EXPLOITATION DE CARRIERE CHOUVET (Oise)

EXPLOITATION DE CARRIERE CHOUVET (Oise)

Etude des conséquences

de l'ouverture partielle

de la nouvelle graviere

sur le forage d'exploitation

en eau potable F 2

de la Ville de BEAUVAIS

BRGM

EXPLOITATION DE CARRIERE CHOUVET

(Oise)

Etude des conséquences de rouverture partielle

de la nouvelle gravière sur le forage d'exploitation

en eau potable

^F

2 de la Ville de

BEAUVAIS

par L.

HARB

octobre 1988

88

SGN

821 PIC

BUREAU

DE

RECHERCHES GÉOLOGIQUES

ET

MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL Service Géologique Régional Picardie

12. rue Lescouvé- 80000AMIENS -Tél.:22^9.49.52

BRGM

EXPLOITATION DE CARRIERE

CHOUVET

(Oise)

Etude des conséquences de rouverture partielle

de la nouvelle gravière sur le forage d'exploitation

en eau potable

^F

2 de la Ville de

BEAUVAIS

par L.

HARB

octobre 1988

88

SGN

821 PIC

BUREAU

DE

RECHERCHES GÉOLOGIQUES

ET

MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL Service Géologique Régional Picardie

12. rue Lescouvé- 80000AMIENS -Tél.:22^9.49.52

EXPLOITATION de CARRIERE CHOUVET (Oise)

Etude des conséquences de l'ouverture partielle de la nouvelle gravière

sur le forage d'exploitation en eau potable F 2 de la Ville de BEAUVAIS

RESUME

A la demande de 1 'Entreprise CHOUVET, le Service Géologique Régional du Bureau de Recherches Géologiques et Minières a procédé à des simulations sur le modèle mathématique de la plaine alluviale du Thérain

(Plaine du Canada). L'objectif de cette étude était de mesurer les conséquences de 1 'ouverture de nouvelles gravières de matériaux alluvionnaires sur la piézométrie et le bilan des flux de la nappe du site considéré.

Le modèle VAL, déjà exploité précédemment et réajusté par

1 'adaptation de mailles variables a montré, lors du calage, un déficit du bilan global des flux gui entraîne progressivement un abaissement des niveaux piézométriques .

Plusieurs simulations pour la mise en exploitation de nouvelles gravières ont été réalisées,, selon trois scénarios différents. La gravière nord projetée, le fond et les berges étant colmatés et toutes choses restant égales par ailleurs apparaît, à priori, entraîner les conséquences les moins défavorables sur les débits d'exploitation des forages d'alimen¬

tation de la Ville de BEAUVAIS et, en particulier, sur le forage F 2 ainsi que sur les forages de l'Usine SPONTEX-VISCORA.

Cependant, un suivi de la qualité physico-chimique des eaux superficielles -et des eaux captées, ainsi qu'un contrôle régulier des niveaux dynamiques des ouvrages en production seront nécessaires.

L'ouverture des gravières nord et ouest exigera, à court terme, un transfert du forage F 2 afin de pouvoir maintenir un débit d'exploitation et une qualité chimique des eaux identiques aux conditions actuelles.

88 SGN 821 PIC

EXPLOITATION de CARRIERE CHOUVET (Oise)

Etude des conséquences de l'ouverture partielle de la nouvelle gravière

sur le forage d'exploitation en eau potable F 2 de la Ville de BEAUVAIS

RESUME

A la demande de 1 'Entreprise CHOUVET, le Service Géologique Régional du Bureau de Recherches Géologiques et Minières a procédé à des simulations sur le modèle mathématique de la plaine alluviale du Thérain

(Plaine du Canada). L'objectif de cette étude était de mesurer les conséquences de 1 'ouverture de nouvelles gravières de matériaux alluvionnaires sur la piézométrie et le bilan des flux de la nappe du site considéré.

Le modèle VAL, déjà exploité précédemment et réajusté par

1 'adaptation de mailles variables a montré, lors du calage, un déficit du bilan global des flux gui entraîne progressivement un abaissement des niveaux piézométriques .

Plusieurs simulations pour la mise en exploitation de nouvelles gravières ont été réalisées,, selon trois scénarios différents. La gravière nord projetée, le fond et les berges étant colmatés et toutes choses restant égales par ailleurs apparaît, à priori, entraîner les conséquences les moins défavorables sur les débits d'exploitation des forages d'alimen¬

tation de la Ville de BEAUVAIS et, en particulier, sur le forage F 2 ainsi que sur les forages de l'Usine SPONTEX-VISCORA.

Cependant, un suivi de la qualité physico-chimique des eaux superficielles -et des eaux captées, ainsi qu'un contrôle régulier des niveaux dynamiques des ouvrages en production seront nécessaires.

L'ouverture des gravières nord et ouest exigera, à court terme, un transfert du forage F 2 afin de pouvoir maintenir un débit d'exploitation et une qualité chimique des eaux identiques aux conditions actuelles.

88 SGN 821 PIC

SOMMAIRE

Pages

RESUME

INTRODUCTION 1

1 - CADRE ET PRINCIPE DE L'ETUDE 2

1.1. - Cadre physique de l'étude 2

1.1.1. - Situation 2

1.1.2. - Contextes géologique

et hydrogêologique 2

1.2. - Principe de l'étude et méthodologie employée 3

2 - CALAGE DU MODELE 4

2.1. - Phase de calage 4

2.2. - Piézométrie de calage 5

2.3' - Bilan des flux dans la zone d'étude 5

3

-

EXPLOITATION DU MODELE 6

3.1- - Ouverture

^de

la gravière ouest

⁷

3.2. - Ouverture

de

la gravière nord

8

3.3- - Ouverture simultanée des deux gravières

nord et ouest 10

SOMMAIRE

Pages

RESUME

INTRODUCTION 1

1 - CADRE ET PRINCIPE DE L'ETUDE 2

1.1. - Cadre physique de l'étude 2

1.1.1. - Situation 2

1.1.2. - Contextes géologique

et hydrogêologique 2

1.2. - Principe de l'étude et méthodologie employée 3

2 - CALAGE DU MODELE 4

2.1. - Phase de calage 4

2.2. - Piézométrie de calage 5

2.3' - Bilan des flux dans la zone d'étude 5

3

-

EXPLOITATION DU MODELE 6

3.1- - Ouverture

^de

la gravière ouest

⁷

3.2. - Ouverture

de

la gravière nord

8

3.3- - Ouverture simultanée des deux gravières

nord et ouest 10

SOMMAIRE (Suite)

