RECHERCHE D'EAU SOUTERRAINE COMPTE RENDUDESTRAVAUX RÉALISÉS
RÉSULTATSOBTENUS R35551 BRE4S/92
BRE92-32 Mai1992
RECHERCHE D'EAU SOUTERRAINE COMPTE RENDUDESTRAVAUX RÉALISÉS
RÉSULTATSOBTENUS R35551 BRE4S/92
BRE92-32 Mai1992
RESUME
A lademande dc l'AssociationSyndicale librede Poulrinou, àBohars (29),un forageprofond dc 106 m a été réalisé cn
juillet
1990 pouressayer de mettre en évidence dc l'eau dc bonne qualité, cn remplacement du captage dePoulrinou, prochede l'endroitforé, oùlaconcentration cnnitrate atteintou dépasse 80mg/l.Le sondage réalisé ayant atteint ses objectifs, avec un débit instantané de 13 m^/hcurc ct une teneurcn nitrate dc 20 mg/l en
fin
de foration,il
a été aménagé et équipé cn forage, l'espace annulaire étant cimenté surles22premiersmètres.Un pompage d'essai de deux mois a montré queles possibilités de production, sur lesquelles subsistentdesdoutesétaientlargement suffisantespourassurerlesbesoinsdcl'Association. Par contre,les phénomènes dedénitrificationenprofondeur,identifiéspendantla foration semblent
serévéler insuffisantspour provoquer ladisparitiondesnitrates.
RESUME
A lademande dc l'AssociationSyndicale librede Poulrinou, àBohars (29),un forageprofond dc 106 m a été réalisé cn
juillet
1990 pouressayer de mettre en évidence dc l'eau dc bonne qualité, cn remplacement du captage dePoulrinou, prochede l'endroitforé, oùlaconcentration cnnitrate atteintou dépasse 80mg/l.Le sondage réalisé ayant atteint ses objectifs, avec un débit instantané de 13 m^/hcurc ct une teneurcn nitrate dc 20 mg/l en
fin
de foration,il
a été aménagé et équipé cn forage, l'espace annulaire étant cimenté surles22premiersmètres.Un pompage d'essai de deux mois a montré queles possibilités de production, sur lesquelles subsistentdesdoutesétaientlargement suffisantespourassurerlesbesoinsdcl'Association. Par contre,les phénomènes dedénitrificationenprofondeur,identifiéspendantla foration semblent
serévéler insuffisantspour provoquer ladisparitiondesnitrates.
SOMMAIRE
CHOIX
DES SITESFAVORABLES-LOCALISATION
DUSONDAGE 1SONDAGE DE RECONNAISSANCE-
FORAGE
D'ESSAI 1Venuesd'eau ". /. 2
Qualitédel'eau : teneursen
nitrate
2Aménagementdusondage enforage 3
POMPAGE D'ESSAI -PRÉSENTATION 4
POSSIBILITÉS D'EXPLOITATION
6Qualité del'eau 7
LISTE DES CARTES
Cariedesphotolinéamcntsdu secteurde
Poulrinou
cn Bohars 1LISTE DES GRAPHIQUES
Graphique récapitulant l'évolutiondesdébits,desteneursen
nitrate
ct deladuretédelaroche avecl'approfondissement 3
Graphique- pompages d'essai 4
RapportBRGMR35.551 -BRE 4S92
SOMMAIRE
CHOIX
DES SITESFAVORABLES-LOCALISATION
DUSONDAGE 1SONDAGE DE RECONNAISSANCE-
FORAGE
D'ESSAI 1Venuesd'eau ". /. 2
Qualitédel'eau : teneursen
nitrate
2Aménagementdusondage enforage 3
POMPAGE D'ESSAI -PRÉSENTATION 4
POSSIBILITÉS D'EXPLOITATION
6Qualité del'eau 7
LISTE DES CARTES
Cariedesphotolinéamcntsdu secteurde
Poulrinou
cn Bohars 1LISTE DES GRAPHIQUES
Graphique récapitulant l'évolutiondesdébits,desteneursen
nitrate
ct deladuretédelaroche avecl'approfondissement 3
Graphique- pompages d'essai 4
RapportBRGMR35.551 -BRE 4S92
CHOIX DES SITES FAVORABLES - LOCALISATION
DUSONDAGE
L'examendes photographiesaériennes apermisdc
définir
les «photolinéamcnts correspondant auxhypothèsespouvantêtrefaitessur lafracturation du sous-sol.Cartedesphotolinéamentsdu secteurdePoulrinou enBohars éch. 1/25000.
