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Construction du forage d’eau F2

R APPORT DE FIN DE TRAVAUX

Janvier 2007

Hydro.Géo.Consult

_____________________________________________________________________

ingénierie depuis 1979

S O M M A I R E _

RAPPORT

1. Objet 2. Localisation

3. Contexte hydrogéologique 4. Déroulement du chantier 5. Coupe technique

6. Coupe géologique

7. Comportement de la nappe au repos 8. Résultat des pompages d’essai

8.1. Courbe caractéristique du forage

8.2. Evolution du niveau en pompage continu 2 mois à 182 m³/h 8.3. Paramètres hydrodynamiques de la nappe

8.4. Débit maximal et rythme d’exploitation envisageables 8.5. Choix du groupe électro-pompe, profondeur d’immersion 8.6. Qualité de l’eau

9. Conditions d’exploitation de l’ouvrage

9.1. Renouvellement du pompage d’essai longue durée 9.2. Inventaire des sources potentielles de pollution

9.3. Améliorer la connaissance hydrogéologique du gisement capté 9.4. Mesures prévisibles de protection du forage et de la ressource.

FIGURES

1. Plans de situation des forages F1, F2, 1/10.000 et 1/1.000

2a. Courbe caractéristique estimée et provisoire de l’ensemble F1, F2 au terme de la reconnaissance du F2

2b. Evolution parallèle des rabattements F1, F2, distants de 6 m – pompage F2 (reconnaissance à 58 m³/h, 72 h, 18-21 avril 2006)

3. Plans de situation des pertes karstiques de la carrière de Cap de Pla 4. Aspect des pertes karstiques de la carrière de Cap de Pla avant scellement 5. Construction forage F2 : coupes forage de reconnaissance et forage

d’exploitation

6. Inspection caméra. Vues remarquables du forage de reconnaissance F2 (clichés couleur 6a à 6^e)

7. Evolution niveau, conductivité, température du F1 : 11 mai-27 juin 2006 8. Evolution niveau, conductivité, température du F1 : 9-25 août 2006

9. Evolution des niveaux d’eau dans les forages F1, F2 et hauteur des pluies, 31 août 2006-5 janv. 2007

10. Evolution conductivité et température dans les forages F1, F2 31 août 2006-5 janv. 2007

11. Courbe caractéristique du forage F2

12. Evolution du niveau d’eau dans le forage F2 en log du temps, 31 août 2006-5 janv. 2007 : calcul de la transmissivité

13. Analyses spectrale et en ondelettes du niveau d’eau de F2 : calcul du coefficient d’emmagasinement.

ANNEXE

Bulletins d’analyse d’eau de première adduction des 5 oct. et 8 nov. 2006, par Laboratoires Bouisson Bertrand, Montpellier.

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1. Objet

Veolia Eau – Compagnie Générale des Eaux, propriétaire du terrain supportant la plate- forme de compostage Bioterra, sis au Ratier, dans la commune de Narbonne (Aude) confie à Hydro.Géo.Consult, par convention d’avril 2006, une mission d’ingénierie et de maîtrise d’oeuvre pour la réalisation d’un forage d’eau (F2) destiné aux besoins de l’extension des installations de compostage et en substitution du forage F1, utilisé dès lors en piézomètre.

Le présent document constitue le rapport de fin de travaux.

Il décrit les différentes opérations du chantier et l’ouvrage exécuté, rend compte des résultats des pompages d’essai, des niveau d’eau et débit exploitable, des analyses d’eau complètes, et esquisse les conditions préalables de mise en service.

2. Localisation

Commune de Narbonne, lieu-dit Le Ratier, parcelle NP-36 ou F3-581 selon cadastre [fig. 1].

Dans le bassin versant du rec de Veyret.

Accès par la rocade N213 et la carrière de Cap de Pla.

A 20 m à l’est de l’angle est de la plate-forme, à 3 m de la clôture et 6 m du F1.

Coordonnées Lambert :

zone II étendu : x = 650221 y = 1797329 zone III : x = 650130 y = 3097619 Altitude sol 47 m Ngf.

3. Contexte hydrogéologique

Le site d’implantation du forage appartient à l’aquifère karstique jurassico-crétacé, dit des

‘pechs et monts ouest narbonnais’ ou ‘système hydrogéologique de Montlaurès’, masse d’eau souterraine libre au niveau du Ratier, captive vers le nord (Moussan), d’extension estimée 65 km², épaisseur de 50 m à quelques hm, alimentée par infiltration des pluies sur affleurements carbonatés dénudés, fissurés, karstifiés, et par des pertes (rec de Veyret), nappe débordante à la source de Montlaurès (z.i. de Malvézy) à raison de 100 à 600 l/s.

Notamment 2 forages d’alimentation en eau potable publique l’exploitent à 100 m³/h environ (Croix Blanche à Montredon, Mailloles à Moussan).

Le forage F1 l’a mise en évidence au Ratier : construction août 2003

profondeur 70 m, tubé pvc Ø113/125

profondeur niveau statique 40,3 m/dalle (7/8/03)

rabattement 0,13 m à 16,8 m³/h au bout de 72 h, soit débit spécifique 129 m³/h/m prélèvement 7 m³/h (pompe Grundfos 8 m³/h, hmt 80 m, immergée à 45 m).

C’est sa bonne productivité qui a engagé Veolia à construire un nouveau forage à côté de dimensions plus importantes capable de donner au moins 200 m³/h.

4. Déroulement du chantier

En plusieurs étapes sur près de 9 mois. Au terme des deux premières, le 24 avril 2006, un compte rendu des travaux de reconnaissance avec perspectives est présenté.

Forage et installations de pompages d’essai réalisés par Aqua Forage de St-Cyprien (Pyr.- Or.), responsable J. Mias.