CONCLUSIONS

LISTE DES FIGURES

Pages

1. Situation actuelle 12

2. Conséquences de 1'ouverture de la gravière ouest I3

3. Conséquences de 1'ouverture de la gravière nord I3

4. Conséquences de l 'ouverture des deux gravières I4

5. Popositions d'aménagement I5

Figure 1 : Plan de situation

Figure

2 :

Potentiels induits

(en dm) après

calage

Figure

3 :

Bilan

des

flux

(en

l/s)

après

calage

Figure

^{4 :}

Différence

^de

potentiels

(en ^cm) après

ouverture

de

la carrière

ouest

Figure

5 :

Différence

de

potentiels

(en cm) après

ouverture

de

la gravière

nord

Figure

6 :

Différence

de

potentiels

(en cm) après

ouverture simultanée

des gravières nord et ouest.

SOMMAIRE (Suite)

CONCLUSIONS

LISTE DES FIGURES

Pages

1. Situation actuelle 12

2. Conséquences de 1'ouverture de la gravière ouest I3

3. Conséquences de 1'ouverture de la gravière nord I3

4. Conséquences de l 'ouverture des deux gravières I4

5. Popositions d'aménagement I5

Figure 1 : Plan de situation

Figure

2 :

Potentiels induits

(en dm) après

calage

Figure

3 :

Bilan

des

flux

(en

l/s)

après

calage

Figure

^{4 :}

Différence

^de

potentiels

(en ^cm) après

ouverture

de

la carrière

ouest

Figure

5 :

Différence

de

potentiels

(en cm) après

ouverture

de

la gravière

nord

Figure

6 :

Différence

de

potentiels

(en cm) après

ouverture simultanée

des gravières nord et ouest.

EXPLOITATION de CARRIERE CHOUVET

(Oise)

Etude des conséquences de l'ouverture partielle de la nouvelle gravière

sur le forage d'exploitation en eau potable F 2 de la Ville de BEAUVAIS

INTRODUCTION

Les nouveaux besoins en

matériaux fins (sables et graviers)

liés aux aménagements routiers régionaux ont conduit à envisager l'exploi¬

tation d'une nouvelle gravière dans la Plaine du Canada, sur les sections

B C et B D de la Commune de BEAUVAIS, par l'Entreprise CHOUVET.

Cependant, compte-tenu de l'exploitation simultanée du forage

F 2, alimentant la Ville de BEAUVAIS en eau potable, qui est situé sur la section ^{B C de} la commune pendant la durée des travaux d'ouverture ^de la carrière, l'Entreprise CHOUVET a demandé au Bureau de Recherches Géolo¬

giques et Minières, Service Géologique Régional Picardie, d'évaluer les conséquences de l'ouverture de la gravière projetée dans les secteurs ouest et nord sur l'exploitation du forage F 2.

Dans la mesure où l'on dispose déjà d'un modèle mathématique calé lors de l'étude réalisée pour la Ville de BEAUVAIS sur la Plaine du Canada

(rapport

B.R.G.M. 87 SGN 671

PIC), il

a

été

proposé de

réajuster

cette modélisation en adaptant la dimension des mailles du modèle pour mieux définir, dans les secteurs d'exploitation projetés, les variations piézométriques et le bilan des flux.

EXPLOITATION de CARRIERE CHOUVET

(Oise)

Etude des conséquences de l'ouverture partielle de la nouvelle gravière

sur le forage d'exploitation en eau potable F 2 de la Ville de BEAUVAIS

INTRODUCTION

Les nouveaux besoins en

matériaux fins (sables et graviers)

liés aux aménagements routiers régionaux ont conduit à envisager l'exploi¬

tation d'une nouvelle gravière dans la Plaine du Canada, sur les sections

B C et B D de la Commune de BEAUVAIS, par l'Entreprise CHOUVET.

Cependant, compte-tenu de l'exploitation simultanée du forage

F 2, alimentant la Ville de BEAUVAIS en eau potable, qui est situé sur la section ^{B C de} la commune pendant la durée des travaux d'ouverture ^de la carrière, l'Entreprise CHOUVET a demandé au Bureau de Recherches Géolo¬

giques et Minières, Service Géologique Régional Picardie, d'évaluer les conséquences de l'ouverture de la gravière projetée dans les secteurs ouest et nord sur l'exploitation du forage F 2.

Dans la mesure où l'on dispose déjà d'un modèle mathématique calé lors de l'étude réalisée pour la Ville de BEAUVAIS sur la Plaine du Canada

(rapport

B.R.G.M. 87 SGN 671

PIC), il

a

été

proposé de

réajuster

cette modélisation en adaptant la dimension des mailles du modèle pour mieux définir, dans les secteurs d'exploitation projetés, les variations piézométriques et le bilan des flux.

Le présent rapport synthétise les données disponibles dans la phase de calage du modèle

et

donne

les effets

que

produiront

chacune des phases d'exploitation envisagées. Il sera ensuite proposé un plan d'aména¬

gement avec toutes les restrictions afférant à chacune des phases.

1 - CADRE ET PRINCIPE DE L'ETUDE

1.1. - Cadre physique de l'étude

1.1.1. Situation

Le secteur de la Plaine du Canada pris en compte est pratique¬

ment confondu avec celui défini lors de la précédente modélisation.

