le futur Rapport final

Transcription

1 Recommandations pour la reconnaissance hydrogéologique de l aquifère alluvial dans le futur secteur de la ZAC des Porte s du Tarn St Sulpi ice sur Tarn (81) Rapport final BRGM RP FR Janvier 2013

2 Recommandations pour la reconnaissance hydrogéologique de l aquifère alluvial dans le futur secteur de la ZAC des Portes du Tarn St Sulpice sur Tarn (81) Rapport final BRGM/R RP FR Janvier 2013 Étude réalisée dans lee cadre des projets de Service public du BRGMM GTHB15 M. Bardeau Vérificateur : Nom : Yvan Caballero Date : 12/02/2013 Signature : Approbateur : Nomm : Philippe Roubichou Date : Signature : En l absencee de signature, notamment pour les rapports diffusés en version numérique, l original signé est disponible auxx Archives du BRGM. Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2008

3 I M AVRIL 05 Mots clés : géothermie, hydrogéologie, aquifère alluvial, aquifère des sables infra-molassiques, potentiel géothermique, Saint Sulpice sur Tarn, projet de ZAC En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : Bardeau M., (2013) Recommandations pour la reconnaissance hydrogéologique de l aquifère alluvial dans le futur secteur de la ZAC des Portes du Tarn St Sulpice sur Tarn (81)- Rapport final. Rapport BRGM/RP FR, 28. p., 12 fig. BRGM, 2013, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l autorisation expresse du BRGM.

4

5 Potentiel géothermique des aquifères au droit du projet de la ZAC «Portes du Tarn» - St Sulpice (81) Synthèse Le projet d implantation d une ZAC sur les communes de Saint Sulpice sur Tarn et de Buzet sur Tarn (81) s intègre dans une démarche d écologie industrielle permettant d intégrer le parc d activités dans son environnement à travers une démarche écologique, durable et une gestion économe dans son fonctionnement Aussi, il est prévu de développer au maximum les énergies renouvelables pour le chauffage et le refroidissement des différentes structures accueillies sur la ZAC. Il est notamment envisagé de développer de la géothermie sur aquifères alluviaux pour le chauffage de bâtiments et de serres, et sur aquifères profonds pour le chauffage de bâtiments. Dans un premier temps, la SPLA 81 a demandé au BRGM de procéder à une étude hydrogéologique du site visant à évaluer le potentiel géothermique des aquifères en présence, à savoir l aquifère profond des sables infra-molassiques et la nappe alluviale du Tarn. La précédente étude sur les potentialités géothermique des aquifères en présence au droit du site de la future ZAC a montré que la nappe alluviale pouvait présenter de bonnes caractéristiques. Cependant, des investigations de terrain sont nécessaires pour confirmer cette potentialité et évaluer précisément les débits d exploitation. Dans un second temps, la SPLA 81 a donc demandé au BRGM de fournir des préconisations quant aux travaux d investigations nécessaires pour évaluer les caractéristiques hydrodynamiques de la nappe alluviale dans le secteur de la ZAC. Les données de productivité recensées dans la Banque de Données du Sous-Sol sont rares et relativement éloignées du secteur de la ZAC (14 km). De plus, la seule carte piézométrique existante sur le secteur est celle issue de l Inventaire des Ressources Hydrauliques (IRH) de 1980, réalisée à une échelle de 1/ Il est donc nécessaire d entreprendre des travaux de reconnaissance de la piézométrie et de la productivité de la nappe alluviale dans le secteur de la future ZAC. L examen des documents mis à disposition du BRGM a permis de mettre en évidence la présence de relevés piézométriques lors de l étude géotechnique réalisée par ALIOS Pyrénées, en juin Bien que ces mesures soient peu précises (de l ordre du dm), la densité de points (31 mesures) est suffisante pour permettre le tracé d une carte piézométrique. Le BRGM a donc procédé à la réalisation d une carte piézométrique (cf. illustration 5 du présent rapport). Celle-ci fait apparaitre un sens d écoulement similaire à la carte piézométrique au 1/ de l IRH, et met en évidence des secteurs de plus forte perméabilité relative. Ces informations sont suffisantes pour orienter l implantation de forage d essais, et des travaux de mesures piézométriques supplémentaires ne semblent pas nécessaires. Dans un premier temps, la carte piézométrique réalisée à partir des sondages géotechniques permet de proposer l implantation de 5 forages d essais. 5