1°- Forage de reconnaissance 10-13 avril 2006

10 avril

Foration au marteau fond de trou Ø190 mm jusqu’à 2 m, pose tube technique acier.

11-12 avril

Foration Ø159 mm jusqu’à 152 m, pertes totales à partir de 73 m.

13 avril

Le travail en pertes totales interdit l’évaluation du débit par air lift ; en conséquence, le diamètre de l’ouvrage est augmenté pour permettre l’introduction d’une pompe immergée de première évaluation.

Alésage Ø250 mm sur 6 m, pose tube technique acier de 6 m Alésage Ø207 mm jusqu’à 73 m.

2°- Pompage d’évaluation 18-21 avril 2006

18 avril

Installation pompe immergée 6’’ à 47,5 m et sondes de mesure (F1+F2), sans tubage.

Rejet eau à 3 m dans fossé fortement penté, pas d’infiltration.

18-21 avril

Pompage continu 70 h, débit constant réglé à 58 m³/h ± 2 m³/h.

La ‘courbe caractéristique’ du forage, prudemment dressée avec les données du F1 et le rabattement évalué à 92 m³/h à l’air lift avant que le forage n’atteigne 73 m [fig. 2a],

Du reste, les mêmes évolutions des niveaux d’eau dans F1 et F2 [fig. 2b] et des qualités physico-chimiques traduisent une disposition commune de l’aquifère karstique.

3°- Inspection caméra vidéo 5 et 9 mai 2006

Passage caméra couleur à tête pivotante 360° pour p allier l’absence de déblais de la foration à partir de 73 m, localiser et apprécier les vides karstiques dans lesquels ils ont pu se loger, vérifier l’état, la stabilité du trou et les aspérités -en vue de s’affranchir éventuellement de la pose d’un tubage-, observer la nature du terrain dont le fond soupçonné dans la marne - d’après le contexte géologique et les paramètres de la foration.

Opération menée en 2 fois en raison d’une obstruction du trou par un caillou chuté à 90 m.

Parmi les constats : trou bouché par les déblais à 128,9 m et mise en évidence d’un étonnant et fort courant ascendant (sans pompage) entraînant des cuttings de taille 2 cm max. de -109 à -51 m.

4°- Diagraphies température/conductivité 5 et 11 ma i 2006

Destinées à repérer les venues d’eau, à corréler avec les observations caméra et les paramètres de forage. Mesures effectuées sans pompage du F1 puis en pompage (7 m³/h) au moyen d’une sonde électronique multiparamètre fournissant température/conductivité (précisions 0°01 et 2 µS/cm).

5°- Construction du forage d’exploitation 14 juin-2 août 2006

Les résultats des investigations conduisent à élaborer une coupe prévisionnelle du forage définitif mi-mai 2006.

14 juin

Installation atelier de forage.

15 juin

Pose (avérée défectueuse) d’un bouchon de sobranite/ciment légèrement au-dessus du plan d’eau dans le but de bloquer les cuttings produits par l’alésage.

Alésage au tricône Ø313 mm jusqu’à 9,7 m pour passer la cavité à 8 m et assurer une bonne verticalité au départ. Repris avec un outil élargisseur Ø480 mm précédé d’un pilote Ø430 mm jusqu’à 4,3 m. Cimentation de l’espace annulaire.

15 juin – 24 juillet

Alésage Ø311 mm laborieux et très difficile (accident corporel, coincements et bris d’outils, pannes) réalisé avec 2 compresseurs 19 et 22 bars jusqu’à l’objectif fixé : 68,5 m.

Soufflage : remontée air et eau env. 50 m³/h chargés de déblais de la taille de sable et caillou.

24-25 juillet

Reprise fastidieuse du trou, alésé en Ø337 mm jusqu’à 64,5 m.

26-27 juillet

Mise en place du tubage acier inox 304L, plein Ø269/273 mm jusqu’à 44,5 m, crépiné acier inox 304L Ø271/275 mm à trous oblongs (30 mm x 6 mm) jusqu’à 68,5 m.

Alésage au-delà de 68,5 m en Ø220 mm, arrêt à 125,3 m.

31 juillet-2 août

Développement à l’air lift (2 compresseurs) jusqu’à 170 m³/h.

Cimentation de l’espace annulaire de 0 à 13,5 m, la canne d’injection ne pouvant être descendue au-delà de cette cote.

6°- Suivi évolution de la nappe 11 mai-27 juin et 9 -25 août 2006

1 mois avant, pendant la construction du F2 et après : suivi continu (toutes les 15 mn) du niveau d’eau, température et conductivité dans le forage F1, indispensable pour apprécier le régime d’évolution de la nappe au repos.

7°- Pompage d’essai de qualification 6 sept.-10 nov . 2006 Action préalable

Pour éviter que l’eau pompée, rejetée, ne rejoigne la nappe, le bétonnage de 3 pertes karstiques ouvertes dans le fond de la carrière de Cap de Pla [fig. 3 et 4] est réalisé les 8 et 11 sept. par Lavoye, exploitant de la carrière, suivant les conseils d’Hydro.Géo.Consult.

Dispositif de pompage et matériel de mesure

- 2 électropompes de 6’’ 15 kW (60 m³/h) et 8’’ 45 kW (135 m³/h) immergées l’une au-dessus de l’autre à 53 et 56 m. Alimentation au secteur (consommation edf 1.485 h 45 mn).

- Sondes multiparamètres autonomes -enregistrement toutes les 15 mn- positionnées à 45 m dans F1, 43 m dans F2 à l’abri dans des tubes spécifiques pehd.

- Débitmètre électronique, régulièrement relevé, données très stables, au départ contrôlées à la cuve de 1.000 l.

