«Police des eaux souterraines» Dossier-type de document d'incidence pour les captages d'eau souterraine

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1 Ministère de l'economie, des Finances et de l'industrie MINISTERE DE I AMFNAGPMFNT DU TrftRîTOIIïF El DE l fcnv'ponnement «Police des eaux souterraines» Dossier-type de document d'incidence pour les captages d'eau souterraine Etude réalisée dans le cadre des actions de Service public du BRGM 98-D-S68 mai 1999 R40034 (2 ème version)

2 Dossier-type de document d'incidence pour les captages d'eau soutenraine Mots-clés : Loi sur l'eau, eaux souterraines, document d'incidence, captage. En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : F. BEL - N. RAMPNOUX - «Police des eaux souterraines» : dossier-type de document d'incidence pour les captages d'eau souterraine. Rapport BRGM R (2^"* version), mai 1999, 17 pages, 1 annexe. BRGM, Ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l'autorisation expresse du BRGM Rapport BRGM R ^2* version)

3 Synthèse La loi sur l'eau de 1992 a institué une procédure de déclaration ou d'autorisation pour tous les prélèvements d'eau supérieurs à 8 mvh (ou 40 m'/j). Le seuil de débit déclenchant la procédure de demande d'autorisation a été fixé à 80 m^/h pour les nappes dites «normales» ; il est fonction du débit d'étiage de la rivière pour les «nappes d'accompagnement». Toutes déclarations et toutes demandes d'autorisation doivent être accompagnées d'un «document d'incidence» qui doit définir l'influence du nouveau captage sur la nappe, aussi bien sur le plan quantitatif que qualitatif. Les services de l'état chargés de la police des eaux ont demandé au BRGM d'établir un «dossier-type de document d'incidence», afin de les aider à mettre la procédure en place. Le plan proposé pour la rédaction du docimient d'incidence comprend cinq chapitres : O Fiche de caractérisation du prélèvement O Géologie et hydrogéologie e Environnement O Coupes prévisionnelles et programme des travaux Q Incidences et prescriptions d'exploitation Il est clair que l'importance du document et le nombre de rubriques renseignées seront fonction à la fois des connaissances hydrogéologiques sur l'aquifère capté et de la complexité de l'ouvrage (profondeur, diamètre, etc.). Dans les cas les plus complexes, le document d'incidence pourra atteindre la consistance d'une véritable étude hydrogéologique (piézomètres, modélisation,...). Rapport BRGM R (version 2)

4 Parmi les principales prescriptions envisageables pour supprimer, sinon limiter les incidences du futur forage sur la nappe et les captages voisins, on peut citer : >- le déplacement du forage sur un emplacement plus favorable ; >" la limitation du débit ou sa modulation dans le temps. Finalement, la procédure d'autorisation pour les captages d'eau souterraine apparaît longue, coûteuse et difficile à appliquer, compte tenu de la complexité et de l'hétérogénéité du milieu souterrain. Rapport BRGM R (version 2)

5 Table des matières SYNTHESE 3 TABLE DES MATIÈRES 5 1. INTRODUCTION 6 2. REGLEMENTATION POUR LES NAPPES SOUTERRAINES HORS NAPPES D'ACCOMPAGNEMENT 7 3. CONDITIONS DE RÉDACTION DU DOCUMENT D'INCIDENCE 9 3.L LE REDACTEUR PLAN DU DOCUMENT D'INCIDENCE 9 4. CHAPITRE 2 DU DOCUMENT D'INCIDENCE : GÉOLOGIE ET HYDROGÉOLOGIE CONTEXTE GÉOLOGIQUE RÉGIONAL CARACTÉRISTIQUES DE L'AQUIFÈRE SOLLICITÉ CHAPITRE 3 DU DOCUMENT D'INCIDENCE : ENVIRONNEMENT CONTEXTE ENVIRONNEMENTAL LOCAL CARACTÉRISTIQUES ENVIRONNEMENTALES CHAPITRE 4 DU DOCUMENT D'INCIDENCE : COUPES PRÉVISIONNELLES ET PROGRAMME DE TRAVAUX COUPES PRÉVISIONNELLES DE L'OUVRAGE CHAPITRE 5 DU DOCUMENT D'INCIDENCE : PRESCRIPTIONS D'EXPLOITATION LIMITES DE LA MÉTHODE INCIDENCE QUALITATIVE INCIDENCE QUANTITATIVE PRESCRIPTIONS D'EXPLOITATION CONCLUSION 17 Rapport BRGM R (version 2)