6 Potentiel géothermique des aquifères au droit du projet de la ZAC «Portes du Tarn» - St Sulpice (81) Les techniques de foration et d équipement des ouvrages éventuellement réalisés sont détaillées dans le rapport et doivent être compatibles avec la descente d une pompe immergée d un débit minium de 25/30 m 3 /h. Des essais constitués de trois paliers stabilisés et enchaines sont proposés aux débits suivants : 5,12 et 25 m 3 /h, avec suivi de la remontée du dernier palier, mais devront être ajustés en fonction de la productivité de chaque ouvrage. En effet, dans le cas où un ouvrage montre de bonnes capacités de production à 25 m 3 /h, des paliers supplémentaires à des débits supérieurs doivent être effectués. En fonction des résultats obtenus et en particulier des débits maximum d exploitation obtenus, les forages de reconnaissances pourront être pérennisés ou abandonnés, selon les préconisations détaillées dans le présent rapport. Si les conditions hydrogéologiques sont favorables, d autres ouvrages d eau pourraient être réalisés et testés, à des fins d exploitation pour la géothermie sur aquifère. 6

7 Potentiel géothermique des aquifères au droit du projet de la ZAC «Portes du Tarn» - St Sulpice (81) Sommaire 1. Contexte et objectifs Rappel sur les caractéristiques hydrogéologiques théoriques de la nappe alluviale Recommandations pour la caractérisation hydrogéologique de la nappe alluviale dans le secteur de la future ZAC RAPPEL DES PRECEDENTES CONCLUSIONS DU BRGM INVESTIGATIONS PROPOSEES POUR LA CARACTERISATION HYDROGEOLOGIQUE DE LA NAPPE ALLUVIALE DU TARN DANS LE SECTEUR DE LA ZAC Carte piézométrique Réalisation de forages permettant de mener des essais de pompage Essais de pompage Perspectives Conclusion Liste des illustrations Illustration 1 Extrait de la carte piézométrique éditée dans le rapport n 80 SGN 058 MPY dans le secteur de la future ZAC Illustration 2 Carte des points BSS avec valeurs de débits d exploitation déclarés (+ ancien captage AEP de Lugan) Illustration 4 Carte de localisation des sondages géotechniques réalisés par ALIOS, avec mesure du niveau d eau Illustration 5 Carte piézométrique réalisée à partir des sondages géotechniques Illustration 7 Coordonnées X,Y potentielles des forages pour les essais de pompage Illustration 8 - Schéma présentant les principes d éqipement d une tête de forage (Source documentaire BRGM : d'après la plaquette Le forage en Bretagne ) Illustration 9 Forage non conservé, jugé improductif, non équipé et comblé (source : plaquette BRGM «Le forage en Bretagne»

8

9 Potentiel géothermique des aquifères au droit du projet de la ZAC «Portes du Tarn» - St Sulpice (81) 1. Contexte et objectifs Le projet d implantation d une ZAC d environ 200 ha sur les communes de Saint Sulpice sur Tarn et de Buzet sur Tarn (81) s intègre dans une démarche d écologie industrielle permettant d intégrer le parc d activités dans son environnement à travers une démarche écologique, durable et une gestion économe dans son fonctionnement Aussi, il est prévu de développer au maximum les énergies renouvelables pour le chauffage et le refroidissement des différentes structures accueillies sur la ZAC. Il est notamment envisagé de développer de la géothermie sur aquifères alluviaux pour le chauffage de bâtiments et de serres, et sur aquifères profonds pour le chauffage de bâtiments. Dans le courant de l année 2012, la SPLA 81 a demandé au BRGM de procéder à une étude hydrogéologique du site visant à évaluer le potentiel géothermique des aquifères en présence. Les deux aquifères étudiés sont : - La nappe alluviale de la basse plaine du Tarn, - L aquifère profond et captif des sables infra-molassiques (SIM). Les résultats, présentés dans le rapport BRGM RP FR, montrent que le potentiel géothermique sur l aquifère profond des sables infra-molassiques est limité et peu compatible avec la rentabilité technico-économique du projet. La mise en place de PAC sur nappes alluviales pourraient répondre à une partie des besoins et pourraient également être complétée par des champs de sondes géothermiques. Cependant, au préalable, le comportement hydrogéologique de l aquifère alluvial doit faire l objet d investigations plus approfondies. L objectif du présent document est de proposer un certain nombre de recommandations permettant la rédaction d un cahier des charges pour la caractérisation du fonctionnement hydrogéologique de la nappe alluviale au droit de la zone du projet de ZAC. Ces travaux permettront d identifier précisément le potentiel géothermique de cet aquifère. 9