Rejet eau pompée

Dans fossé à 3 m, fond imperméable, pente moyenne 7 % jusqu’à la carrière distante de 350m. Dans le fond de celle-ci, l’eau rejetée s’accumule sur une étendue de 770 m x largeur moyenne 30 m, 250 m à l’amont du barrage à vanne mobile. Infiltration certaine à plus de 500 m du forage dans les colluvions limono-argileuses, sableuses et graveleuses du carreau de la carrière initiale avec écoulement souterrain dirigé vers l’ancienne terrasse alluviale urbaine (débouché du rec dans la plaine).

Programme réalisé

- 6 sept. 2006 : pompage par paliers suivant 4 paliers de débits maintenus constants à 65 - 107,6 - 139,5 - 182 m³/h, de durée unitaire 1 h 30 mn, non enchaînés, c’est-à-dire interrompus par des arrêts de même durée.

- 6 sept.-10 nov. 2006 : pompage longue durée à 182 ± 2 m³/h, en continu 24 h/24.

- Prélèvements pour analyses complètes de l’eau par Laboratoires Bouisson-Bertrand Montpellier : 5 oct. à 8H40 et 8 nov. à 8H00.

Arrêts involontaires du pompage : du 11 oct. 21H20 au 13 oct. 16H20 (foudre) et le 19 sept.

de 9 H25 à 11H10 (blocage sonde dans F2, nécessitant relevage partiel des pompes).

8°- Suivi évolution de la nappe après arrêt pompage 10 nov. 2006-5 janv. 2007 Dans les 2 forages, sondes enregistreuses maintenues en place.

5. Coupe technique

Le plan de construction du forage définitif [fig. 5] résulte de l’interprétation des données acquises au cours du forage de reconnaissance, représentées [fig. 5].

Profondeur/TN (m) C o n s t r u c t i o n (F forage, T tubage)

000,0 – 004,3 F Ø480 T acier ordinaire Ø400/420 + cimentation annulaire 004,3 – 044,5 F Ø337 T acier inox 304L plein soudé

000,0 – 013,5 cimentation annulaire sur bouchon sobranite 013,5 – 035,0 cimentation annulaire incomplète (pertes karstiques) 044,5 – 064,5 F Ø337 T acier inox 304L crépiné à trous oblongs 30X6 mm 064,5 – 068,5 F Ø311 T acier inox 304L crépiné à trous oblongs 30X6 mm

068,5 – 125,3 F Ø220 trou nu

125,3 – 152,0 F Ø165 dépôt stable de cuttings

Particularités

- Epaisseur dalle béton de liaison du tube de tête au sol 0,20 m - Hauteur tube de tête/dalle 0,47 m

- Légères déviations du trou à 12 et 24 m

- Gravillonnage non réalisé parce que limpidité de l’eau à l’air lift et présence de cavités karstiques

- Le trou parfaitement stable au-delà de 68,5 m permet de s’affranchir du tubage.

En résumé

Profondeur 125,3 m

Tubé inox Øint. 270 mm, plein 0-44,5 m, crépiné 44,5-68,5 m Non tubé Ø220 mm 68,5-125,3 m

6. Coupe géologique

Elle est schématisée [fig. 5], déduite des déblais récupérés jusqu’à 70 m environ et surtout des observations caméra.

La succession des couches serait la suivante :

000 - 004 m colluvions limono-sablo-caillouteuses, plus ou moins indurées

004 - 130 m calcaire bréchique : à dominance polygénique avec des éléments calcaires, dolomitiques et gréseux liés par un ciment argileux rougeâtre et passées monogéniques gris-bleu à remplissage de calcite blanche

130 - 152 m marnes noires (épaisseur 4 m ?) et alternance de marnes et calcaires ou calcaires marneux au-delà.

La couche marneuse est mal localisée, suggérée par les traces noires observées sur la paroi du trou, par les paramètres de la foration et par les résidus remontés collés dans l’outil.

L’âge stratigraphique est interprété d’après les faciès : la brèche polygénique est paléocène (60 Ma) interstratifiée dans les calcaires bréchiques gris-bleu jurassiques supérieur (145-135 Ma), largement affleurants à proximité tandis que les marnes noires sont attribuées à coup sûr au Lias supérieur. Les dolomies du Jurassique moyen tout aussi proches ne sont pas recoupées.

Aspect remarquable : le développement de la karstification étagée de 8 m à 124 m, avec réseaux majeurs à 51, 72 et 109 m, illustré dans les planches photo [fig. 6a à 6e] donnant une densité moyenne importante de 2 cavités par décamètre dans le sens vertical (d’où les difficultés de foration).

Elles sont de taille décimétrique à métrique, principalement à 8, 13, 46, 51, 58, 72, 109 et 124 m, c’est-à-dire jusqu’à 82 m sous le niveau de la mer. Dans certaines, à 72 et 82 m, les déblais de forage ou cuttings s’y sont accumulés tandis que de nombreuses fissures ou joints de stratification sont nappés de gros cristaux rhomboédriques de calcite miel.

7. Comportement de la nappe au repos

Le niveau, la conductivité et la température de la nappe sont contrôlés avant et après les pompages d’essai.

• Profondeur extrême du niveau (sans pompage) : 40,0 m/dalle (F1, août 2003) 38,7 m/dalle (F1, F2, janv. 2007).

En extrapolant, la variation maximale annuelle est supposée inférieure à 5 m.

• L’évolution du niveau de la nappe confrontée aux précipitations au poste météo de Narbonne-Egassiéral depuis la construction du F1

montre :

a/ de mi-mai à fin juin 2006, une baisse régulière de 2,3 cm/j [fig. 7], consécutive à automne 05-hiver 06 très pluvieux,

b/ en août 2006 [fig. 8] une baisse de 1,3 cm/j ; accidentée d’une pluie de 22 mm, entre 21 H et 22 H le 15 août, le niveau s’élève quasi-immédiatement pour atteindre 13 cm 2,5 à 3 j après,

c/ en novembre-décembre 2006 [fig. 9], au terme de 11 mois de sévère déficit pluviométrique, la baisse se poursuit au rythme de 1 cm/j.