D'un pointdevue statistique,danslesecteur(granitesduNordFinistère),lesdirections lesplus productives sont les directions NW-SE et Est-Ouest. Le captage, situé à proximité de deux linéamentsayantcesdirectionsestdonc,apriori,unemplacementassez favorable.
A
proximité relative, divers croisements de ces deux directions existent, notamment à 250 m àl'Est
du captageetà450m au Nord-Ouest. Compte tenudesdifficultésd'accès, le sondage n'apu être implanté exactementàuneintersectiondelinéaments,maisil
enestrestétrèsproche.SONDAGE DE RECONNAISSANCE-FORAGE D'ESSAI
Un seul sondage a été réalisé (juillet 1990, Entreprise PRISER). L'association ayantjugé que ses résultatsétaientsuffisammentintéressants,
il
a étééquipéenforaged'essai.Le sondage a été descendu
jusqu'à
106 m deprofondeur,
dans du granite, La vitesse d'avancementdel'outil
étaitdel'ordrede 10à 18' pourunebarredeforation;
àpartirdc91 m, le granite estdevenu plus massifct compact,lavitesse d'avancement a fortement ralenti (28 àCHOIX DES SITES FAVORABLES - LOCALISATION
DUSONDAGE
L'examendes photographiesaériennes apermisdc
définir
les «photolinéamcnts correspondant auxhypothèsespouvantêtrefaitessur lafracturation du sous-sol.Cartedesphotolinéamentsdu secteurdePoulrinou enBohars éch. 1/25000.
D'un pointdevue statistique,danslesecteur(granitesduNordFinistère),lesdirections lesplus productives sont les directions NW-SE et Est-Ouest. Le captage, situé à proximité de deux linéamentsayantcesdirectionsestdonc,apriori,unemplacementassez favorable.
A
proximité relative, divers croisements de ces deux directions existent, notamment à 250 m àl'Est
du captageetà450m au Nord-Ouest. Compte tenudesdifficultésd'accès, le sondage n'apu être implanté exactementàuneintersectiondelinéaments,maisil
enestrestétrèsproche.SONDAGE DE RECONNAISSANCE-FORAGE D'ESSAI
Un seul sondage a été réalisé (juillet 1990, Entreprise PRISER). L'association ayantjugé que ses résultatsétaientsuffisammentintéressants,
il
a étééquipéenforaged'essai.Le sondage a été descendu
jusqu'à
106 m deprofondeur,
dans du granite, La vitesse d'avancementdel'outil
étaitdel'ordrede 10à 18' pourunebarredeforation;
àpartirdc91 m, le granite estdevenu plus massifct compact,lavitesse d'avancement a fortement ralenti (28 à30' parbarre). Dans ces conditions, les probabilités de rencontrerde nouvelles arrivées d'eau pluscnprofondeurparaissantlimitées,lestravauxontété arrêtés.