10

11 Potentiel géothermique des aquifères au droit du projet de la ZAC «Portes du Tarn» - St Sulpice (81) 2. Rappel sur les caractéristiques hydrogéologiques théoriques de la nappe alluviale Ces propos et illustrations sont repris du rapport BRGM précédent RP- Les alluvions de basse plaine et de la basse terrasse du Tarn T renferment une nappe dite alluviale, circulant dans un ensemble de galets, graviers et sables. Cette nappe repose sur un substratum imperméable constitué par les formations molassiques tertiaires. Sur la zone d implantationn de la future ZAC les eaux souterraines s écoulement par gravité en suivant la topographie du toit des molasses, qui suit s globalement le relief de la surface. Les eaux s écoulent doncc du sud vers le nord, en direction du Tarn qui draine la nappe alluviale. La carte piézométrique de l illustration 1 est issue de la carte piézométrique réalisée dans l Inventairee des Ressources Hydrauliques du Tarn (rapport BRGM 80 SGN 058 MPY de 1980 J-C Soulé) ). Illustration 1 Extrait de la carte piézométrique éditée dans le rapport n 80 SGN 058 MPY dans le secteur de la future ZAC 11

12 Potentiel géothermique des aquifères au droit du projet de la ZAC «Portes du Tarn» - St Sulpice (81) L illustration 1 montre que les ouvrages du sous-sol présents dans la Banque de Donnes du Sous-Sol du BRGM (BSS) sont peu nombreux sur le secteur de la future ZAC. Néanmoins, la carte piézométrique très générale, issue de l Inventaire des Ressources Hydrauliques du département du Tarn permettent d identifier les grandes caractéristiques de la nappe alluviale dans cette zone. La nappe se situe en moyenne entre 130 m NGF à l amont et 106 m NGF à l aval. La profondeur de la nappe alluviale par rapport au sol varie de 2,5 m à 5 m dans le périmètre de la future ZAC. Cela correspond à l épaisseur de la zone non saturée de l aquifère alluvial. L épaisseur mouillée varie de 1,5 à 2 m, en fonction des secteurs. Cette tranche d eau n est pas très importante mais elle est compensée par une bonne transmissivité de l aquifère. La Banque de Données du Sous-Sol ne comprend pas de données de productivité ni de débit sur le secteur de la future ZAC et dans les alentours. Les données les plus proches sont celles de deux forages situés sur la commune de Lisle-Sur-Tarn (à 14 km au nord-est de la ZAC), avec des débits de l ordre de 9 et 15 m 3 /h dans les alluvions de la basse plaine. Le rapport BRGM n 80 SGN 058 MPY fait référence à un captage AEP réalisé en 1977 au lieu-dit Lugan, sur la commune de St Sulpice sur Tarn. Cet ouvrage aurait exploité l aquifère alluvial à un débit d environ 25 m 3 /h (cf. illustration 6). Les valeurs de perméabilité connues dans la bibliographe (rapport BRGM n 80 SGN 058 MPY) varient de 1,10-3 à 1,10-4 m/s sur toutes les alluvions du Tarn. Les débits pouvant être extraits par pompage au sein de ces alluvions sont de l ordre de 20 à 30 m 3 /h, mais certains ouvrages peuvent fournir davantage, comme à Vielmur l Albarède, en amont de la plaine de l Agout, où un forage produit 70 m 3 /h. Le BRGM, dans le cadre de son rôle d opérateur de suivi du Réseau de Contrôle de Surveillance Quantitatif de la région Midi-Pyrénées, mesure depuis avril 1996 le niveau piézométrique d un ouvrage captant les alluvions de la basse plaine du Tarn, sur la commune de Buzet sur Tarn (indice BSS n 09577X0047/F). Ce puits est situé à moins de 2 km du centroïde du secteur d emprise de la future ZAC. Il constitue donc un très bon indicateur du fonctionnement de la nappe alluviale de la zone d étude. La chronique enregistrée depuis les 16 dernières années sur cet ouvrage montre que le battement (différence entre les hautes eaux et les basses eaux d un cycle hydrologique) maximal observé de la nappe est de 1 m (2003) et le battement minimal de 10 cm (en 2008). En moyenne, le battement est de 40 cm environ. Ces formations alluviales sont donc très hétérogènes et peuvent localement fournir des débits très intéressants. Une étude de faisabilité au droit du site est donc indispensable pour apprécier plus finement les gammes de débits attendues. 12