Des irrégularités festonnent la baisse régulière : chutes de 12 cm durant 20 h tous les 3 j, en moyenne. Elles sont rattachées à la mise en pompage du F1, à 7 m³/h d’après l’exploitant, automatiquement déclenchée selon le niveau d’eau de la bâche de rétention du pluvial de la plate-forme de compostage. 2 épisodes confirment cette origine : du 13 au 21 juin le remplissage initial de la bâche et du 17 au 24 décembre suite à un incendie.

• A ces mêmes périodes, l’évolution conductivité/température est la suivante :

a/ de mi-mai à fin juin 2006 : accroissement très régulier de la conductivité, de 660 à 670 µS/cm et stabilité de la température 15°75 (non influencée par la température de l’air) [fig. 7],

Précipitations

(mm) JANV. FEV. MARS AVRIL MAI JUIN JUILL. AOUT SEPT. OCT. NOV. DEC. CUMUL

2003 25,8 114,0 16,6 14,6 28,2 1,6 4,2 23,4 43,2 166,2 219,5 193,6 850,9

2004 35,0 82,4 58,0 119,4 52,8 6,6 3,6 31,8 53,2 56,0 4,8 51,8 555,4

2005 3,4 90,8 19,4 46,4 42,6 1,0 3,4 18,6 119,1 104,4 224,0 6,0 679,1

2006 257,8 2,2 30,4 6,6 9,0 2,8 12,2 31,0 24,2 26,4 3,2 8,2 414,0

1967-2006 59.9 51.0 42.7 51.5 43.9 29.0 16.4 40.0 52.6 88.2 60.0 54.3 589.5

b/ l’événement pluvieux du 15 août 2006 entraîne une infime baisse de la conductivité (2-4 µS/cm) et une réponse positive en température (0°15) environ 6 j après [fig. 8], soit déphasées d’environ 3 j par rapport à la pointe du niveau d’eau,

c/ en novembre-décembre 2006 [fig. 10], infimes mais régulières baisses de la conductivité, de 0,1 µS/cm / j et de la température, de 0°004/j, au point qu’elles passeraient inaperçues avec des enregistreurs moins précis, se calant à 610 µS/cm et 15°0.

Les multiples pulsations thermiques perçues en F1, et non F2, garantissent qu’il s’agit bien de phases de pompage du F1, chaque mise en route de la pompe s’accompagnant d’un échauffement de l’eau d’environ 0°35. Celui-ci devi ent excessif (+ 8°6) à la suite d’une panne de la pompe (débit nul) tandis que le moteur continue à tourner (du 24 déc. 06 au 6 janv. 07) [fig. 10].

8. Résultat des pompages d’essai

8.1. Courbe caractéristique du forage

La ‘courbe caractéristique’ est la fiche d’identité de l’ouvrage.

Reproduite avec la même durée des paliers de débit lorsqu’une anomalie ou une éventuelle baisse de production est constatée dans le temps, elle permet d’en déceler l’origine (défaillance de la pompe ou colmatage du forage, par exemple) par comparaison avec la courbe initiale établie [fig. 11].

Rabattements en fonction des débits

Les rabattements (s) mesurés aux débits (Q) par paliers non enchaînés de 1 h 30 déterminent l’expression de la courbe :

Q (m³/h) s (m)

65 0,33

107,6 0,73

139,5 1,02

182 1,53

s = 3,25.10^-3.Q + 2,95.10^-5.Q²

Au terme des paliers, la différence entre le niveau d’eau statique, initial, et celui mesuré après la dernière remontée, ou rabattement résiduel, est de 0,32 m.

Pertes de charge

Parce qu’inférieur à 5.10^-5, il est admis que le coefficient du terme quadratique de la courbe traduise un ouvrage bien développé, à pertes de charge très faibles ; conséquence liée, en partie, à l’absence de tubage au-delà de 68,5 m.

La courbe [fig. 11] précise que pertes de charge linéaires et quadratiques sont égales (0,35 m) jusqu’à 100 m³/h. Tandis qu’à environ 200 m³/h, celles-ci sont le double.

Débit critique

Le débit maximal affluant au forage en écoulement laminaire, marqué par un point d’inflexion de la courbe caractéristique, est soupçonné à 150 m³/h. Mais la rupture de pente indécise peut aussi laisser supposer un débit supérieur ou égal à 180 ou 200 m³/h.

8.2. Evolution du niveau dynamique en pompage continu 2 mois à 182 m³/h et interprétations

Niveau statique initial : 37,72 m (*) Niveau dynamique 4 j après : 40,04 m

Niveau dynamique en fin de pompage : 40,70 m Rabattement final : 3 m.

Observations/interprétations de l’évolution du niveau dynamique :

- Les ‘petites’ pluies des 15-17 sept. (15 mm) et 20 oct. (15 mm) rechargent efficacement l’aquifère puisque le niveau se relève -aussitôt- d’environ 10 cm. En réalité, l’impulsion piézométrique s’explique par transfert de pression puisqu’elle ne s’accompagne pas de variations de conductivité et de température.

- La vitesse à laquelle le niveau dynamique diminue, 13 j après le démarrage de l’essai, est pratiquement la même qu’en statique, c’est-à-dire avant et après pompage : avant 1,3 cm/j, pendant 1 cm/j puis 1,4 cm/j, après 1 cm/j [fig. 9].

Autrement dit, se pose une alternative : soit le prélèvement des 271.000 m³ sur 2 mois n’entame pas la masse d’eau souterraine et met en évidence une ressource exploitable très importante, soit elle est ré-alimentée dans le fond de la carrière par le rejet de l’eau pompée ! Cette deuxième hypothèse pourrait être accréditée par l’évolution des paramètres conductivité/température après 14-15 j de pompage (§ 8.6, fig. 10) : la conductivité augmente régulièrement de 30 µS/cm jusque 9 j avant arrêt de l’essai, il y a enrichissement en sels dissous provenant du sol (**), tandis que la température a diminué de 0°5 et reste stable jusqu’à l’arrêt.