Venues d'eau
L'eau estarrivée à faibleprofondeur; à 15,3 m, ledébit instantané exhaure par
l'air
comprimé était de 5 m^/heurc. 11 est resté stable jusqu'à 68 mètres de profondeur, sans augmentation malgrélatraverséed'horizonstendresctdczonesparaissantfacturées,notamment vers 35mdc profondeur.A
68 mètresledébit instantanéaaugmentéet est passéà9m^/heurc ;une nouvelle augmentation aétéobservéeà79m(11 m^/heurc). Ona ensuite mesuré 11,5m^/h
à 91 m, 12,6 m^/h à 98 m et 13 m^/heure enfin d'ouvrage,
à 106 m dcprofondeur,
mais ces augmentationssemblentplutôtcorrespondreaudéveloppementd'horizonsmoins profonds.Qualité de l'eau
:teneurs en nitrate
L'eau du captage étant à 78 mg/l NO3, le premier échamillon d'eau de forage, à 15,2 m dc profondeur, étaità42mg/l N03. Tantqueledébit
n'a
pas augmenté,la concentrationest restée forte (50mg/l
à 38 m, 48mg/l
à 45 m, 43mg/l
à 53 m).A l'arrivée
d'eau de 68 m, la conccmration achutéà20mg/l N03,pour ensuite rester stable (21mg/l à83 metà 106m). Les teneurs ensulfatesont restées assezstables(15à 16mg/l).Profon¬
deur
15,30 56 38,00 45,60 53,20 68 83,60 106,40
pli
7,35
Conduc¬
tivité
276 378 286 286 288 247 244 243
Fer
0,1
0,11
Mn
0,05
16,5 16
S04
22 15
20 21 16
N03
42 78,4 50,6 48,4 43
21
N02
0,033
N(NII4)
0,06 CI
40
TH
40
RapportBRGMR35.551 -BRE 4S92 2/13
30' parbarre). Dans ces conditions, les probabilités de rencontrerde nouvelles arrivées d'eau pluscnprofondeurparaissantlimitées,lestravauxontété arrêtés.
Venues d'eau
L'eau estarrivée à faibleprofondeur; à 15,3 m, ledébit instantané exhaure par
l'air
comprimé était de 5 m^/heurc. 11 est resté stable jusqu'à 68 mètres de profondeur, sans augmentation malgrélatraverséed'horizonstendresctdczonesparaissantfacturées,notamment vers 35mdc profondeur.A
68 mètresledébit instantanéaaugmentéet est passéà9m^/heurc ;une nouvelle augmentation aétéobservéeà79m(11 m^/heurc). Ona ensuite mesuré 11,5m^/h
à 91 m, 12,6 m^/h à 98 m et 13 m^/heure enfin d'ouvrage,
à 106 m dcprofondeur,
mais ces augmentationssemblentplutôtcorrespondreaudéveloppementd'horizonsmoins profonds.Qualité de l'eau
:teneurs en nitrate
L'eau du captage étant à 78 mg/l NO3, le premier échamillon d'eau de forage, à 15,2 m dc profondeur, étaità42mg/l N03. Tantqueledébit
n'a
pas augmenté,la concentrationest restée forte (50mg/l
à 38 m, 48mg/l
à 45 m, 43mg/l
à 53 m).A l'arrivée
d'eau de 68 m, la conccmration achutéà20mg/l N03,pour ensuite rester stable (21mg/l à83 metà 106m). Les teneurs ensulfatesont restées assezstables(15à 16mg/l).Profon¬
deur
15,30 56 38,00 45,60 53,20 68 83,60 106,40
pli
7,35
Conduc¬
tivité
276 378 286 286 288 247 244 243
Fer
0,1
0,11
Mn
0,05
16,5 16
S04
22 15
20 21 16
N03
42 78,4 50,6 48,4 43
21
N02
0,033
N(NII4)
0,06 CI
40
TH
40
RapportBRGMR35.551 -BRE 4S92 2/13
Soní/¿^s
Se'Élt ir,ill^nL3.ñ¿ en mVh Tcrip:. ¿efi^iiv-
« 20 30 10 SD 30 !o yi..
1 1 1 1 ' 1 1 ' y
Graphique récapitulantl'évolutiondesdébits, desteneurs ennitrateet de la dureté dela roche avecl'approfondissement
Aménagement du sondage en forage
Lesondageaétéaménagépar
-
alésage en0
254 mm jusqu'à 22,8 m dc profondeur (l'opération a nécessité la posed'un
prétubage métalliquejusqu'à7 m,pourmaintenirlesterrainsdc tête.-
nettoyage par redescente du train de tige ct soufflage àl'air
comprimé, pour évacuer ressentiel des déblais dus à l'alésage. Après ce nettoyage, ct avant la mise en place du tubage, lefondduforageétaità 103,4m(3m deremblai).-
mise en placejusqu'à 100,4 m du tubage, P.V.C. 113 125 mm, plein jusqu'à 25,6 m de profondeuretcrépinede25,6 mà 100,4m.-
un packer a été mis cn place à 22,8 m dc profondeur (épaulement de l'alésage) ct la cimentation dcl'espace annulaire(laitierde cimentdoséà 1,65 dedensité) aété effectuéedu dessusdupacker(22,5m)jusqu'au sol.Soní/¿^s
Se'Élt ir,ill^nL3.ñ¿ en mVh Tcrip:. ¿efi^iiv-
« 20 30 10 SD 30 !o yi..