13 Potentiel géothermique des aquifères au droit du projet de la ZAC «Portes du Tarn» - St Sulpice (81) Illustration 2 Carte des points BSS avec valeurs de débits d exploitation déclarés (+ ancien captage AEP de Lugan) Le ph des eaux de la nappe varie de 6,1 à 6,4 sur le secteur étudié, il est donc légèrement acide. Les eaux de la basse plaine ont une minéralisation peu importante, avec des conductivités comprises entre 350 et 1000 µs/cm à 20 C. Ces eaux ne présentent pas de caractère corrosif particulierr qui pourrait constituer une contrainte à la mise en œuvre d opérations de géothermie. La température des eaux est comprisee entre 12 et 15 C en fonction des secteurs et de la température extérieure. Dans ces gammes de température, le coefficient de performance chaleur (PAC) géothermique EAU/EAUU est optimal. d une Pompe à En considérant une eau à 13 C et unn débit d exploitation de 25 m 3 /h (cf. captage AEP de Lugan), le potentiel géothermique de cette nappe est intéressant pour le chauffage de petits bâtiments collectifs. L étude de ce potentiel est développée dans le paragraphe 3 ci-après. 13

14 Potentiel géothermique des aquifères au droit du projet de la ZAC «Portes du Tarn» - St Sulpice (81) 3. Recommandations pour la caractérisation hydrogéologique de la nappe alluviale dans le secteur de la future ZAC 3.1. RAPPEL DES PRECEDENTES CONCLUSIONS DU BRGM Dans son précédent rapport RP FR, le BRGM apportait les conclusions suivantes sur le potentiel géothermique des nappes alluviales du Tarn dans le secteur de la ZAC : «La collecte et l analyse des données géologiques et hydrogéologiques à disposition du BRGM dans le secteur de la future ZAC des «Portes du Tarn» montre qu il est possible d espérer un débit de 25 m 3 /h dans la nappe alluviale de la basse plaine du Tarn. Avec une température moyenne estimée à 13 C, un seul forage permettrait de chauffer 4000 m² de bureaux ou 8200 m² d hôtels construits dans le respect de la RT La réalisation de plusieurs forages équipés de pompes et répartis de manière stratégique sur le territoire de la ZAC permettrait de chauffer plusieurs bâtiments. Il est également envisageable de chauffer une partie des 10 ha de serres prévus sur la ZAC. Dix forages permettraient de chauffer environ 6 ha, en considérant un débit par puits de 25 m 3 /h. Cependant, les caractéristiques hydrogéologiques de l aquifère au droit de la zone d étude doivent être précisées par des investigations locales afin de mieux évaluer l interaction éventuelle entre les ouvrages de pompage. Le débit exploitable dans la nappe alluviale de la basse plaine doit être absolument confirmé au droit de l emprise de la future ZAC. Pour cela, des forages de 10 m de profondeur au maximum devront être réalisés, et leur productivité testée par des essais de pompage. Par ailleurs, si plusieurs forages de géothermie sur nappe alluviale sont prévus, une carte piézométrique du secteur devra être réalisée afin d identifier précisément les sens d écoulement de la nappe. Cela permettra de positionner correctement les forages de prélèvements par rapport aux forages de réinjection. ( ) Par ailleurs, les éventuelles opérations de géothermie sur nappe alluviale pourraient également être complétées par des champs de sondes géothermiques. Ces deux technologies, moins coûteuses que la géothermie sur aquifères profonds seraient plus facilement rentabilisées, présentent un facteur risque beaucoup plus limité et ont l avantage de pouvoir générer du rafraichissement en été.» Le paragraphe 3.2 suivant propose des recommandations pour la mise en œuvre de ces recommandations. 14

