Le forage d’eau : de la conception à la réalisation

Intervenants : Eric GARROUSTET et Laurent PYOT

La conception : étapes clefs

• Expression du besoin

• Contexte hydrogéologique

• Contexte environnemental

• Dimensionnement du forage

• Rédaction d’un CCTP

Rôle du BET spécialisé

Expression du besoin

• Usage ?

• Débit de pointe ?

• Répartition du volume exploité sur une année ?

• Durée d’exploitation projetée ?

• Situation ?

Exigences quantitatives et qualitatives à satisfaire et contraintes éventuelles à anticiper

Contexte hydrogéologique

• Sources : – Données régionales : cartes géologiques, topographiques, publications…

– Données locales : Infoterre-BSS, ADES, archives…

– Données géologiques de surface observée sur le terrain

– Consultation diverses : services de l’état, exploitants etc…

• Objectifs – Définir la coupe géologique attendue au droit du site

– Evaluer les paramètres hydrodynamiques des aquifères

– Comprendre le fonctionnement hydrogéologique du secteur : bilan hydrogéologique : alimentation et drainage des nappes

Contexte hydrogéologique

Contexte hydrogéologique

site

Contexte hydrogéologique

site

Contexte environnemental

• Thèmes recherchés : – Exploitation des eaux souterraines alentours

– Milieux naturels protégés

– Risques naturels

– Historique de pollutions éventuelles,

– Cadre réglementaire : SDAGE et SAGE, ZRE…

• Objectifs – Définir quels sont les enjeux environnementaux du secteur afin de concevoir un

projet d’exploitation d’eau souterraine respectueux de l’environnement d’une part et a priori non vulnérable d’autre part

Contexte environnemental

Dimensionnement du forage

Crépines

Ø Foration

Ø

Equipement

Cimentation

Bouchon

argile

Gravier filtre

• Les constituants du forage

Dimensionnement du forage

• Les documents de référence principaux – Arrêté interministériel du 11 septembre 2003 relatif à la rubrique 1.1.1.0 de la

nomenclature eau du code de l’environnement

Principe essentiel : forages ne doivent pas constituer des vecteurs de pollution depuis la surface et entre nappes,

– Norme NF X 10-999 Réalisation, suivi et abandon d’ouvrages de captage ou de surveillance des eaux souterraines réalisés par forage

Exigences environnementales en forage d’eau

Règles de l’art et méthodologie technique en termes de réalisation

Dimensionnement du forage

Source : BRGM

Dimensionnement du forage

• 1) choix de l’aquifère cible – quantitatif : doit fournir le débit recherché de manière pérenne

– qualitatif : doit présenter une eau de qualité compatible avec l’usage

– Environnemental : forage ne doit pas engendrer un impact sensible néfaste sur l’environnement

Première indication sur la profondeur

du forage

Dimensionnement du forage • 2) Choix des matériaux

Matériaux Avantages Limites

PVC Léger Disponible Non sensible à la corrosion Rapide à mettre en œuvre Bon marché

« Fragile » Limité aux diamètres modérés Faible % ouverture

ACIER Robuste Large gamme de crépine et de diamètre Bons coefficient ouverture Abordable

Sensible à la corrosion

INOX Robuste Très large gamme de crépine et de diamètre Bons coefficient ouverture Peu sensible à la corrosion

Délai de fourniture Prix

Dimensionnement du forage • 3) Choix du type de crépine

Source : Johnsonscreens

Dimensionnement du forage • 4) Définition de l’ouverture des

crépines et du massif filtrant – Suppose de connaître la granulométrie

du terrain

– Application de différentes méthodes empiriques

– Objectif : compromis idéal entre limitation des venues de fines et performance de l’ouvrage en termes de pertes de charge

Source : Johnsonscreens

Dimensionnement du forage • 5) Evaluation du

comportement de l’ouvrage – Evaluation du rabattement

maximal admissible

– Définit les pertes de charge totales acceptables dans l’ouvrage

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 20 40 60 80 100

Co

te (

m N

GF)

Flot (%)

Micromoulinet P3

K # 2,06.10-3 m/s

K ≤ 1,25.10-4 m/s

K # 4,49.10-3 m/s

K # 3,49.10-4 m/s

K # 3,23.10-3 m/s

K # 1,29.10-3 m/s

K # 1,57.10-4 m/s

K # 7,10.10-6 m/s

K ≤ 1,06.10-4 m/s

Haut des crépines

Dimensionnement du forage

Rabattement de la nappe dans un puits – notions de pertes de charges

Dimensionnement du forage

– Calcul des pertes de charge linéaires : caractéristiques de l’aquifère et du diamètre

– Application de méthode analytique ou numérique

Dimensionnement du forage

– Calcul des pertes de charge quadratiques : caractéristiques du forage, de l’aquifère immédiat et du diamètre

– Application de méthode empirique :

Respect d’une vitesse d’entrée d’eau dans les crépines < 3 cm/s ou moins

Formule de Sichardt

Approche statistique

Dimensionnement du forage

– Ajustement de la longueur et du diamètre de la partie captante

– Calculs initiaux permettent de vérifier la performance du forage

– Permettent également de disposer d’éléments de comparaison pour juger de la qualité du forage lors des tests de réception.

Dimensionnement du forage • 6) Etablissement de la coupe technique

définitive – Définition des diamètres de foration de la partie captante et

de l’avant-trou éventuel : cf norme ;

– Vérification que les diamètres choisis permettent de mettre en place les équipements souhaités (pompes, capteurs etc…)

– Calculs de résistance à l’écrasement : fournisseur

Source : Johnsonscreens

Rédaction d’un CCTP

• Coupe technique et géologique prévisionnelle

• Conditions d’intervention et d’exploitation – Planning

– Type de machine utilisable (poids, encombrement)

– Longueur des éléments maximale (hauteur sous plafond)

– Type de raccords (impacte le délai)

– Autre : remise en état, fluide, déchets…

• Critères et procédures de réception – Protocole de développement

– Essais d’eau à réaliser, pompage par palier…

– Diagraphies (CBL, micro-moulinet, caméra…)

La réalisation : étapes clefs

• D.IC.T

• Commandes des fournitures

• Installation de chantier

• Réalisation du forage

• Développement du forage

• Essai de pompage

• Compte rendu de travaux Le foreur

Etablissement des D.I.C.T. Visite du site Détermination de la zone de forage

D.I.C.T

Suivant les données du CCTP , consultation des fournisseurs, passation des commandes et mise au point du planning de travaux : -tubage acier -ciment -crépines -massif filtrant

Etablissement des commandes

Présentation et visite du site avec le responsable du chantier - Implantation du forage - Alimentation en eau - Point de rejet des eaux d’exhaures

Installation de chantier

Phase 1 - Foration - Mise en place du tubage - Cimentation annulaire

Réalisation du forage

Phase 2 - Foration - Mise en place de la crépine - Mise en œuvre du massif filtrant - Mise en eau claire de l’ouvrage

Réalisation du forage

- Nettoyage de l’ouvrage par air lift - Développement mécanique et/ou chimique - Pompage de développement

Développement du forage

- Pompage par paliers - Pompage de longue durée

Essai de pompage

- Mise en sécurité du forage - Nettoyage et repli de l’atelier de forage

Repli

Compte rendu de travaux