1 1 1 1 ' 1 1 ' y
Graphique récapitulantl'évolutiondesdébits, desteneurs ennitrateet de la dureté dela roche avecl'approfondissement
Aménagement du sondage en forage
Lesondageaétéaménagépar
-
alésage en0
254 mm jusqu'à 22,8 m dc profondeur (l'opération a nécessité la posed'un
prétubage métalliquejusqu'à7 m,pourmaintenirlesterrainsdc tête.-
nettoyage par redescente du train de tige ct soufflage àl'air
comprimé, pour évacuer ressentiel des déblais dus à l'alésage. Après ce nettoyage, ct avant la mise en place du tubage, lefondduforageétaità 103,4m(3m deremblai).-
mise en placejusqu'à 100,4 m du tubage, P.V.C. 113 125 mm, plein jusqu'à 25,6 m de profondeuretcrépinede25,6 mà 100,4m.-
un packer a été mis cn place à 22,8 m dc profondeur (épaulement de l'alésage) ct la cimentation dcl'espace annulaire(laitierde cimentdoséà 1,65 dedensité) aété effectuéedu dessusdupacker(22,5m)jusqu'au sol.VOUPAGES
CESSAI PRESEHTATiOU
En
Bretagne, les aquifères sont toujours discontinus et d'exten¬
sions finies
; onpeut le plus souvent les schématiser par l'image d'un couloir perméable, inserré
dans unencaissant moins perméable.
Ladifférence
de
perméabilités (en fait
destransmissivités) est suffisante pour qu'en première analyse l'encaissant puisse être considéré
commeétanche vis-à-vis
de
l'aquifère principal.
En
cours d'exploitation, lorsque le
cône dedépression engendré par le
pompageatteint la limite étanche
queconstitue l'encaissant (après
un temps de pompage
qui est fonction
descaractéristiques hydrodynamiques
del'aquifère et
dela distance entre le forage et la limite), l'onde
dedécompresssion est réfléchie vers le forage - qui n'est plus alimenté
éga¬lement par toute
sapériphérie - et double la pente
dela droite
de des¬cente exprimée
encoordonnées semi-logarithmiques. Tout
sepasse
commesi
à
l'effet
du pompageeffectivement réalise
sesuperposait l'effet d'un
deuxième pompageeffectué
au mêmedébit'
dans un pa¿t¿>¿mage., symétrique
du
forage d'exploitation par rapport
àla limite étanche.
trace
ausol
du cône de dépressionPuits irr.nqt:
Encaissant
Fornqn d'cxp] oitation
Aqiii fèrti 'limite étnnchn"
RapportBRGMR35.551 -BRE 4S92 4/13
VOUPAGES
CESSAI PRESEHTATiOU
En
Bretagne, les aquifères sont toujours discontinus et d'exten¬
sions finies
; onpeut le plus souvent les schématiser par l'image d'un couloir perméable, inserré
dans unencaissant moins perméable.
Ladifférence
de
perméabilités (en fait
destransmissivités) est suffisante pour qu'en première analyse l'encaissant puisse être considéré
commeétanche vis-à-vis
de
l'aquifère principal.
En
cours d'exploitation, lorsque le
cône dedépression engendré par le
pompageatteint la limite étanche
queconstitue l'encaissant (après
un temps de pompage
qui est fonction
descaractéristiques hydrodynamiques
del'aquifère et
dela distance entre le forage et la limite), l'onde
dedécompresssion est réfléchie vers le forage - qui n'est plus alimenté
éga¬lement par toute
sapériphérie - et double la pente
dela droite
de des¬cente exprimée
encoordonnées semi-logarithmiques. Tout
sepasse
commesi
à
l'effet
du pompageeffectivement réalise
sesuperposait l'effet d'un
deuxième pompageeffectué
au mêmedébit'
dans un pa¿t¿>¿mage., symétrique
du
forage d'exploitation par rapport
àla limite étanche.
