Formation «Planification, construction, exploitation et fermeture des décharges contrôlées au Maroc»

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1 Formation «Planification, construction, exploitation et fermeture des décharges contrôlées au Maroc» un projet du Programme de Gestion et de Protection de l Environnement en Maroc (PGPE) en coopération avec Mai 24/ MiS Page 1 Formation Décharges contrôlées Module 1 2 ème JOUR Module 1 : Bases de planification Code de Bonnes Pratiques (CBP) 1 Présentation 7 : Importance de la barrière géologique 09:00 09:30 Présentation 8 : Investigations géotechniques du site retenu 09:30 10:15 Présentation 9 : Essais de laboratoire 10:45 11:45 Présentation 10 : Surveillance de la nappe (piézomètres) 11:45 12:00 : Essais de perméabilité in-situ 13:30 14:00 Présentation 12 : Exercice Isopièzes - Méthode des triangles 14:00 14:30 Présentation 13 : Renforcement de la barrière géologique 14:30 15:00 Présentation 14 : Exercices Investigations géotechniques 15:00 16:00 Discussion : Questions / Réponses 16:00 16:30 Page 2

2 : Essais de perméabilité in-situ (CBP 1.5) 3. Essais de perméabilité à l eau dans un forage en tube fermé NF EN ISO Autres essais de perméabilité par injection d eau dans un forage 5. Conclusion Page 3 Dans le cadre des investigations d un site de décharge, la perméabilité du sous-sol est un paramètre essentiel à déterminer. La perméabilité In-Situ des couches pouvant éventuellement faire office de barrière géologique se détermine en général par deux méthodes : Essais de pompage Essais de perméabilité dans un forage par injection d eau Mais la perméabilité est également mesurée en laboratoire sur les échantillons prélevés lors des fouilles, forages, etc. Page 4

3 Remarques préliminaires : Avant de réaliser un essai de pompage : Reconnaissance géologique et géotechnique du site pour déterminer : le type de nappe (libre ou captive) l épaisseur de la nappe la position de la couche imperméable qui est la base de l aquifère Il faut également connaître les conditions initiales d écoulement (isopièzes de la nappe : Direction et sens d écoulement) Page 5 Remarques préliminaires : Suivant le type de terrain à tester, il existe différentes méthodes décrites dans la norme EN ISO k > 10-7 m/s : essai de pompage dans un forage Duré ée de l essai (heures) 10-7 m/s < k < m/s : essai de perméabilité à l eau dans un forage en tube fermé (permet d isoler une couche à l aide de packer) Perméabilité [m/s] Source : DIN EN ISO Page 6

4 Choix de la méthode : Les propriétés géologiques et hydrogéologiques du sous-sol doivent être caractérisées auparavant : - Identification et description des roches du sous-sol - Identification des aquifères et du type d aquifère (captif ou libre) - Estimation de la perméabilité afin de choisir la méthode appropriée - Etc. Page 7 : Essais de perméabilité in-situ (CBP 1.5) 3. Essais de perméabilité à l eau dans un forage en tube fermé NF EN ISO Autres essais de perméabilité par injection d eau dans un forage 5. Conclusion Page 8

5 Le principe : Un forage principal dans lequel on pompe l eau souterraine. Des piézomètres à proximité du puits de pompage dans lesquels on mesure le rabattement de la nappe autour du forage principal. Ces piézomètres doivent être implantés sur deux axes perpendiculaires passant par le puits (dont un axe parallèle à l écoulement de la nappe) Page 9 Forage principal (B18) Nord Puits de mesure du rabattement (puis de la remontée) de la nappe Page 10

6 Le principe : Essai en deux phases : 1. Pompage avec plusieurs débits (Augmentation du débit par paliers) Formation d un cône de rabattement Mesure du niveau de la nappe dans les piézomètres à proximité du puits de pompage 2. Observation de la remontée de la nappe à son niveau initial Page 11 Mesure du rabattement de la nappe / Pompe Page 12