15 Potentiel géothermique des aquifères au droit du projet de la ZAC «Portes du Tarn» - St Sulpice (81) 3.2. INVESTIGATIONS PROPOSEES POUR LA CARACTERISATION HYDROGEOLOGIQUE DE LA NAPPE ALLUVIALE DU TARN DANS LE SECTEUR DE LA ZAC Carte piézométrique Le BRGM préconisait dans son précédent rapport la réalisation d une carte piézométrique détaillée dans le secteur de la future ZAC. Cette carte aurait pour objectif d améliorer la connaissance sur les sens d écoulement de la nappe, mais également d évaluer son gradient hydraulique. Ce paramètre, qui correspond à la pente de la nappe, permet d identifier de manière qualitative les secteurs où la perméabilité des alluvions est la plus forte (pente la plus faible à épaisseur de nappe constante) et où l aquifère est en théorie plus productif en terme de débit. Néanmoins, l analyse des dossiers et en particulier de l étude géotechnique préliminaire de site, réalisée par la société ALIOS Pyrénées, montre que des mesures du niveau de la nappe ont été réalisées sur les sondages géotechniques en juin 2011, c est-à-dire en période de hautes eaux de faible intensité. Ces mesures semblent peu précises, car arrondies à la dizaine de centimètres, mais leur nombre est important avec 31 points de mesure. De plus, leur répartition est homogène sur le secteur de la ZAC. Ces résultats, ainsi que les coordonnées en Lambert III sud des points ont été saisis et sont récapitulés dans le tableau de l illustration 3. 15

16 Potentiel géothermique des aquifères au droit du projet de la ZAC «Portes du Tarn» - St Sulpice (81) ID X_L3 sud (m) Y_L3 sud (m) Z Cote_piezo en m NGF Prof en m/sol PM PM PM PM PM PM PM PM PM PM PM SP SP SP SP SP SP EP EP EP EP EP EP EP EP EP EP EP EP EP EP Illustration 3 Tableau récapitulatif des sondages géotechniques avec données de niveau d eau Ces points sont localisés dans la carte de l illustration 4 ci-après. 16

17 Potentiel géothermique des aquifères au droit du projet de la ZAC «Portes du Tarn» - St Sulpice (81) Illustration 4 Carte de localisation dess sondages géotechnique es réalisés par ALIOS, avec mesure du niveau d eau Les données piézométriques obtenues sont suffisamment denses et bien réparties pour établir une carte piézométriq ue. Bien que les mesures m effectuées soient approximatives (arrondies à la dizainee de cm), elles fournissent une bonne image des senss d écoulement de la nappe et des secteurs à perméabilité pluss forte. La carte piézométrique tracée est présentée dans l illustration 5. 17

18 Potentiel géothermique des aquifères au droit du projet de la ZAC «Portes du Tarn» - St Sulpice (81) Illustration 5 Carte piézométrique e réalisée à partir des sondages géotechniques La carte piézométrique réalisée r à partir des mesures piézométriqp ques du bureau d étude ALIOS, lors d une premièree étude géotechnique, semble suffisante pour caractériser les sens d écoulement de la nappe alluviale et les zones de plus forte perméabilité. Il ne parait donc pas nécessaire d entreprendre de nouveaux travaux d investigations sur la piézométrie de la nappe alluvialee dans le futur secteur de la ZAC des Portes du Tarn Réalisation de forages f permettant de menerr des essais de pompage Dans les conclusions du dernier rapport BRGM (RP FR) il était proposé la réalisation de 10 forages géothermiques dans la nappe alluviale. De manière à mener une première phase de reconnaissance du milieu et de ses caractéristiques, la réalisation de 5 forages pour mener des essais dee pompage peut 18

19 Potentiel géothermique des aquifères au droit du projet de la ZAC «Portes du Tarn» - St Sulpice (81) s avérer suffisante. Si les débits extraits de ces ouvrages sont suffisants au regard des besoins du Maître d Ouvrage, cinq autres forages d eau pourront êtree réalisés par la suite. L implantation de ces forages peut être choisie à partir des résultats de la carte piézométrique construite à l aide de laa campagne de mesures d ALIOSS (illustration 7). En effet, les secteurs à plus faiblee gradient hydrauliquee (ou pente de la nappe) indiquent une augmentation de la perméabilité des alluvions.. Il s agit donc en théorie de secteurs plus favorables à l écoulement du flux d eau souterraine, au sein desquels on peut espérerr un débit d exploitationn potentiellement meilleur. Ces résultats doivent néanmoins être considéréss avec précaution étant donné la faible précision des mesures piézométriquess réalisées dans les sondages géotechniques. Une proposition d implantation des 5 forages d essai est présentée p dans la carte de l illustration 6. Illustration 6 Proposition de localisation théorique des 5 forages d essai Les coordonnées (Lambert 93) potentielles des forages surr lesquels ill est proposé de réaliser les essais de pompage sont précisées dans l illustration 7. 19