Il est enserré entre le pied des coteaux bordant la vallée du Thérain et limité au nord, par le chemin longeant au nord les " Prés des Voleurs " et au sud, par la limite nord des terrains de la Préfecture de

l'Oise (Cf. Fig. 1). Le Thérain qui s'écoule dans la direction nord-ouest sud-est est principalement localisé dans le secteur d'étude le long de la limite est du modèle. La largeur moyenne de la vallée dans la zone étudiée est de 1 km. De plus, le paysage est agrémenté actuellement de deux plans d'eau indépendants aux dimensions très disparates. Les futurs terrains à

exploiter, section

B C,

parcelle

n° 205

et section

B D,

parcelles

66, 67

et

75 (en

partie)

occupent une

surperficie d'environ 4,5

ha.

1.1.2. - Contextes géologique et hydrogéologique

Dans la Vallée du Thérain, les formations crayeuses du Turonien

et

^du Senonien (Crétacé

supérieur)

sont

entaillées

par

le lit

^de

la rivière

et de ses affluents, ce qui a provoqué une forte altération du sommet de cette assise calcaire.

Le présent rapport synthétise les données disponibles dans la phase de calage du modèle

et

donne

les effets

que

produiront

chacune des phases d'exploitation envisagées. Il sera ensuite proposé un plan d'aména¬

gement avec toutes les restrictions afférant à chacune des phases.

1 - CADRE ET PRINCIPE DE L'ETUDE

1.1. - Cadre physique de l'étude

1.1.1. Situation

Le secteur de la Plaine du Canada pris en compte est pratique¬

ment confondu avec celui défini lors de la précédente modélisation.

Il est enserré entre le pied des coteaux bordant la vallée du Thérain et limité au nord, par le chemin longeant au nord les " Prés des Voleurs " et au sud, par la limite nord des terrains de la Préfecture de

l'Oise (Cf. Fig. 1). Le Thérain qui s'écoule dans la direction nord-ouest sud-est est principalement localisé dans le secteur d'étude le long de la limite est du modèle. La largeur moyenne de la vallée dans la zone étudiée est de 1 km. De plus, le paysage est agrémenté actuellement de deux plans d'eau indépendants aux dimensions très disparates. Les futurs terrains à

exploiter, section

B C,

parcelle

n° 205

et section

B D,

parcelles

66, 67

et

75 (en

partie)

occupent une

surperficie d'environ 4,5

ha.

1.1.2. - Contextes géologique et hydrogéologique

Dans la Vallée du Thérain, les formations crayeuses du Turonien

et

^du Senonien (Crétacé

supérieur)

sont

entaillées

par

le lit

^de

la rivière

et de ses affluents, ce qui a provoqué une forte altération du sommet de cette assise calcaire.

Fig. 1 PLAN DE SITUATION

Extrait de la feuille topographique de BEAUVAIS à I/25.OOO

Dans le secteur d'étude, ces formations sont recouvertes par

les alluvions fines (limon, argile, tourbe)

à

grossières (grave, sable,

sable argileux) .

La craie présente un faciès altéré et fissuré jusqu'à 30 m de

profondeur ^où elle devient plus marneuse.

Aucun niveau imperméable à semi-perméable n'a été jusqu'alors mis en évidence

entre les formations alluvionnaires et les formations

crayeuses.

L'ensemble alluvions-craie constitue dans la zone d'étude considérée un aquifère mono-couche contenant une nappe libre.

1.2. - Principe de l'étude et méthodologie employée

L'ouverture de gravières atteignant la nappe phréatique entrai¬

ne la formation ^de plans d'eau où le niveau de l'eau s'équilibre avec l'air libre. Cette transformation modifie obligatoirement l'écoulement des eaux souterraines, l'alimentation de la nappe, ce qui entraîne une augmentation de la vulnérabilité des eaux de la nappe.

Pour mesurer avec précision les modifications apportées aux écoulements souterrains actuels, on utilisera un modèle mathématique de simulation.

Le domaine à étudier sera découpé en éléments unitaires, c'est-à-dire ^en " mailles " carrées de côté égal à 100 m, identiques à

celles définies par la méthodologie de la modélisation précédente, à

l'intérieur desquels seront affichées toutes les caractéristiques hydrody¬

namiques.

Dans le secteur d'étude, ces formations sont recouvertes par

les alluvions fines (limon, argile, tourbe)

à

grossières (grave, sable,

sable argileux) .

La craie présente un faciès altéré et fissuré jusqu'à 30 m de

profondeur ^où elle devient plus marneuse.

Aucun niveau imperméable à semi-perméable n'a été jusqu'alors mis en évidence

entre les formations alluvionnaires et les formations

crayeuses.

L'ensemble alluvions-craie constitue dans la zone d'étude considérée un aquifère mono-couche contenant une nappe libre.

1.2. - Principe de l'étude et méthodologie employée

L'ouverture de gravières atteignant la nappe phréatique entrai¬

ne la formation ^de plans d'eau où le niveau de l'eau s'équilibre avec l'air libre. Cette transformation modifie obligatoirement l'écoulement des eaux souterraines, l'alimentation de la nappe, ce qui entraîne une augmentation de la vulnérabilité des eaux de la nappe.

Pour mesurer avec précision les modifications apportées aux écoulements souterrains actuels, on utilisera un modèle mathématique de simulation.

Le domaine à étudier sera découpé en éléments unitaires, c'est-à-dire ^en " mailles " carrées de côté égal à 100 m, identiques à

celles définies par la méthodologie de la modélisation précédente, à

l'intérieur desquels seront affichées toutes les caractéristiques hydrody¬

namiques.

Pour mieux définir le secteur à exploiter projeté, nous réaliserons un agrandissement du secteur en redécoupant les " mailles " en éléments

unitaires plus petits

(de

côté égal

à 50 m).

Le modèle utilisé pour notre étude est le modèle B.R.G. M. VAL

appliqué en modèle monocouche en nappe libre et à mailles variables en régime permanent.

Il

comporte 753

mailles

de

calcul,

dont

ll6 représentent

les plans d'eau actuels. Tous les résultats seront rendus sous forme de tableaux à deux dimensions où les mailles carrées seront représentées par des

rectangles (L:l

=

1,5)

2 - CALAGE DU MODELE

2.1. - Phase de calage

L'ensemble des données disponibles :

.