trace
ausol
du cône de dépressionPuits irr.nqt:
Encaissant
Fornqn d'cxp] oitation
Aqiii fèrti 'limite étnnchn"
RapportBRGMR35.551 -BRE 4S92 4/13
Dans
le contexte armoricain,
on atoujours affaire
à au moins 2 L¿jn¿tcJi éX/inchdó(les
2parois
du"couloir perméable"). L'évo¬
lution du niveau de la nappe sous l'influence d'un pompage subit tou¬
jours, après
un tempsplus
oumoins long
(Lerr.ps mispar le
cône de dé¬pression pour atteindre successivement les
deuxparois
ducouloir aqui¬
fère jouant le rôle
delimites étanches) l'influence
de 2 puÁXdimaqu.
Ultérieurement, les
ondes dedécompression
seréfléchissant alternative-
m.ent
sur les limites étanches, cn peut observer l'influence
des images despuits
images(puits
images de 2èmegénération), suivie par l'influence
des puits images de 3ème génération...
Si
les LinuXzJi èXanchu sont proches
duforage, le processui est rapide et
enquelques jours
ouquelques semaines, le niveau
del'eau s'abaisse fortement
dansl'ouvrage jusqu'à rendre le
pompageimpossible.
Si les
ZAjniXçJ) éXancJicJ>sont éloignées
duforage, le pro¬
cessus est plus lent,
cequi permet l'exploitation tout
aulong
del'année, la recharge
dela
nappepar les pluies hivernales remettant les conditions
de pression à leur niveau initial.
Les
objectifs d'un
pompaged'essai sent d'obtenir
desinfor¬
mations sur les caractéristiques
del'aquifère, la transmissivité
T*^et le coefficient
d'emmagasinement5'*, ct sur la position
desl'imites étanches,
afin d'en déduire les possibilités réelles d'exploitation au niveau dupoint
decaptage -étudié.
La
transmissivité
T :produit
dela perméabilité par l'épaisseur
dela couche aquifère mouillée, proportionnelle pour
un
débit
de pompage donné, àla pente
dela droite
de
descente (en coordonnées Gemi-logari thmiques)
.Le
coefficient d'
em.magasinemcnt S : nombre sansdimensions, qui exprime la quantité d'eau libérable par unité
de volume deroche réservoir pour
unedifférence
depression égale
àl'unité.
Dans
le contexte armoricain,
on atoujours affaire
à au moins 2 L¿jn¿tcJi éX/inchdó(les
2parois
du"couloir perméable"). L'évo¬
lution du niveau de la nappe sous l'influence d'un pompage subit tou¬
jours, après
un tempsplus
oumoins long
(Lerr.ps mispar le
cône de dé¬pression pour atteindre successivement les
deuxparois
ducouloir aqui¬
fère jouant le rôle
delimites étanches) l'influence
de 2 puÁXdimaqu.
Ultérieurement, les
ondes dedécompression
seréfléchissant alternative-
m.ent
sur les limites étanches, cn peut observer l'influence
des images despuits
images(puits
images de 2èmegénération), suivie par l'influence
des puits images de 3ème génération...
Si
les LinuXzJi èXanchu sont proches
duforage, le processui est rapide et
enquelques jours
ouquelques semaines, le niveau
del'eau s'abaisse fortement
dansl'ouvrage jusqu'à rendre le
pompageimpossible.
Si les
ZAjniXçJ) éXancJicJ>sont éloignées
duforage, le pro¬
cessus est plus lent,
cequi permet l'exploitation tout
aulong
del'année, la recharge
dela
nappepar les pluies hivernales remettant les conditions
de pression à leur niveau initial.
Les
objectifs d'un
pompaged'essai sent d'obtenir
desinfor¬
mations sur les caractéristiques
del'aquifère, la transmissivité
T*^et le coefficient
d'emmagasinement5'*, ct sur la position
desl'imites étanches,
afin d'en déduire les possibilités réelles d'exploitation au niveau dupoint
decaptage -étudié.