20 Potentiel géothermique des aquifères au droit du projet de la ZAC «Portes du Tarn» - St Sulpice (81) ID X_L93 (m) Y_L93 (m) Illustration 7 Coordonnées X,Y potentielles des forages pour les essais de pompage. Ces ouvrages doivent être réalisés avec la technique de forage la mieux adaptée à des formations de type alluvial, à savoir des galets siliceux, graviers, sables et argiles. Une technique de foration avec tubage à l avancement et rotation par système Odex peut être envisagée. Celle-ci a en effet l avantage de pouvoir être utilisée dans des formations meubles à des diamètres suffisants pour permettre la mise en place de crépines performantes et adaptées à l aquifère. Si cette technique est utilisée, le tubage provisoire doit être intégralement retiré pour permettre la mise en place d un massif de graviers filtrants. Un tubage à l avancement avec foration au marteau fond de trou est également envisageable. L objectif de ces ouvrages étant de tester la productivité de l aquifère alluvial, le diamètre de forage et d équipement devront être compatibles avec le diamètre des pompes immergées à mettre en place pour les essais de pompage. De plus, si les capacités de production de ces ouvrages sont suffisantes et compatibles avec les besoins en géothermie, ces ouvrages devront pouvoir être transformés rapidement et à moindre coût en forages d exploitation. Pour cela, un équipement initial adapté est nécessaire. Il est proposé de réaliser les ouvrages selon la configuration suivante : - Foration à l avancement jusqu au toit des formations molassiques (le forage pourra être poursuivi de 0,5 à 1 m dans les molasses). - Mise en place d un gravier filtrant 1 de granulométrie allant de 1,4 à 2,8 mm. - Equipement sur toute la hauteur mouillée + 1 m d une crépine 2 en tube PVC alimentaire de diamètre 238x250 mm (int/ext), permettant la mise en place d une pompe d au maximum 20 cm de diamètre. Le diamètre peut être 1 Le massif filtrant améliore la protection vis-à-vis des fines de l aquifère. Il doit être constitué d un gravier siliceux, roulé, propre, calibré et homogène. Il doit être chimiquement stable et avoir une forte porosité d interstices. Il est mis en place par gravité. 2 Le choix de la crépine est réalisé en fonction de la granulométrie des alluvions, du débit espéré et du faciès physico-chimique de l eau de façon à pouvoir résister à la corrosion, à la pression et à l usage dans le temps. 20

21 Potentiel géothermique des aquifères au droit du projet de la ZAC «Portes du Tarn» - St Sulpice (81) inférieur dans la mesure où une pompe d un débit de 30 m 3 /h environ peut être introduite. - Mise en place d un tubage plein sur le restant supérieur de la colonne de forage. - Nettoyage du puits par Air-Lift. Une coupe géologique et une coupe technique de l ouvrage devra être réalisée. Le niveau d eau statique devra être mesuré par rapport au sol, avec indication du jour et heure de la mesure. Ces ouvrages devront ensuite être testés par un essai de pompage. Si les débits s avèrent satisfaisants, l ouvrage pourra être équipé pour un usage définitif, selon les recommandations du paragraphe Ces ouvrages devront être déclarés auprès de la DREAL et du BRGM afin d être identifiés dans la Banque de Données du Sous-Sol. Cette démarche permettra d affecter à chaque ouvrage un identifiant unique national. Cette déclaration est obligatoire à partir de 10 m de profondeur selon le code Minier, mais également fortement recommandée pour les ouvrages moins profonds Essais de pompage Les données de débit collectées dans la bibliographie sont peu nombreuses dans le secteur d étude. Alors que des ouvrages de la Banque de Données du Sous-Sol indiquent des débits allant de 5 à 15 m 3 /h dans les alluvions de la basse plaine entre 9 et 14 km au nord-est de la ZAC, un autre forage indique un débit de 25 m 3 /h dans les alluvions de la basse terrasse, à 6 km au sud-est du projet. Quoiqu il en soit, les alluvions sont, de par leur nature, des formations très hétérogènes. Il en résulte la formation d aquifères aux caractéristiques hydrodynamiques contrastées, y compris à grande échelle. Il est donc très difficile de prévoir à priori le débit de réalisation des essais de pompage préconisés. Il est néanmoins conseillé de prévoir d explorer une gamme de débits allant de 5 à 25 m 3 /h. Il est proposé de réaliser sur chacun des forages d essai le protocole suivant : - Un essai par paliers enchainés de 5, 12 et 25 m 3 /h, - Les deux premiers paliers devront avoir une durée minium de 60 minutes et le niveau devra être impérativement stabilisé avant de passer au débit supérieur, - Le 3 ème palier devra avoir une durée de minimum de 120 minutes, sauf en cas de dénoyage de la pompe. - La remontée des niveaux devra être suivie. - Dans l idéal, l évolution du niveau piézométrique au cours des essais devra être suivie à l aide d une sonde pressiométrique avec enregistreur. Des mesures manuelles de secours devront également être réalisées. L essai par palier devra être interprété. La courbe caractéristique de l ouvrage doit être réalisée et le débit critique estimé. 21