Piézométrie relevée

en août 1987j

. Epaisseur de la nappe variant entre 30 et 40 m,

. Paramètres hydrodynamiques (transmissivité moyenne et coeffi¬

cient

d'emmagasinement),

. Alimentation et prélèvements relatifs à la nappe dans le secteur d'étude,

a été introduit au centre de chacune des mailles du modèle. Le calage avait pour but d'obtenir la meilleure concordance entre les valeurs de piézo¬

métrie mesurées sur le terrain et servant de référence et celles restituées après tout calcul fait par le modèle.

Pour mieux définir le secteur à exploiter projeté, nous réaliserons un agrandissement du secteur en redécoupant les " mailles " en éléments

unitaires plus petits

(de

côté égal

à 50 m).

Le modèle utilisé pour notre étude est le modèle B.R.G. M. VAL

appliqué en modèle monocouche en nappe libre et à mailles variables en régime permanent.

Il

comporte 753

mailles

de

calcul,

dont

ll6 représentent

les plans d'eau actuels. Tous les résultats seront rendus sous forme de tableaux à deux dimensions où les mailles carrées seront représentées par des

rectangles (L:l

=

1,5)

2 - CALAGE DU MODELE

2.1. - Phase de calage

L'ensemble des données disponibles :

.

Piézométrie relevée

en août 1987j

. Epaisseur de la nappe variant entre 30 et 40 m,

. Paramètres hydrodynamiques (transmissivité moyenne et coeffi¬

cient

d'emmagasinement),

. Alimentation et prélèvements relatifs à la nappe dans le secteur d'étude,

a été introduit au centre de chacune des mailles du modèle. Le calage avait pour but d'obtenir la meilleure concordance entre les valeurs de piézo¬

métrie mesurées sur le terrain et servant de référence et celles restituées après tout calcul fait par le modèle.

5.

Trois passages successifs nécessitant la révision complète de l'agencement du fichier de données ont été utiles pour obtenir le meilleur résultat.

La figure ² visualise les résultats définitifs du calage en restituant la piézométrie de calage servant alors de référence pour la suite des simulations.

2.2. - Piézométrie de calage

L'observation des courbes piézométriques de calage matéria¬

lisées sur la figure 2 met en évidence ^:

Le maintien des hautes eaux en amont des étangs actuels.

L'augmentation du gradient hydraulique en aval de ces plans d'eau liée au déficit d'alimentation de la nappe d'eau libre puisque ces étangs forment une barrière hydraulique à l'écoulement des eaux.

Si l'on compare cet état à la piézométrie de référence observée

en août 1987:, on

constate

que

l'ajustement est

^de

l'ordre

de 30 cm, ce

qui

est considéré comme très satisfaisant pour une modélisation et que sur l'ensemble du domaine, la piézométrie de référence est légèrement infé¬

rieure

à

celle

du

calage.

Les

variations

de

niveau les plus importantes

(de l'ordre de 50 cm) sont localisées dans la partie nord et à l'angle sud-ouest de la zone d'agrandissement.

2.3- - Bilan des flux déuis la zone d'étude

Le bilan des flux est la différence entre les apports et les prélèvements de

la

nappe dans

le secteur considéré.

5.

Trois passages successifs nécessitant la révision complète de l'agencement du fichier de données ont été utiles pour obtenir le meilleur résultat.

La figure ² visualise les résultats définitifs du calage en restituant la piézométrie de calage servant alors de référence pour la suite des simulations.

2.2. - Piézométrie de calage

L'observation des courbes piézométriques de calage matéria¬

lisées sur la figure 2 met en évidence ^:

Le maintien des hautes eaux en amont des étangs actuels.

L'augmentation du gradient hydraulique en aval de ces plans d'eau liée au déficit d'alimentation de la nappe d'eau libre puisque ces étangs forment une barrière hydraulique à l'écoulement des eaux.

Si l'on compare cet état à la piézométrie de référence observée

en août 1987:, on

constate

que

l'ajustement est

^de

l'ordre

de 30 cm, ce

qui

est considéré comme très satisfaisant pour une modélisation et que sur l'ensemble du domaine, la piézométrie de référence est légèrement infé¬

rieure

à

celle

du

calage.

Les

variations

de

niveau les plus importantes

(de l'ordre de 50 cm) sont localisées dans la partie nord et à l'angle sud-ouest de la zone d'agrandissement.

2.3- - Bilan des flux déuis la zone d'étude

Le bilan des flux est la différence entre les apports et les prélèvements de

la

nappe dans

le secteur considéré.

rn)i)!-:LlsnricjM O F un *=-U«IME D U A pEnuvrus - C W F Í I E U C S CHUU

SIMULA' IDN NU I rIELS INDUITS (EN D m «PRES

Fig. 2

, * -»»iff* it

13 Ib.

7- 3 3

675

b / 6 6 6 6

6 4 6 4 6 5 6 i 6 "" 6 b i 6 *

o "3

6 r r

\

6 7 a 6 74

6 7 3

671 671 674

6 7 3

6 7 "

b 6

6

- >

77

' "

* - 1 -

6 6

•—*

"7

~7 67 67

u,

a- 7 7

* 6 7 7 6 77

-><7.1 677

di 7

671 6 7 7

6 . _

6 7 _ 6 , 1

6 7 7

. . .

h 77 61 7

6 77 : ; ;

6 77 , 7 7

1 1 1 "

Í. 7 7 6 7 7

h 7 2 . 7 7

o ."7 ',;T

t i . . .

6,-2

"•"

h . 2

!>72 677

ii 7 2

fi 1 ^

6 . 7 6 7 4

^ 7 T ü . _

h. V

6 77 f.. _

6i 2

•Sb 37

637 66 1 66 1 661 661 661 661

bt>l

66 1 6 6 1

ftOI

66 1 661 664 663 667 661

6 6 4 t * t > 3 Ù O 2 » 6 7 6 6 1 6 6 1 6 6 1 6 6 2 6 6 3 h 6 4

661 662 6 6 3 664 \íi3 í>6b 66U 660 - > .'1,T . . JI ¿

Zone

d'agrandi s s ement

Zone agrandie

—Etang actuel nord

— Etang actuel sud

Les flux horizontaux sont constitués par les apports provenant

de la nappe des coteaux et ceux dus à l'écoulement naturel de la nappe, alors que les flux verticaux sont apportés par la pluviométrie ou déduits par les prélèvements effectués sur l'ensemble des forages d'exploitation de la nappe.