La
transmissivité
T :produit
dela perméabilité par l'épaisseur
dela couche aquifère mouillée, proportionnelle pour
un
débit
de pompage donné, àla pente
dela droite
de
descente (en coordonnées Gemi-logari thmiques)
.Le
coefficient d'
em.magasinemcnt S : nombre sansdimensions, qui exprime la quantité d'eau libérable par unité
de volume deroche réservoir pour
unedifférence
depression
égale
àl'unité.
Un pompage d'essai a été réalisé à Poulrinou du 30/08/90 au 26/10/90, au débit moyen dc 4,8 m^/heure. Le rabattement
n'a
pasdépassé3,75m.Aprèsl'arrêtdupompage, laremontéedc la nappe a été rapide : le niveauinitial
(2,44 m sous le repère dc mesure) était retrouvé dès le 29/10,3jours aprèsl'arrêt.Présentéesurle graphiquequi suit, cncoordonnéessemi-logarithmiques (rabattement :
f[log
du temps dc pompage]), lacourbede descenteest unedroite régulière, dont lapentecorrespond à une transmissivitéT
= 5,5.10-4m^/s. Aucuneffetdclimite
n'aétéidentifié pendantla duréede l'essai.POSSIBILITES D'EXPLOITATION
Parmesurede prudence,on estime les possibilitésd'exploitation en supposant que deux effets dclimiteseraient apparus, si lepompageavaitétépoursuivi, àpartirde 80000minutes(atteinte simultanée par le cône de dépression des deux parois du
couloir
fissuré), ce qui entraînel'influence
de puits image de deuxième génération après environ 220 jours de pompage ininterrompu.Avec ceshypothèses, tous calculs faits,
il
vientquele forage seraitthéoriquementenmesurede produire22m^/heurcencontinu, avec unrabattementmaximumdel'ordre
de25m.Cette valeur paraît très exagérée si on lient compte de ce qu'en cours de fonction, le débit instantanén'apas dépassé 13m^¡heure et nousconduitàpenserque lesquelques arrêts quiont eu lieu cn cours d'essai ont dû le perturber. Quoi
qu'il
en soit, même si le calcul surestimait 2 fois lespossibilités réelles, le forageest tout à faiten mesuredc satisfaire, quantitativement, auxbesoinsdel'AssociationSyndicale.RapportBRGMR35.551 -BRE4S92 6/13
Un pompage d'essai a été réalisé à Poulrinou du 30/08/90 au 26/10/90, au débit moyen dc 4,8 m^/heure. Le rabattement
n'a
pasdépassé3,75m.Aprèsl'arrêtdupompage, laremontéedc la nappe a été rapide : le niveauinitial
(2,44 m sous le repère dc mesure) était retrouvé dès le 29/10,3jours aprèsl'arrêt.Présentéesurle graphiquequi suit, cncoordonnéessemi-logarithmiques (rabattement :
f[log
du temps dc pompage]), lacourbede descenteest unedroite régulière, dont lapentecorrespond à une transmissivitéT
= 5,5.10-4m^/s. Aucuneffetdclimite
n'aétéidentifié pendantla duréede l'essai.POSSIBILITES D'EXPLOITATION
Parmesurede prudence,on estime les possibilitésd'exploitation en supposant que deux effets dclimiteseraient apparus, si lepompageavaitétépoursuivi, àpartirde 80000minutes(atteinte simultanée par le cône de dépression des deux parois du
couloir
fissuré), ce qui entraînel'influence
de puits image de deuxième génération après environ 220 jours de pompage ininterrompu.Avec ceshypothèses, tous calculs faits,
il
vientquele forage seraitthéoriquementenmesurede produire22m^/heurcencontinu, avec unrabattementmaximumdel'ordre
de25m.Cette valeur paraît très exagérée si on lient compte de ce qu'en cours de fonction, le débit instantanén'apas dépassé 13m^¡heure et nousconduitàpenserque lesquelques arrêts quiont eu lieu cn cours d'essai ont dû le perturber. Quoi
qu'il
en soit, même si le calcul surestimait 2 fois lespossibilités réelles, le forageest tout à faiten mesuredc satisfaire, quantitativement, auxbesoinsdel'AssociationSyndicale.RapportBRGMR35.551 -BRE4S92 6/13