6 1. Introduction La loi sur l'eau du 3 janvier 1992 (n 92-3) et ses décrets d'application n et n du 29 mars 1993, ont institué une procédure ainsi que la nomenclature des opérations soumises à déclaration ou à autorisation pour tous les prélèvements d'eau souterraine supérieurs à 8 m^/h. L'article 3 du décret n précise le critère de l'usage domestique et précise le volume en deçà duquel tout prélèvement est assimilé à un tel usage (inférieur ou égale à 40 mvjour) ; l'impact de cet usage (ou d'un prélèvement <40 mvj) est comme trop faible pour justifie qu'elles soient soumises à autorisation et à déclaration (cf. le paragraphe II de l'article 10 de la loi sur l'eau). La procédure est relativement simple pour les captages dans les nappes souterraines hors "nappes d'accompagnement", c'est-à-dire celles qui ne sont pas en relation hydraulique directe avec les eaux de rivière ; elle est beaucoup plus complexe pour les «nappes d'accompagnement» dont le concept ' correspond a une volonté du législateur de limiter la multiplication des pseudo-prélèvements en nappe, qui sont des prises en rivières déguisées (les prélèvements en nappe d'accompagnement sont assimilés aux prélèvements dans le cours d'eau lui-même). Dans le texte du décret, les aquifères présentant une relation forte avec des cours d'eau, ont été dénommés nappes d'accompagnement, en vue de préserver les eaux superficielles qui leur sont étroitement liées et où la gestion des eaux souterraines serait calquée sur celle des eaux de surface. Nous ne traiterons ici que des captages en nappe "hors nappes d'accompagnement" (titre I de la nomenclature), en précisant cependant que le contenu du document d'incidence est le même que les deux types de nappe, la seule différence étant les seuils de débit déclenchant les procédures, soit de déclaration, soit d'autorisation. La procédure à appliquer étant fonction du débit du fiitur ouvrage et non de ses caractéristiques physiques (profondeur, diamètre), il est évident que le plan du document d'incidence doit être valable aussi bien pour un puits de quelques mètres que pour xm forage de plusieurs centaines de mètres. Le lecteur comprendra que, dans ces conditions, il est indispensable d'englober un large éventail de rubriques. ' Collin J.J. et Daum J.R. / BRGM Les nappes d'accompagnement. Expression hydrogéologique et hydrodynamique d'un concept réglementaire. Recueil des actes du colloques "Contribution des eaux souterraines aux fonctionnements des hydrosystèmes. Conséquences pour la gestion. 3*"" journée technique de l'aih. Rapport BRGM R40034 (version 2)