22 Potentiel géothermique des aquifères au droit du projet de la ZAC «Portes du Tarn» - St Sulpice (81) De plus, l analyse de la courbe de remontée doit permettre une estimation des paramètres de transmissivité et de coefficient d emmagasinement de l aquifère exploité au droit de l ouvrage. Dans le cas où le dernier palier à 25 m 3 /h montre une stabilisation rapide des niveaux (régime permanent) et une bonne réactivité de l ouvrage, il peut être envisagé d effectuer une autre série de paliers enchainés à des débits plus importants. Un essai de longue durée (48? heures) peut également être envisagé à un débit supérieur à 25 m 3 /h Perspectives En fonction du résultat des essais de pompage, les forages de reconnaissance pourront être équipés ou pas pour une phase d exploitation pour la géothermie. La production de chaleur (et de froid) par géothermie sera fonction des débits maximum atteints. A l issue de cette première phase exploratoire, le maitre d ouvrage pourra envisager la réalisation de 5 (ou davantage) autres forages. La localisation de ces nouveaux ouvrages sera décidée en fonction des premiers résultats obtenus. Quelle que soit l issue choisie pour ces 5 ouvrages (équipement ou abandon), des recommandations techniques sont proposées dans les paragraphes suivants. Equipement définitif en vue d une exploitation SI l ouvrage est conservé, un minimum d aménagement en vue de sa pérennisation est nécessaire : a) Procéder à la cimentation du tubage plein. La cimentation d un tubage dans un forage est une opération capitale pour la préservation de la qualité des eaux souterraines et la longévité de l installation. La cimentation vise à obturer l espace annulaire compris entre le cuvelage et les terrains forés sur la partie supérieure et non crépinée du forage, jusqu au niveau naturel du terrain. Elle doit être réalisée par injection de ciment sous pression, de bas en haut, jusqu à la surface.. Un contrôle de la qualité de la cimentation doit être effectué, au minimum par vérification du volume de ciment injecté. b) Conception d une tête de forage adaptée. La tête du forage, située à l extérieur ou dans une chambre de comptage doit s élèver au moins à 50 cm au-dessus du terrain naturel ou du fond de la chambre. Lorsque la tête de forage est située dans un local, celle-ci doit être située à au moins 20 cm audessus du fond du local. La tête de forage doit être cimentée au minimum sur 1 m de profondeur à partir du sol. En zone inondable, la tête de forage doit être rendue étanche ou être située dans un local lui-même étanche. 22

23 Potentiel géothermique des aquifères au droit du projet de la ZAC «Portes du Tarn» - St Sulpice (81) Le capot de fermeture du forage doit permettre un isolement parfait par rapport aux inondations et au ruissellement. Un dispositif de sécurité doit interdire l accès à l intérieur du forage (cadenas). Le forage doit être entouré d une margelle de 3 m² de superficie minimum. Il est également recommandé de procéder à l installation d un tube guide pour les sondes de mesures piézométriques dans le forage. L ensemble de ces préconisations est synthétisé dans le schéma de l illustration 8 ciaprès. Margelle de 3 m 2 minimum Refoulement Alimentation électrique de la pompe Mise à la terre Compteur Illustration 8 - Schéma présentant les principes d éqipement d une tête de forage (Source documentaire BRGM : d'après la plaquette Le forage en Bretagne ) Le forage doit être identifié par une plaque mentionnant les références du récépissé de déclaration auprès des services de Police de l Eau. Conditions techniques pour l abandon d un forage Si les essais de pompage ne sont pas satisfaisants et que le maître d ouvrage décide l abandon du forage d essai, les préconisations suivantes devront être respectées. La réglementation impose que «tout forage abandonné doit être comblé par des techniques appropriées permettant de garantir l absence de circulation d eau et l absence de transfert de pollution». Dans l aquifère alluvial capté, il existe un risque d introduction directe d eau de surface potentiellement contaminée, dans l ouvrage abandonné. 23