Dans le modèle, le bilan global des débits correspond à la

somme

algébrique

des

débits

imposés

(pluies efficaces, prélèvements...) et

des débits calculés aux limites de la zone étudiée. Ces résultats sont reportés sur la figure 3- Le bilan global calculé par le modèle

correspondant

au calage

est

de

-

0,530 ^m

/s,

ce

qui souligne le déficit

d'alimentation théorique de la zone aquifère étudiée. L'alimentation du secteur considéré se décompose comme suit :

-

^{Ecoulement amont} 72

l/s

- Alimentation

coteau

est

1.016

l/s

- Alimentation

coteau ouest 543

l/s

-

^Ecoulement

aval -

700

l/s

- Débits

imposés

- I.46I l/s

3 - EXPLOITATION DU MODELE

L'objectif de ces simulations est de mesurer dans chacun des scénarios envisagés les conséquences de l'ouverture de nouvelles gravières sur le bilan de la nappe d'eau et, en particulier, sur le régime d'exploitation du forage d'eau F 2 alimentant la Ville de BEAU\'AIS.

Les propositions d'exploitation des gravières tiennent compte des impératifs de l'exploitant liés aux contraintes d'aménagement.

Les flux horizontaux sont constitués par les apports provenant

de la nappe des coteaux et ceux dus à l'écoulement naturel de la nappe, alors que les flux verticaux sont apportés par la pluviométrie ou déduits par les prélèvements effectués sur l'ensemble des forages d'exploitation de la nappe.

Dans le modèle, le bilan global des débits correspond à la

somme

algébrique

des

débits

imposés

(pluies efficaces, prélèvements...) et

des débits calculés aux limites de la zone étudiée. Ces résultats sont reportés sur la figure 3- Le bilan global calculé par le modèle

correspondant

au calage

est

de

-

0,530 ^m

/s,

ce

qui souligne le déficit

d'alimentation théorique de la zone aquifère étudiée. L'alimentation du secteur considéré se décompose comme suit :

-

^{Ecoulement amont} 72

l/s

- Alimentation

coteau

est

1.016

l/s

- Alimentation

coteau ouest 543

l/s

-

^Ecoulement

aval -

700

l/s

- Débits

imposés

- I.46I l/s

3 - EXPLOITATION DU MODELE

L'objectif de ces simulations est de mesurer dans chacun des scénarios envisagés les conséquences de l'ouverture de nouvelles gravières sur le bilan de la nappe d'eau et, en particulier, sur le régime d'exploitation du forage d'eau F 2 alimentant la Ville de BEAU\'AIS.

Les propositions d'exploitation des gravières tiennent compte des impératifs de l'exploitant liés aux contraintes d'aménagement.

MODÉLISATION DE LU PLAINE DU CANODQ A BEAUVQ1S - CARRIERES CHUUVET -

SIMULATION NO 1

BILAN DES FLUX (EN L/S> APRES CALAGE

Fig.

13 11 IS 16 1?

IB 19 20 21 22 23

JO 31 72 33 34 33 3*

37 3a

30 31 32 33 3*

33 34 37

¡si t J

t 3 * v-.sïŒirit&a o is

sstecMvuS is o

„ ' O

m$mtïZZM5 10 o o

-rrr-tf-

6 3 7 4 177 - 1 3 7 - : i 9 - 1 1 U - 1 8 O - Z6 O / . . " .- - . 1 it(i3Sï:Eïji_ï5!Ti8i!Pj»*i:t:"':;fiiiaiftJsjii!jaii,. :* i^-r.-r^^-^c-^-;:re;«an.;,.•..'•:':.• . . - , . . . . *

Ù - 5 Z

•> - i B

II - 1 9 il - 1 0

-5 -I IG

F 2

0 0 ' ) o o o 0 0 0 o o o

I 13 -42

60

F = Forages Ville de BEAÜVAIS N = Forages

Usine NOVACEL

Zone

agrandissement

Zone agrandie

7.

Trois scénarios ont été envisagés ^:

Exploitation de la parcelle 205, section B C du plan cadas¬

tral de la commune de BEAUVAIS, située à 100 m environ à l'ouest du forage de la Ville de BEAUVAIS.

Exploitation

de

la partie

nord des

parcelles

66, 67

et

75, section B D du plan cadastral de la commune de BEAUVAIS,

situées à 200 m environ en amont du forage d'eau.

Exploitation simultanée des deux sections ouest et nord.

Pour chaque simulation, on calculera les variations de la nappe d'eau ainsi que le bilan des flux.

3.1. - Ouverture de la gravière ouest

Les modifications apportées au terme de l'exploitation de la gravière ouest supposée transformée ^en plan d'eau dont le fond et les berges sont passablement colmatées sont schématisées sur la figure 4. Elle représente l'impact piézométrique par rapport à la situation de calage. On

peut constater que la piézométrie induite par cette nouvelle situation est légèrement

supérieure

(de

l'ordre

de 5 à 25 cm) dans

le secteur

de

la

nouvelle zone exploitée alors que sur l'ensemble du domaine étudié, les variations piézométriques sont légèrement inférieures, de l'ordre de 5 cm

environ, excepté à la limite nord de la zone d'agrandissement et à l'angle sud-ouest de celle-ci où les variations sont supérieures à 10 cm.

Au niveau du bilan des flux dans la zone d'étude, le bilan

global est toujours négatif et

^a

une' valeur

de

- 0,65

m7

/s.

7.

Trois scénarios ont été envisagés ^:

Exploitation de la parcelle 205, section B C du plan cadas¬

tral de la commune de BEAUVAIS, située à 100 m environ à l'ouest du forage de la Ville de BEAUVAIS.

Exploitation

de

la partie

nord des

parcelles

66, 67

et

75, section B D du plan cadastral de la commune de BEAUVAIS,

situées à 200 m environ en amont du forage d'eau.

