe en Loire avec traitement de l'eau pour éliminer les matières en suspension.

Toutefois, nous suggérons de tester le volume qui pourrait être extrait du bac poreux après l'avoir débarrassé de son sable, et d'en analyser les matières en suspension. Ceci est proposé dans le but de vérifier ce que le bac permet effectivement de laisser passer en provenance de la Loire : plusieurs centaines de m3/h ? (colmatage devant le bac ?) et si oui, de calculer une station de traitement des matières en suspension de dimensions beaucoup plus réduites que celles d'une station traitant directement les eaux de Loire.


16

6 - MONTANT ESTIMATIF DES TRAVAUX DE RECONNAISSANCE (H.T.)

6.1 - Station d'essai ...

Amenée-repli du matériel de forage 8.000 F

Forage de reconnaissance à la craie (de 20 m) 26.000 F

3 Piézomètres de 10 m 27.000 F Suivi géologique et interprétation 5.000 F Pompage de 12 heures 7.200 F Acidification (1) 8.000 F Pompage de 12 heures (1) 7.200 F Suivi pompage et interprétation 10.000 F

98.400 F

(1) Phases déclenchées seulement si amélioration de productivité minium

L'exécution des travaux de reconnaissance suppose que les autorisations nécessaires pour l'accès.

6.2 - Test de productivité du bac de béton poreux

Pompage à 100, 200, 400 m3/h maximum pendant 8 heures chacun 12.000 F

Suivi des pompages, prises d'échantillons, analyses, interprétation 18.000 F

30.000 F

L'exécution des travaux suppose que le bac a été vidé de son sable.


17

7 - CONCLUSIONS

A proximité du puits actuel situé sur les francs-bords de la Loire qui capte les eaux en provenance de la Loire, au travers, d'une part, d'une tranchée drainante-tranchée filtrante, et d'autre part, d'un bac filtrant-tranchée filtrante, l'épaisseur des alluvions est de l'ordre de 8 m.

L'épaisseur mouillée de ces alluvions en très basses eaux de la Loire est de l'ordre de 3 m, leur perméabilité ne permet pas de réaliser leur captage par forage.

Le captage de la craie peut être envisagé au vu des résultats des enregistrements de niveaux effectués, sur les forages de Croix Méry de la ville de Gien, en notant toutefois que la ressource susceptible d'être extraite de cette formation ne peut qu'apporter une solution partielle à la question posée, sauf devoir multiplier les stations de pompages, à supposer alors que la maîtrise des sols puisse être obtenue.

Aussi est-il proposé un programme de reconnaissance limité à une station d'essai comportant un forage de 20 m captant la craie et trois piézomè-tres.

Le montant global de la reconnaissance est estimé à 98.400 F HT.

Dans la mesure où, à notre sens, la recherche d'une solution satisfaisante de prise en Loire doit être provisoire, nous suggérons de tester la productivité du bac en béton poreux et d'analyser la teneur des matières en suspension des eaux extraites, dans le but d'aboutir à une solution moins onéreuse qu'une prise d'eaux brutes en Loire avec station lourde de traitement.

Le montant du test de productivité est estimé à 30.000 F HT.


ANNEXE 1

Situation de la station d'essai (et des éventuelles stations d'exploitation)

Coupes prévisionnelles du forage et des piézomètres


Commune Lieu-dit

: GIEN

• STATION D'ESSAI

N classement

Désignation 0432-2X-0999

FOflAGE

COUPE LITHOLOGIQUE COUPE TECHNIQUE

10.

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6R0S SILEX AVEC AR8ILE ET CRAIE

18.00

CRAIE AVEC SIEX NOIRS

Tubo aeltr 218 m m e= 8 » t U M 390 m m

8.00

Tubo aclor 178 m m 9.00

10.00

Ïéplrw 178 m m 2 controura ) F.f. 211 m m

Kwolf filtrant T T - 12 fmm

18.00

Tut« ocltr 178 m m


Début : 01/12/91

Fin : 31/01/92

LOCALISATION

X : 623.000 km

Y : 297.000 km

Z sol : 125.00 m

PIEZOMETRIE

NS/801

Rep/sol:

Z rep.

Cote plézo

4.00 m

0.50 m

125.50 m

121.00 m

Commune Lieu-dit

: GIEN

" STATION D'ESSAI

N classement

Désignation

0432-2X-0998

P 1

COUPE HTHOLOGIQUE

10L

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SABLE FIN

ORAVIERS 8R033IERS

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SABLES PLUS OU MOINS AMI LEUX AVEC MUES »RAVIERS

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6R0S SILEX AVEC CRAIE

COUPE TECHNIQUE

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Crépln« 00 m m Crépir* 160 m m Massif mtrtnt ( Jmm


Début : 01/12/91

Fin : 31/01/92

LOCALISATION

X : 623.OSO ka

Y : 297.000 kB

z sol : 129.00 m

ANNEXE 2 Coupe de la prise en Loire actuelle

Rapport BRGM N" R 33876 CEN 4S/91 - NOVEMBRE 1991

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