24 Potentiel géothermique des aquifères au droit du projet de la ZAC «Portes du Tarn» - St Sulpice (81) L abandon d un ouvrage est une opération particulière, parfois complexe, qui doit répondre à certaines règles en termess de qualité. En particulier, il doit être rebouché de manière étanche (ciment) et les matériaux de remplissage doivent d êtree inertes vis à vis de la qualité des eaux de nappe (cf. illustration 11). Que ce soit après un équipement ouu un abandon, le rapport de fin de travaux devra être adressé aux services de la Police de l Eau dans les deux mois suivant la fin des travaux. Lorsque les forages ne sont pas conservés à la suite des travaux de foration, le compte-rendu de comblement doit être inclus dans le rapport de fin de travaux. L illustration 9 ci-après schématise improductif, et non équipé. l abandon d un forage non conservé car jugé Illustration 9 Forage non conservé, jugéé improductif, non équipéé et comblé (source : plaquette BRGM «Le forage en Bretagne» 24

25 Potentiel géothermique des aquifères au droit du projet de la ZAC «Portes du Tarn» - St Sulpice (81) 4. Conclusion La précédente étude sur les potentialités géothermique des aquifères en présence au droit du site de la future ZAC a montré que la nappe alluviale pouvait présenter de bonnes caractéristiques. Cependant, des investigations de terrain sont nécessaires pour confirmer cette potentialité et évaluer précisément les débits d exploitation. Le SPLA 81 a demandé au BRGM de fournir des préconisations quant aux travaux d investigations nécessaires pour évaluer les caractéristiques hydrodynamiques de la nappe alluviale dans le secteur de la ZAC. Les données de productivité recensées dans la Banque de Données du Sous-Sol sont rares et relativement éloignées du secteur de la ZAC (14 km). De plus, la seule carte piézométrique existante sur le secteur est celle issue de l Inventaire des Ressources Hydrauliques (IRH) de 1980, réalisée à une échelle de 1/ Il est donc nécessaire d entreprendre des travaux de reconnaissance de la piézométrie et de la productivité de la nappe alluviale dans le secteur de la future ZAC. L examen des documents mis à disposition du BRGM a permis de mettre en évidence la présence de relevés piézométriques lors de l étude géotechnique réalisée par ALIOS Pyrénées, en juin Bien que ces mesures soient peu précises (de l ordre du dm), la densité de points (31 mesures) est suffisante pour permettre le tracé d une carte piézométrique. Le BRGM a donc procédé à la réalisation d une carte piézométrique (cf. illustration 5 du présent rapport). Celle-ci fait apparaitre un sens d écoulement similaire à la carte piézométrique au 1/ de l IRH, et met en évidence des secteurs de plus forte perméabilité relative. Ces informations sont suffisantes pour orienter l implantation de forage d essais, et des travaux de mesures piézométriques supplémentaires ne semblent pas nécessaires. Dans un premier temps, la carte piézométrique réalisée à partir des sondages géotechniques permet de proposer l implantation de 5 forages d essais. Les techniques de foration et d équipement des ouvrages éventuellement réalisés sont détaillées dans le rapport et doivent être compatibles avec la descente d une pompe immergée d un débit minium de 25/30 m 3 /h. Des essais constitués de trois paliers stabilisés et enchaines sont proposés aux débits suivants : 5,12 et 25 m 3 /h, avec suivi de la remontée du dernier palier, mais devront être ajustés en fonction de la productivité de chaque ouvrage. En effet, dans le cas où un ouvrage montre de bonnes capacités de production à 25 m 3 /h, des paliers supplémentaires à des débits supérieurs doivent être effectués. En fonction des résultats obtenus et en particulier des débits maximum d exploitation obtenus, les forages de reconnaissances pourront être pérennisés ou abandonnés, selon les préconisations détaillées dans le présent rapport. Si les conditions hydrogéologiques sont favorables, d autres ouvrages d eau pourraient être réalisés et testés, à des fins d exploitation pour la géothermie sur aquifère. 25

26 Centre scientifique et technique 3, avenue Claude-Guillem min BP Orléans Cedex 2 France Tél. : Direction régionale Midi-Pyrénées 3, rue Marie Curie Bât ARUBAA BP Ramonville St Agne Cedex - France Tél. :