Exploitation simultanée des deux sections ouest et nord.

Pour chaque simulation, on calculera les variations de la nappe d'eau ainsi que le bilan des flux.

3.1. - Ouverture de la gravière ouest

Les modifications apportées au terme de l'exploitation de la gravière ouest supposée transformée ^en plan d'eau dont le fond et les berges sont passablement colmatées sont schématisées sur la figure 4. Elle représente l'impact piézométrique par rapport à la situation de calage. On

peut constater que la piézométrie induite par cette nouvelle situation est légèrement

supérieure

(de

l'ordre

de 5 à 25 cm) dans

le secteur

de

la

nouvelle zone exploitée alors que sur l'ensemble du domaine étudié, les variations piézométriques sont légèrement inférieures, de l'ordre de 5 cm

environ, excepté à la limite nord de la zone d'agrandissement et à l'angle sud-ouest de celle-ci où les variations sont supérieures à 10 cm.

Au niveau du bilan des flux dans la zone d'étude, le bilan

global est toujours négatif et

^a

une' valeur

de

- 0,65

m7

/s.

MIIUHL-ISOI itjN uc i_n I L I I N P M J U\NIWI\

ft BEAUVrtlS - CiUíHIETíES C H O U V E T -

• 9 sinUL«T[ON na 2

POTENTIELS DE Cni.ftGE-rOIENr [E\.S INDUITS 1EM Cnl CIFRES OUVERTURE GRAVIERE QUEST

Fig 4

3 4 3 6 7

7b 37

ïïî'MjlS'iSjSSffï

t w

- I . it; 1

o

»i :IKJÍ

"if „ 13

0 S

17

5

3 3 5

5 3

5 3

5 4 7

ZU

M

5

3 5 5 5 5

bl

3

; 3

5 4

19 tl

3 3 3 5 3

S 5

3

5 5 5

- S 3

»!

5 3

5 3

111

3 3 3

Z

5

S 5 5 5 5

5 3

5 3 3 3

19

5 5

5 5

5 3

3 3

3

ir 11 3

5 S 5

3 5

3 3

5 4 4

ir 11

5 5 5 3 5 3

3 17 11 3 5 3

5 5 3 1

"

? Z 1

1' ] 1

r.

5 3

Z

3 5

Z

1 1 1 i.l

- 6 - z i - i r - 1 0

^-# s 3 a

i: n

- 1 1

F

Pi...

10 10 IO

10 -3 - 4 - 4

- > •

IO IO lo

Kl -1

* 1

R 1 9

11 /

1

Z

f>

B 9

IZ

• 1

0

â"r

Zone

1agrandissement

Différence de potentiels supérieure à 10cm

Zone agrandie Différence de

potentiels négative

Il est réparti de la façon suivante :

. Ecoulement amont

-

22

l/s

.

Alimentation

coteau

est

623

l/s

.

Alimentation

coteau ouest

3l8 l/s

. Ecoulement

aval -

⁷³⁰

l/s

.

Débits

imposés

-

⁸³⁷

l/s

On constate donc que malgré une diminution supplémentaire d'alimentation due à l'agrandissement du plan d'eau sud existant qui limitera l'alimentation naturelle de la nappe, le débit d'exploitation du

forage F 2 ne sera pas, à court terme, réduit, toutes choses restant égales par ailleurs, compte-tenu de l'augmentation artificielle du niveau piézométrique de la nappe dans le secteur considéré.

Cependant, compte-tenu de la très faible distance entre le plan d'eau et le forage et de la circulation rapide des eaux, il sera nécessaire de prendre toutes les précautions en vigueur vis-à-vis de la qualité chimique des eaux souterraines. Il deviendra indispensable d'établir un calendrier de surveillance de la qualité des eaux du plan d'eau et des eaux pompées par l'ouvrage d'exploitation et cela d'autant plus fréquemment lors de l'exploitation de la gravière.

3.2. - Ouvertiu'e de la gravière nord

Les terrains à exploiter dans le scénario envisagé couvrent environ 4,5 hectares et bordent le sud de l'étang nord actuel.

Il est réparti de la façon suivante :

. Ecoulement amont

-

22

l/s

.

Alimentation

coteau

est

623

l/s

.

Alimentation

coteau ouest

3l8 l/s

. Ecoulement

aval -

⁷³⁰

l/s

.

Débits

imposés

-

⁸³⁷

l/s

On constate donc que malgré une diminution supplémentaire d'alimentation due à l'agrandissement du plan d'eau sud existant qui limitera l'alimentation naturelle de la nappe, le débit d'exploitation du

forage F 2 ne sera pas, à court terme, réduit, toutes choses restant égales par ailleurs, compte-tenu de l'augmentation artificielle du niveau piézométrique de la nappe dans le secteur considéré.

Cependant, compte-tenu de la très faible distance entre le plan d'eau et le forage et de la circulation rapide des eaux, il sera nécessaire de prendre toutes les précautions en vigueur vis-à-vis de la qualité chimique des eaux souterraines. Il deviendra indispensable d'établir un calendrier de surveillance de la qualité des eaux du plan d'eau et des eaux pompées par l'ouvrage d'exploitation et cela d'autant plus fréquemment lors de l'exploitation de la gravière.

3.2. - Ouvertiu'e de la gravière nord

Les terrains à exploiter dans le scénario envisagé couvrent environ 4,5 hectares et bordent le sud de l'étang nord actuel.

9.

Les modifications apportées au terme de l'exploitation de la gravière nord supposée transformée en plan d'eau à fond et berges plus ou moins colmatés sont schématisées sur la figure 5.

On constate que l'impact piézométrique induit par cette nouvelle géométrie des terrains reflète un abaissement piézométrique général sur l'ensemble du site, exception faite des alentours du forage d'exploitation F 2.

Cette diminution est comprise entre 10 et 30 cm dans la zone nouvellement exploitée et dans tout le secteur sud et elle est supérieure à 30 cm dans l'angle sud-ouest de la zone d'agrandissement.