7 Déroulement de l essai : Pompage avec les débits suivants (par étapes) : 31 l/s (7h) 41,5 l/s (67h) jusqu au Régime Permanent (tenu au moins 24h) 55,5 l/s (77h) jusqu au Régime Permanent (tenu au moins 24h) Observation de la remontée de la nappe phréatique Page 13 Résultats : -0,2-0,4 Rabattement et remontée de la nappe dans le puits StRP1 0 0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00 160,00 180,00 200,00 (7h) Q = 31 l/s ( Q = 41,5 l/s (67h) Q = 55,5 l/s (77h) Remontée de la nappe Rabattement s [m] -0,6-0,8-1 -1,2-1,4 Temps [heures] Page 14

8 Résultats : Pompage Page 15 Interprétation des résultats : Méthode graphique de Theis Méthode la plus utilisée quand on cherche seulement à mesurer k f Pour chaque puits de mesure et chaque débit constant de pompage : s [m] Représentation graphique du rabattement (s en [m]), en fonction du temps divisé par la distance (au carré) entre le puits de mesure et le puits de pompage (t/r²) 1,00 0,10 S = f(t/r²) au piézomètre StRP1 1,00E+00 1,00E+ 1,00E+ 1,00E+ 1,00E+ 1,00E+ 10,00 Q=31 l/s Q=41,5 l/s Q=55,5 l/s t/r² [s/m²] Page 16

9 Interprétation des résultats : Déduction de la Transmissivité T [m²/s] et du Coefficient d emmagasinement S [-] T = (Q / 4 π s) W(u) [m²/s] et S = 4 T (t/r²) / (1/u) [-] Puis déduction du Coefficient de perméabilité k f en [m/s] k f = T / H [m/s] Où : H = Profondeur du puits dans la nappe [m] Q = Débit constant de pompage [m³/s] s = Rabattement depuis le début du pompage [m] W(u) et u = Courbe universelle de THEIS Page 17 Interprétation des résultats : Remontée de la nappe Pour chaque puits de mesure et chaque débit constant de pompage : Représentation graphique (logarithmique) du rabattement (s en [m]), en fonction du quotient (t+t )/t, où t est le temps compté à partir du début du pompage et t le temps compté à partir de l arrêt du pompage. On en déduit de la même façon la Transmissivité et le coefficient de perméabilité Où : T = 2,3 Q / ( 4 π d s ) et k f = T / H [m/s] H = Profondeur du puits dans la nappe [m] Q = Débit constant de pompage [m³/s] s = Rabattement depuis le début du pompage [m] d s = Pente de la droite s = f ((t+t )/t ) [m] Page 18

10 Résultats Coefficient de perméabilité : k f = m/s Puits Rabattement de la nappe Moyenne Remontée de la nappe Page 19 : Essais de perméabilité in-situ (CBP 1.5) 3. Essais de perméabilité à l eau dans un forage en tube fermé NF EN ISO Autres essais de perméabilité par injection d eau dans un forage 5. Conclusion Page 20

11 3. Essais de perméabilité dans un forage NF EN ISO Le principe : Injection d eau sous pression charge hydraulique d un mètre au-dessus du niveau du TN (exemple) puis augmentation brutale de la charge hydraulique (impulsion) attente du rétablissement de la charge hydraulique à son niveau initial Déduction de la perméabilité de la couche à partir : de la courbe de pression (charge hydraulique) en fonction du temps pendant la phase de rétablissement de la charge hydraulique. des volumes d eau injectés Page Essais de perméabilité dans un forage NF EN ISO Isolation de la couche à tester à l aide de packer Packer («bouchons» gonflables avec de l eau) Page 22

12 3. Essais de perméabilité dans un forage NF EN ISO Cet essai nécessite des équipements assez lourds. Il existe d autres équipements plus simples qui donnent également de bons résultats. Page 23 : Essais de perméabilité in-situ (CBP 1.5) 3. Essais de perméabilité à l eau dans un forage en tube fermé NF EN ISO Autres essais de perméabilité par injection d eau dans un forage 5. Conclusion Page 24