(*) par rapport à la dalle béton, soit - 0,18 m/sol.

(**) mais l’analyse complète en fin d’essai ne le démontre pas.

La sensibilité aux épisodes pluvieux, l’existence de pertes karstiques dans la carrière (correctement scellées avant l’essai), l’infiltration manifeste de l’eau exhaurée dans les colluvions argilo-sablo-graveleuses de recouvrement du karst du fond de la carrière (les dimensions de l’étendue d’eau créée ne correspondent pas au volume exhauré) renforcent cette hypothèse ou autorisent le doute.

Doute sérieux dans la mesure où un contrôle piézométrique en cours du forage de Croix- Blanche (aep de Montredon-Corbières) appartenant au même système hydrogéologique de Montlaurès met en évidence la baisse naturelle, régulière, mais de 5 cm/j (oct. 2006-janv.

2007), cinq fois plus rapide. Ce qui laisse supposer que le forage F2 du Ratier se situerait dans une masse d’eau à forte inertie ou/et sur une zone majeure, privilégiée, de drainage du système vers la source de Montlaurès ou/et la terrasse alluviale urbaine.

8.3. Paramètres hydrodynamiques de la nappe

La transcription de la série chronologique du niveau dynamique en coordonnées semi- logarithmiques [fig. 12] et le filtrage des données permettent d’atteindre les paramètres hydrodynamiques par résolution graphique (théorie de Theis-Jacob) et analyse multirésolution [fig. 13]. Ils n’ont de valeur que dans l’environnement immédiat du forage.

Transmissivité

T = 1,5.10^-2 m²/s avant arrêt accidentel du 13 oct., quasi-identique (2.10^-2 m²/s) à la valeur calculée sur F1 au bout de 3 j de pompage continu à 16,8 m³/h (août 2003).

T = 4,6.10^-3 m²/s après l’arrêt accidentel du pompage.

Coefficient de perméabilité

Bien que de signification relative et locale, avec une épaisseur d’aquifère de 60 m (110 m - 50 m) [fig. 5], le coefficient s’avère très élevé : 0,3 m/s < K < 0,9 m/s selon la valeur de T.

Coefficient d’emmagasinement

La captivité -ou mise en pression- de l’aquifère karstique est remarquablement soulignée et observée (caméra) par le flux d’eau naturel ascendant : majeur de 100 à 72 m (évalué à 40 m³/h), moindre de 72 à 51 m, matérialisé par la trajectoire ascensionnelle de cuttings de la taille du cm [fig. 5].

Le degré de captivité est évalué à partir du scalogramme [fig. 13] dressé après l’arrêt du pompage. Il montre une périodicité marquée autour de 12 h et petite réplique vers 20-24 h.

Périodicité confirmée par le spectre de densité de variance sur la même chronique après filtrage par moyenne mobile d’amplitude 15 (le spectre est construit à partir des résidus du filtrage afin d’éliminer les mouvements à long terme). Les composantes diurnes et semi- diurnes sont bien la signature de la marée terrestre, preuve de la captivité de l’aquifère.

L’analyse multirésolution [fig. 13] permet d’isoler les différentes composantes contenues dans le signal global. La composante à 12 h offre une amplitude de 0,03 m et conduit à l’estimation du coefficient d’emmagasinement S = 4.10^-5 (avec dilatation cubique de l’onde marée 2.10^-8 et épaisseur aquifère 60 m).

Rayon d’influence du pompage

Distance à laquelle le rabattement dû au pompage à 182 m³/h est quasiment nul. Au bout de 24 h de pompage, le calcul donne un rayon -tout à fait théorique- compris entre 5 et 9 km selon la valeur de T.

5 km est la distance forage F2-source de Montlaurès, principal ou unique exutoire artésien de l’aquifère capté.

Effets aux limites

Comme signalé ci-dessus §8.2, la ré-alimentation de l’aquifère est soupçonnée (dans la carrière) à partir de 14-15 j de pompage continu à 182 m³/h au regard de la seule physico- chimie de l’eau, la stabilisation attendue du rabattement pouvant être masquée par la baisse générale naturelle de la nappe.

8.4. Débit maximal et rythme d’exploitation envisageables

Sous réserve des résultats d’un renouvellement du pompage d’essai avec rejet direct bien au-delà du barrage mobile de Cap de Pla pour écarter tout souci de ré-alimentation (cf. §9), les 15 premiers jours de l’essai suggèrent qu’un débit d’exploitation à 200 m³/h 24 h/j avec un rabattement de l’ordre de 3 m est tout à fait réaliste en période très sèche telle que subie depuis 9-10 mois.

Un débit supérieur, par exemple 300 m³/h, n’est pas utopique mais demande à être testé pour en définir le rythme.

8.5. Choix du groupe électro-pompe, profondeur d’immersion

La profondeur d’installation de la pompe est fonction du niveau dynamique prévisible. Ce niveau est donné par le rabattement induit par le débit d’exploitation, majoré de la variation piézométrique annuelle.

Avec les hypothèses : 200 m³/h 20 h/j, rabattement max. 5 m + profondeur minimale niveau statique (sécheresse extrême) 40 m + hauteur 5 m au-dessus de la crépine de la pompe, la profondeur d’immersion serait de 50 m. A cette cote, la présence d’une cavité karstique à 51 m invite à ne pas disposer la pompe juste en face mais 2 m au-dessous, soit à 52 m.