Au nord de l'étang actuel nord, l'abaissement piézométrique est supérieur à 10 cm mais cet effet ne se répercute pas au-delà d'une distance

de 3^0 m environ.

Quant au bilan des flux dans la zone étudiée il demeure

toujours négatif et

^sa

valeur

passe à

- 0,37

m

/s.

On peut donc en déduire que malgré une diminution non négli¬

geable de la piézométrie générale du secteur étudié due essentiellement à

la barrière hydraulique vis-à-vis de l'écoulement naturel des eaux de la nappe, le débit d'exploitation du forage F 2 restera possible, toutes choses restant égales par ailleurs, mais l'augmentation artificielle du niveau de la nappe autour du forage reste un phénomène à très court terme

et

soumis aux aléas

d'un déficit éventuel

de

la pluviométrie.

On peut de plus noter que cette augmentation des niveaux est réduite à une section de diamètre n'excédant pas 100 m.

9.

Les modifications apportées au terme de l'exploitation de la gravière nord supposée transformée en plan d'eau à fond et berges plus ou moins colmatés sont schématisées sur la figure 5.

On constate que l'impact piézométrique induit par cette nouvelle géométrie des terrains reflète un abaissement piézométrique général sur l'ensemble du site, exception faite des alentours du forage d'exploitation F 2.

Cette diminution est comprise entre 10 et 30 cm dans la zone nouvellement exploitée et dans tout le secteur sud et elle est supérieure à 30 cm dans l'angle sud-ouest de la zone d'agrandissement.

Au nord de l'étang actuel nord, l'abaissement piézométrique est supérieur à 10 cm mais cet effet ne se répercute pas au-delà d'une distance

de 3^0 m environ.

Quant au bilan des flux dans la zone étudiée il demeure

toujours négatif et

^sa

valeur

passe à

- 0,37

m

/s.

On peut donc en déduire que malgré une diminution non négli¬

geable de la piézométrie générale du secteur étudié due essentiellement à

la barrière hydraulique vis-à-vis de l'écoulement naturel des eaux de la nappe, le débit d'exploitation du forage F 2 restera possible, toutes choses restant égales par ailleurs, mais l'augmentation artificielle du niveau de la nappe autour du forage reste un phénomène à très court terme

et

soumis aux aléas

d'un déficit éventuel

de

la pluviométrie.

On peut de plus noter que cette augmentation des niveaux est réduite à une section de diamètre n'excédant pas 100 m.

Fig- 5

Graviere - nord

MoiH'Lir.nrION D E i_n P L A I N E DU cnnnon A PEfUJvnlS - CftliltfERES CIKJUVGT -

SlMULftflDN MO 3

P O T E N T I E L S D E cni.nüE-rorENiiEi.s [NnuiiE (EN CM> «PRES OUVERTURE GRAVIEIÎE NIJHD

O t 10 11 1Z 13 II 13

o \ ir ra \ 3i 33 3« ?r ?» 35 _? 30 31 > ?i 14 it ir ir iQ ir ir 1;

7 9

9 19

!•»

19 IB 19

— lo 111 20 22

1 « 16 ie

Zone

d'agrandissement

Zone agrandie

Différence de potentiels

négative

Différence de potentiels

supérieure à lOcn Différence de

potentiels supérieure à

10.

Il faut toutefois remarquer que la proximité du chantier d'exploitation de la gravière avec le forage d'adduction d'eau potable

nécessitera

de nombreuses

précautions et

occasionnera de

fréquents

contrôles de qualité chimique des eaux.

3.3- - Ouverture simultanée des deux gravières nord et ouest

La dernière éventualité envisagée serait donc une exploitation simultanée ou en suivant des deux sites précédents et ceci, en raison à la fois des délais d'exploitation de la carrière et des délais de mise en service d'un nouveau forage de remplacement du F 2.

Les modifications apportées au terme de l'exploitation des deux sections retenues supposées tranformées en plans d'eau sont représentées

sur la figure

6.

On peut constater sur l'ensemble du secteur d'étude un abais¬

sement piézométrique supérieur à 10 cm comprenant trois zones distinctes où

l'abaissement est supérieur à 30 cm qui sont situées ^:

. Au nord de l'étang nord actuel,

. A l'ouest des zones d'exploitation de graviers,

. Au sud de l'étang sud actuel.

On remarque que la seule augmentation piézométrique est localisée dans un rayon de 50 m autour du forage F 2.

Les valeurs maximales d'abaissement du niveau de la nappe par rapport au niveau relevé lors de la phase de calage atteignent 55 cm, ce qui est important compte-tenu de la valeur moyenne affectée au centre de chaque maille et de l'étendue du domaine affecté par cet abaissement.

10.

Il faut toutefois remarquer que la proximité du chantier d'exploitation de la gravière avec le forage d'adduction d'eau potable

nécessitera

de nombreuses

précautions et

occasionnera de

fréquents

contrôles de qualité chimique des eaux.

3.3- - Ouverture simultanée des deux gravières nord et ouest

La dernière éventualité envisagée serait donc une exploitation simultanée ou en suivant des deux sites précédents et ceci, en raison à la fois des délais d'exploitation de la carrière et des délais de mise en service d'un nouveau forage de remplacement du F 2.

Les modifications apportées au terme de l'exploitation des deux sections retenues supposées tranformées en plans d'eau sont représentées

sur la figure

6.

On peut constater sur l'ensemble du secteur d'étude un abais¬

sement piézométrique supérieur à 10 cm comprenant trois zones distinctes où

l'abaissement est supérieur à 30 cm qui sont situées ^:

. Au nord de l'étang nord actuel,

. A l'ouest des zones d'exploitation de graviers,

. Au sud de l'étang sud actuel.

On remarque que la seule augmentation piézométrique est localisée dans un rayon de 50 m autour du forage F 2.

Les valeurs maximales d'abaissement du niveau de la nappe par rapport au niveau relevé lors de la phase de calage atteignent 55 cm, ce qui est important compte-tenu de la valeur moyenne affectée au centre de chaque maille et de l'étendue du domaine affecté par cet abaissement.