13 4. Autres essais de perméabilité par injection d eau dans un forage Le principe : Injection d eau dans un forage jusqu à saturation de la ZNS (en réalité impossible à réaliser à 100%) Mesure du volume d eau qui s infiltre par unité de temps : On en déduit le coefficient de perméabilité L eau peut être injectée sous pression ou non. Cela dépend des conditions géologiques et des résultats que l on veut exploiter. Page Autres essais de perméabilité par injection d eau dans un forage Isolation de la couche à tester à l aide de packer Injection avec forme sphérique Dans la nappe Injection avec forme semi-sphérique Dans la nappe Injection avec forme cylindrique (puits classique) Dans la nappe Injection avec forme cylindrique et semi sphérique - Dans la nappe Injection au-dessus de la nappe Calcul de la constante C Déduction de la perméabilité de la couche en tenant compte de C (différentes formules suivant les auteurs) Source : IBU, Institut für Bau und Umwelt, Hochschule Rapperswil HSR, Projet : «Regenwassermanagement System für den Schweizer Garten- und Landschaftsbau Page 26

14 4. Autres essais de perméabilité par injection d eau dans un forage 1. Injection d eau jusqu à un certain niveau 2. Infiltration libre de l eau Reprise du cycle (x 3) 1,2 1 0,8 Auffüllversuch B3 / PIV1, PIV2 und PIV3 2 r Essai de perméabilité par injection d eau Directive allemande GDA E 1-4 TN GOK t2-t1 Aplatissement de la courbe (saturation progressive du sous-sol) WSP h1..hn 0,6 0,4 0,2 0 15:26:30 15:33:20 15:40:10 15:47:00 15:53:50 16:00:40 16:07:30 16:14:20 16:21:10 16:28:00 16:34:50 16:41:40 16:48:30 16:55:20 17:12:50 17:19:40 17:26:30 17:33:20 17:40:10 17:47:00 17:53:50 18:00:40 18:07:30 18:14:20 18:21:10 18:28:00 18:34:50 18:41:40 18:48:30 18:55:20 h2-h1 08:36:40 08:43:30 08:50:20 08:57:10 09::00 09:10:50 09:17:40 09:24:30 09:31:20 09:38:10 09:45:00 09:51:50 09:58:40 10::30 10:12:20 10:19:10 10:26:00 10:32:50 10:39:40 10:46:30 10:53:20 11:00:10 11:07:00 Page Autres essais de perméabilité par injection d eau dans un forage Résultats : Rabattement [m] Temps [s] Page 28

15 4. Autres essais de perméabilité par injection d eau dans un forage Résultats : Temp s [s] Rabattement [m] Niveau de l eau dans le puits (profondeur) [m] Q [m³/s] H [m] k [m/s] Ellipse k [m/s] Cylindre k [m/s] Sphère k [m/s] Nomogramme Moyenne de t = 1600s à t = 3200s Coefficient de perméabilité (zone insaturée) k = 1, E - [m/s] Page Autres essais de perméabilité par injection d eau dans un forage Résultats : Coefficient de perméabilité k [m/s] Evolution du coefficient de perméabilité k [m/s] Temps [s] Page 30

16 : Essais de perméabilité in-situ (CBP 1.5) 3. Essais de perméabilité à l eau dans un forage en tube fermé NF EN ISO Autres essais de perméabilité par injection d eau dans un forage 5. Conclusion Page Conclusion 2 Types d essais : pompage ou injection d eau Essais différents selon les conditions hydrogéologiques du site Faire appel à des entreprises spécialisées pour choisir les méthodes d investigation adaptées et réaliser les essais Les essais les plus compliqués n apportent pas forcément plus d informations que les essais simples, réalisés avec bon sens. Ils doivent être cependant interprétés par des spécialistes. Page 32

17 Merci pour votre attention Gerd BURKHARDT Directeur général Pélagie BALL Gestion de projets Auf der Breit Karlsruhe Allemagne Page 33