Le diamètre intérieur du forage étant de 270 mm, à titre d’information les caractéristiques dimensions et moteur de groupes électropompes par exemple dans la marque KSB, selon débits et HMT sont les suivantes :

débit

(m3/h)

HMT

(m)

puissance

(kW)

diamètre

(mm)

hauteur

(m)

poids

(kg)

200 90 232 3,0 360

300 105

117 256 3,3 520

8.6. Qualité de l’eau

1/ Il est remarquable, en milieu karstique, qu’après développement, l’eau pompée soit toujours limpide. Contrôlée aux prélèvements des 5 oct. et 8 nov. (analyses complètes), la turbidité est respectivement de 0,25 et 0,21 nfu. Situation à rapprocher, sans doute, du régime de très long étiage de la nappe et de la grande cavosité (perméabilité) du réservoir aquifère.

Au F1, elle était au bout de 3 j à 16,8 m³/h : 0,15 nfu.

2/ Evolution conductivité/température [fig. 10] :

- Conductivité constante au F1 : 610-620 µS/cm aussi bien pendant qu’après pompage de F2. Egalement la température 15°0-15°5, les micr o-variations étant attribuées aux séquences de pompage de remplissage de la bâche.

- Au F2, de 570 µS/cm avant pompage, la conductivité culmine à 600 pour revenir à 580 µS/cm 14-15 j après le début du pompage. Comportement mis en relation avec la sollicitation de réseau karstique inférieur, plus profond, la température augmentant dans le même temps de 0°5.

- Au-delà des 14-15 j, l’accroissement régulier de la conductivité du F2 jusqu’à 610 µS/cm est supposé acquis par percolation dans les sédiments de la carrière de l’eau exhaurée. Elle retrouve la même valeur qu’au F1 une semaine avant arrêt du pompage tandis que la température reste stable à peine plus élevée de 0°2 qu’au F1.

3/ La valeur constante de la température de l’eau, comparée à la température annuelle moyenne de l’air (14°) et au gradient géothermique (1°/33 m) suggère des circulations souterraines à faible profondeur (50 m), sans doute à renouvellement rapide.

4/ Résumé des analyses complètes [cf. annexe] confrontées à celle du F1 :

F2 F1 Qualité (code Santé)

05/10/2006 08/11/2006 13/08/2003 limite référence

bactéries aér. rev. 36°/ml 13 3 29

bactéries aér. rev. 22°/ml 44 11 35

coliformes totaux/100 ml 0 2 0 0

Escherichia coli/100 ml 0 0 0 0

entérocoques/100 ml 7 0 0 0

bactéries sulf. réduct./100 ml 2 0 0 0

turbidité néphélométrique nfu 0.25 0.21 0.15 1 0.5

conductivité 25° µS/cm 730 740 740 180-1000

pH terrain 7.00 6.85 labo 7.07 6.5-9

calcium mg/l 120 110 110

magnésium mg/l 16 15 19

sodium mg/l 20 19 22

potassium mg/l 1.6 1.5 1.8

chlorures mg/l 38 36 32 250

hydrogénocarbonates mg/l 293 305 305

sulfates mg/l 75 72 78

carbone organique total mg/l 0.66 0.64 0.56 2

ammonium mg/l 0.29 0 0 0.1

nitrites mg/l 0 0.2 0 0.5

nitrates mg/l 22 19 11 50

micropolluants minéraux x

composés organ./mnx + hpa rien à signaler

x p e s t i c i d e s présents :

atrazine deisopropyl µg/l 0 0 0.06 0.1

terbuthylazine desethyl µg/l 0.06 0 0.06 0.1

Un seul paramètre (entérocoques) dépasse les limites de qualité de l’eau potable. Parce que le milieu aquifère est de nature karstique, très perméable, un suivi analytique spécifique est souhaitable pour les éléments : bactériologie, turbidité, substances azotées, c.o.t. et métabolites des triazines.

9. Conditions d’exploitation de l’ouvrage

Outre le respect des procédures réglementaires en matière d’autorisation d’exploiter, la mise en service du forage exigerait, au préalable :

1. de reproduire le pompage d’essai à 200 voire 300 m³/h en éloignant le rejet de façon à être certain qu’il ne soit pas recyclé,

2. de recenser tous les foyers potentiels de pollution de la nappe captée sur 8-10 km², 3. dans cette étendue minimale, d’améliorer les connaissances hydrogéologiques, 4. et d’envisager les mesures de protection sanitaire rapprochée.

A priori, les actions proposées anticipent les exigences administratives et contribuent donc à réduire le délai d’élaboration du dossier d’autorisation de prélever et de distribuer.

9.1. Renouvellement du pompage d’essai longue durée

Il doit servir à valider le débit d’exploitation de 200 m³/h quasiment garanti sur 15 j 24h/24 mais douteux au-delà de cette durée, et d’étudier la possibilité de l’accroître à 300 m³/h.

L’opération impose de rejeter l’eau pompée dans le rec de Veyret à 500 m dans l’aval du barrage de Cap de Pla, c’est-à-dire dans une canalisation de longueur 2 km environ.

Durée maximale de l’essai : 2 mois.

A cet effet, le forage pourrait être équipé de l’hydraulique définitive, compris robinet de prélèvement, débitmètre électronique et sonde enregistreuse multiparamètres (+ tube guide sonde), dispositifs indispensables à la conduite de l’essai.

Un suivi continu par sonde de turbidité est nécessaire puisque ce paramètre présente fréquemment des poussées en régime de hautes-eaux dans les aquifères karstiques en raison de l’absence de filtration.

Dans cette même situation, il conviendrait d’obtenir au moins une nouvelle analyse d’eau complète.

9.2. Inventaire des sources potentielles de pollution

Inventaire destiné à mettre en évidence et hiérarchiser les contraintes environnementales dans une étendue d’au moins 10 km² autour du forage : jusqu’à 1,5 km au nord de la RN113, 2,5 km au sud jusqu’à l’autoroute A61, à l’est les Hauts de Narbonne et St-Jean-St-Pierre, à l’ouest la route de Fontfroide.