Fig. 6

là 17 IS 19 ZO

30

• 7 1

31 77 34 73

3«

33

37

HtiDFLisnritjN on i_n I - I I U N I ft PEilUunl!; - cniiiv 1 fj<l Li

»a S I M U L f l l l U N N O r-OHMTIl-rLS DF Cni.ilCF-^OlCrj

lltl UlNrilMI CIKHJVI- 1 -

4 IEI.S INIJUM (IN C H I W R E S O U V E H I U K E GlínvItlííS N E TU

1 O II 12 13 11 1 - UN

30 3*

30 3 i

1

S 7

111

"^1 1

M '

7B 20 IB ?V

«4 37 43

23 29

i B 9F

~~*$

1 2Q

23 2B 2B

. • n

23 2B 2B

m

2ÍÍ 7B

29

"33

33 30 47 3B 3T 4 2 4 4 4 1

••• • 'i • i

o Eíí-iHSiittíS'il

Zone

' agrandis sèment

Zone agrandie

Différence de potentiels

négative

Différence de potentiels supérieure à

10 cm Différence de

potentiels supérieure

à 30 cm

11,

Ainsi, les barrières hydrauliques

formées

par

ces

nouvelles

exploitations de matériaiix et ensuite tranformées en plans d'eau perturbent profondément l'écoulement naturel de la nappe.

Le bilan global de la nappe dans le secteur considéré, calculé

7

par

la simulation

mathématique

est négatif et égal

^à

-

0,50 ^m

/s.

On peut donc en conclure, au vu de l'abaissement piézométrique sur l'ensemble du domaine et de la diminution du bilan des flux dans le secteur, que l'exploitation du forage de la Ville de BEAUVAIS sera fortement influencé par cette situation et que le maintien de son exploitation, au débit actuel, aura une répercussion importante au niveau des ressources utilisables de la nappe libre.

De plus, il faudra impérativement, compte-tenu de la circu¬

lation rapide des eaux souterraines, surveiller selon une fréquence de

contrôles élevée la qualité chimique des eaux de la nappe.

11,

Ainsi, les barrières hydrauliques

formées

par

ces

nouvelles

exploitations de matériaiix et ensuite tranformées en plans d'eau perturbent profondément l'écoulement naturel de la nappe.

Le bilan global de la nappe dans le secteur considéré, calculé

7

par

la simulation

mathématique

est négatif et égal

^à

-

0,50 ^m

/s.

On peut donc en conclure, au vu de l'abaissement piézométrique sur l'ensemble du domaine et de la diminution du bilan des flux dans le secteur, que l'exploitation du forage de la Ville de BEAUVAIS sera fortement influencé par cette situation et que le maintien de son exploitation, au débit actuel, aura une répercussion importante au niveau des ressources utilisables de la nappe libre.

De plus, il faudra impérativement, compte-tenu de la circu¬

lation rapide des eaux souterraines, surveiller selon une fréquence de

contrôles élevée la qualité chimique des eaux de la nappe.

CONCLUSIONS

La réalisation et l'exploitation d'un modèle mathématique de simulation de 1 'aquifère constitué par le complexe alluvions-craie dans la vallée du Thérain, entre FOUQUENIES au nord et SAINT-JUST-DES-MARAIS au sud, a permis de simuler les conséquences d'une nouvelle exploitation des matériaux sableux et graveleux localisés sur les sections B C et B D de la commune de BEAUVAIS sur 1 'exploitation du forage F 2 de la Ville de BEAUVAIS.

Les données acquises au terme des différents scénarios d'exploitation des gravières permettent d'aboutir aux conclusions suivantes :

1. - Situation actuelle

Le calage du modèle à partir des données existantes, acquises au cours de modélisations précédentes, montre que le bilan global de la nappe dans la zone étudiée est actuellement déficitaire, c'est-à-dire que les réserves renouvelables de 1 'aquifère sont en léger déficit. Ainsi, les apports de la nappe (précipitations et écoulement naturel) ne compensent pas totalement les prélèvements effectués au niveau de 1 'écoulement naturel

et des forages d'exploitation en eau potable.

Ce déficit peut être expliqué par la présence sur le site de grands plans d'eau constitués après l'exploitation des matériaux alluvionnaires et qui provoquent une barrière hydraulique à 1 'écoulement naturel des eaux, d'amont en aval.

Il a déjà provoqué, depuis une dizaine d'années d'observations sur les forages (F) de la Ville de BEAUVAIS et (N) de l'Usine SPONTEX-VISCORA, une baisse générale du niveau de la nappe de 1 'ordre de

2 m environ.

CONCLUSIONS

La réalisation et l'exploitation d'un modèle mathématique de simulation de 1 'aquifère constitué par le complexe alluvions-craie dans la vallée du Thérain, entre FOUQUENIES au nord et SAINT-JUST-DES-MARAIS au sud, a permis de simuler les conséquences d'une nouvelle exploitation des matériaux sableux et graveleux localisés sur les sections B C et B D de la commune de BEAUVAIS sur 1 'exploitation du forage F 2 de la Ville de BEAUVAIS.

Les données acquises au terme des différents scénarios d'exploitation des gravières permettent d'aboutir aux conclusions suivantes :

1. - Situation actuelle

Le calage du modèle à partir des données existantes, acquises au cours de modélisations précédentes, montre que le bilan global de la nappe dans la zone étudiée est actuellement déficitaire, c'est-à-dire que les réserves renouvelables de 1 'aquifère sont en léger déficit. Ainsi, les apports de la nappe (précipitations et écoulement naturel) ne compensent pas totalement les prélèvements effectués au niveau de 1 'écoulement naturel

et des forages d'exploitation en eau potable.

Ce déficit peut être expliqué par la présence sur le site de grands plans d'eau constitués après l'exploitation des matériaux alluvionnaires et qui provoquent une barrière hydraulique à 1 'écoulement naturel des eaux, d'amont en aval.

Il a déjà provoqué, depuis une dizaine d'années d'observations sur les forages (F) de la Ville de BEAUVAIS et (N) de l'Usine SPONTEX-VISCORA, une baisse générale du niveau de la nappe de 1 'ordre de

2 m environ.