Cela passe notamment par un recensement des forages privés existants qui constituent des regards directs sur la nappe.

9.3. Améliorer la connaissance hydrogéologique du gisement capté

Et son fonctionnement. Au bénéfice d’une bonne protection sanitaire du forage et de la ressource.

Il s’agirait, en particulier, de :

a/ délimiter précisément tous affleurements carbonatés, gréseux, fissurés, karstiques, susceptibles de constituer l’impluvium efficace de l’aquifère capté et leurs contacts imperméables (marneux) et perméables (alluvo-colluviaux) ;

b/ de repérer les réseaux de failles et diaclases par photo-interprétation aérienne (méthode qui a permis de retenir le site privilégié du forage) qui constituent des zones d’infiltration préférentielles ;

c/ identifier et caractériser tous les phénomènes karstiques (avens, grottes, pertes, dépressions sub-endoréïques, lapiès) ; avec les précédentes investigations, ils permettent de cerner les zones ou points vulnérables à la pollution et décider des limites du périmètre de protection rapprochée du forage ;

d/ avant de renouveler le pompage d’essai, indiqué §9.1, construire 1 piézomètre Ø110 mm, profondeur environ 50 m, entre le pont-bascule de la carrière et la route d’accès à Bioterra, destiné à étudier l’influence d’une mise en eau de la retenue de Cap de Pla sur F2 et vérifier le rayon d’action du F2 en pompage, ultérieurement servir de point de surveillance de la nappe ;

e/ exécuter un nivellement piézométrique d’une vingtaine de forages inventoriés (§9.2) correctement distribués afin de préciser les directions de l’écoulement souterrain ;

f/ et préciser l’incidence de la mise en production du forage sur la ressource karstique en suivant l’évolution niveau/débit/conductivité/température à son exutoire -la source de Montlaurès- et aux forages des Mailloles à Moussan (Syndicat du Montlaurier), de Croix Blanche à Montredon, en fonction de la pluviométrie sur un cycle hydrologique, au moins.

9.4. Mesures prévisibles de protection du forage et de la ressource

Parmi les mesures de protection qui pourraient être arrêtées par l’hydrogéologue agréé en matière d’hygiène publique dans le cadre de la procédure d’autorisation du forage concernant le périmètre rapproché, on doit s’attendre à :

- l’obligation de canaliser le rec de Veyret de l’entrée dans la carrière jusqu’au barrage (fossé étanche de périmètre mouillé 1 m² sur 1,2 km) puisqu’il draine la z.i. de Montredon, les voies de communication, Bioterra, la carrière, etc.

- l’interdiction de forages de plus de 10 m de profondeur,

- une mise aux normes (en cours) de la station d’épuration de Montredon-Corbières, - l’interdiction de la pratique -à titre de loisirs- de véhicule et moto tout-terrain,

- l’interdiction d’épandre des produits phytosanitaires (cultures et voies de communication) et la diminution des doses d’apport d’engrais azotés,

- l’imperméabilisation de la totalité de la plate-forme de Bioterra et un dimensionnement en sécurité de la bâche de rétention du pluvial (occurence au moins décennale),

- la réglementation de l’urbanisation,

- la pose d’une étanchéité contrôlable (double paroi) de tout réservoir d’eaux usées, hydrocarbures, jus, déchets,

- ...

sachant que la protection de la ressource aquifère captée par F2 profitera aussi de l’existence des périmètres de protection des forages des Mailloles (périmètre effectif) et de Croix-Blanche (en cours d’établissement).

_

Plans de situation des forages F1, F2

Echelle 1/10.000,extrait carte ign n° 2546 OT

Echelle 1/1.000,extrait plan topo. J.C. Dader géomètre

Hydro.Géo.Consult

F1 - F2

F2 F1

débit (m3/h)

Figure 2b

Courbe caractéristique estimée et provisoire de l’ensemble F1, F2 au terme de la reconnaissance du F2

Evolution parallèle des rabattements F1, F2, distants de 6 m - pompage F2 (reconnaissance à 58 m3/h (72 h) 18 - 21 avril 2006

temps (h)

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

0 10 20 30 40 50 60 70 80

F2 F1 0

0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Plans de situation des pertes karstiques de la carrière de Cap de Pla

Hydro.Géo.Consult-janv.2007

Perte 1 Perte 2 Perte 3

N113

250 m

Aspect des pertes karstiques de la carrière de Cap de Pla avant scellement

Perte 1 Perte 2

2,5 m

2,5 m

marnes noires calcaire micritique fin gris calcaire micritique beige brèche calcaire

brèche calcaire à ciment argileux rouge

fond bouché cavité avec dépôt de cuttings

important cavité avec dépôt de cuttings

20 40

0 60

Observations Foration / Alésage

73 : pertes totales

102 : vibrations importantes du train de tiges

130 : présence de marnes indiquée par la pression 134 : frappe irrégulière, probable alternance

venues d’eau

alternance marno-calcaire ? 130 ?

72 76 51

109

134 ? limons, sables, cailloutis

niveau statique 35,27 m/sol le 05/05/2006

cavité c

610 620 630

Conductivité ( S/cm)m 600

51

72

82

91

102

109

116 113 remontée de grains

< 2 mm

remontée de grains anguleux et arrondis de 2 à 20 mm environ

forage Ø 207 mm

forage Ø 159 mm

Inspection caméra (forage F1 : pas de pompage) et analyse des échantillons

forage F1 : le 11/05/2006

pompage

128,9

(14 juin - 2 août 2006) Diagraphie température / conductivité

forage F1: pas de pompage le 05/05/2006 Vitesse d’avancement (m/h)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

120

130 110

15.2 15.3 15.4 15.5 15.6 15.2 15.3 15.4 15.5 15.6

Température (°C)

610 620 630

Conductivité ( S/cm)m Température (°C)

600 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

120

130 110

fracture f

f f f f f c

f

f f

f f

f

f f c c

58 62

c

f

f

c

c f

124 46 8 4

descente des grains,

traces de marnes noires sur la paroi eau stagnante de plus en plus turbide, descente des grains

13

reconnaissance alésage

0,0 m

bouchon sobranite forage Ø 337 mm tube acier noir Ø 400/420 mm

cimentation incomplète

crépine acier inox 304L à trous oblongs 30 x 6 mm Ø 271/275 mm tube plein acier inox 304 L soudé Ø 269/273 mm

forage Ø 311 mm

paroi nue Ø 220 mm

forage Ø 165 mm niveau statique 38 m/sol le 06/09/2006 4,3

13,5 12,0

35,0

44,5

64,5 68,5

125,3

cimentation forage Ø 480 mm

INSPECTION CAMERA

Vues remarquables du forage de reconnaissance F2

prof. 7,9 m

prof. 40,9 m

prof. 12,6 m

prof. 42,8 m

INSPECTION CAMERA

Vues remarquables du forage de reconnaissance F2

prof. 46,8 m

fissure enduite de calcite miel

fissure enduite de calcite miel cavité

caillou instable au bord du trou

prof. 51,9 m

prof. 48,2 m

prof. 56,5 m

INSPECTION CAMERA

Vues remarquables du forage de reconnaissance F2

prof. 47,7 m

prof. 71,8 m

prof. 71,2 m

prof. 81,8 m cavité remplie

de déblais de forage

cavité horizontale développée sur quelques mètres

cavité horizontale

cavité horizontale développée sur > 2 m

INSPECTION CAMERA

V ues remarquables du forage de reconnaissance F2

prof. 99,1 m

prof. 108,9 m prof. 115,5 m

prof. 102,0 m

brèche désagrégée a ciment rouge

cavité horizontale flux d’eau important

cutting maintenu en suspension par flux d’eau

ascendant

INSPECTION CAMERA

Vues remarquables du forage de reconnaissance F2

prof. 116,2 m prof. du fond 128,9 m

dépôt de cuttings de brèche polygénique

traces de marne noire laissées par l’outil

Hydro.Géo.Consult/ fe - janv. 2007

C (µS/cm)

T°C

Niveau (m/repère)

Evolution niveau, conductivité, température du F1 : 11 mai - 27 juin 2006

Hydro.Géo.Consult-janv.2007

14 16 18 20 22 24 26 28

60:00 60:00

60:00 60:00

60:00 60:00

60:00 60:00

60:00 60:00

60:00 060:00

060:00 060:00

060:00 60:00

60:00 60:00

60:00 60:00

60:00 60:00

60:00 60:00

60:00 T eau

T air 630

640 650 660 670 680 690 700

11/5/060:00 13/5/060:00

15/5/060:00 17/5/060:00

19/5/060:00 21/5/060:00

23/5/060:00 25/5/060:00

27/5/060:00 29/5/060:00

31/5/060:00 2/6/060:00

4/6/060:00 6/6/060:00

8/6/060:00 10/6/060:00

12/6/060:00 14/6/060:00

16/6/060:00 18/6/060:00

20/6/060:00 22/6/060:00

24/6/060:00 26/6/060:00

28/6/060:00 36,00

36,20

36,40

36,60

36,80

37,00

37,20

37,40 Niveau piézométrique

Conductivité à 20°C

Niveau (m/repère) C (µS/cm)

T°C

Evolution niveau, conductivité, température du F1 : 9 - 25 août 2006

Hydro.Géo.Consult-janv.2007

37,50 37,55 37,60 37,65 37,70 37,75 37,80 37,85 37,90 37,95 38,00

9/8/06 0:00 11/8/06 0:00 13/8/06 0:00 15/8/06 0:00 17/8/06 0:00 19/8/06 0:00 21/8/06 0:00 23/8/06 0:00 25/8/06 0:00 590 592 594 596 598 600 602 604 606 608 610

Niveau piézométrique Conductivité à 20°C

15,5 15,55 15,6 15,65 15,7 15,75 15,8 15,85 15,9 15,95

16 Température eau

et hauteur des pluies, 31 août 2006 - 5 janv. 2007

37,5

38,0

38,5

39,0

39,5

40,0

40,5

41,0

Profondeur (m) / dalle béton

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0

t pt pt t t t t t t ct ct ct ct v v c c

Précipitations (mm) à Narbonne - Egassiéral

AA AD DP FP PP

arrêt accidentel (foudre) absence de données début pompage fin pompage pompe en panne

AA

AD

FP AD

DP

AD

F2

F1

Pompage d'essais 6 sept. - 10 nov. 2006 à 182 m3/h

31 août 2006 - 5 janv. 2007

430 460 490 520 550 580 610 640 670 700 730

Conductivité (µS/cm)

16 18 20 22 24

Température (°C)

F1

F2

F2

F1

AD

AD

AD

PP AD

PP

absence de données pompe F1 en panne

Pompage d'essai 6 sept. - 10 nov. 2006 à 182 m3/h

0,0

1,0

2,0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250

débit (Q en m³/h) Pompage d'essai par paliers de débit de 1h30 non enchaînés le 6 septembre 2006

Courbe caractéristique du forage F2

pertes de charge linéaires s = 3,25.10^-3.Q

pertes de charge quadratiques s = 2,95.10^-5.Q²

37,5

38

38,5

39

39,5

40

40,5

0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

jour

Profondeur (m) / dalle béton

DP

AD

FP AA

AA AD DP

arrêt accidentel (foudre) absence de données début pompage

Analyses spectrale et en ondelettes du niveau d’eau de F2 calcul du coefficient d’emmagasinement