7 2. Réglementation pour les nappes souterraines hors nappes d'accompagnement Le législateur a prévu trois procédures différentes en fonction du débit prélevé O 0 e débit < 8 m3/h (ou 40 mvj) *-* 8 m3/h < débit < 80 m'/h *-* débit > 80 m^/h *-> ni déclaration, ni autorisation déclaration autorisation Pour les débits compris entre 8 m'/h à 80 ini^/h, la procédure est une déclaration auprès des services départementaux de police des eaux (MISE), accompagné d'un document d'incidence (cf l'article 29, titre II du décret n du 29 mars 1993 modifié). Pour les débits supérieurs à 80 m^/h, la procédure d'autorisation est obligatoire. Cette procédure nécessite une enquête publique, le passage devant le CDH et l'élaboration d'un document d'incidence (cf. l'article 2, titre I du décret n du 29 mars 1993 modifié). C'est le contenu de ce document d'incidence qui est défini dans les paragraphes qui suivent. La différence entre le document d'incidence pour les dossiers soumis à déclaration et ceux soumis à autorisation réside dans le fait que pour les seconds, ce document doit porter sur <d'ensemble des installations ou équipements exploités ou projetés par le demandeur qui, par leur proximité ou leur connexité avec l'installation soumise à autorisation, sont de nature à participer aux incidences sur les eaux ou le milieu aquatique». 11 est bon de rappeler que les captages destinés à l'alimentation en eau potable font l'objet, quel que soit leur débit, d'une procédure d'autorisation au titre du décret 89-3 du 3 janvier 1989 modifié (article 4) avec expertise obligatoire d'im hydrogéologue départemental agréé et délimitation de périmètres de protection, mais cette expertise se fait a posteriori lorsque le captage est déjà réalisé. Dans ces conditions, il est normal que les forages AEP fassent aussi l'objet d'une déclaration ou d'une demande d'autorisation en fonction du débit espéré. Si les travaux sont déjà soumis à autorisation au titre de l'article 10 de la loi sur l'eau (cf. 1" paragraphe), l'autorisation accordée en application des dispositions du titre I du décret vaut autorisation au titre de l'article 4 du décret 89-3 du 3 janvier 1989 modifié avec des compléments et/ou avec certains aménagements (art. 5 du décret 89-3 du 3 janvier 1989 modifié). Rapport BRGM R40034 (version 2)

8 D'un autre côté, en toute logique, les sondages de reconnaissance pour lesquels, par définition, le débit n'est pas connu, ne doivent faire l'objet que d'une déclaration préalable. Cette procédure de déclaration ou autorisation est ambiguë car le choix doit être fait avant la réalisation du captage. Or, dans de très nombreux cas, en particulier dans les calcaires ou en milieu fissuré, on se trouve dans l'incapacité de prévoir le débit du fiitur captage. C'est vrai aussi dans les zones mal connues, quel que soit le type d'aquifêre. On peut donc supposer, compte tenu de la longueur et du coût de la procédure d'autorisation, que la loi sera détournée et que les demandes d'autorisation seront rares, d'une part parce que 80 m^/h est un débit relativement important que peu de forages fournissent, d'autre part parce que le déclarant aura naturellement tendance à sousestimer la productivité de la nappe. En fait, la loi est bien adaptée aux prélèvements en rivière où il n'y a pas de doute sur le débit puisque la ressource existe déjà au moment de la demande d'autorisation. Elle l'est beaucoup moins pour les eaux souterraines où un doute subsiste souvent sur le débit d'exploitation qui sera finalement obtenu, celui-ci n'étant connu qu'à la fin du pompage d'essai, c'est-à-dire à la fin des travaux. Rapport BRGM R40034 (version 2) 8

9 3. Conditions de rédaction du document d'incidence 3.1. LE REDACTEUR Dans le cas qui nous intéresse, à savoir le captage des eaux souterraines, il est indispensable que le docimient d'incidence soit réalisé par un hydrogéologue, et même dans la mesure du possible par un hydrogéologue praticien ayant une véritable expérience de la foration. En effet, comme nous allons le voir, la loi insiste sur la qualité des captages (tubages, cimentation) afin, en particulier, d'éviter les communications entre nappes et les transferts de pollution depuis les nappes superficielles vers les nappes profondes (exemple : nitrates, pesticides,...)- Dans le cas des captages ayant un lien direct avec la santé publique (forages AEP, agroalimentaire, eaux minérales et thermales), il est fortement souhaitable de prendre l'avis d'un hydrogéologue départemental agréé PLAN DU DOCUMENT D'INCIDENCE Nous proposons un plan de rédaction en cinq chapitres : O Fiche de caractérisation du prélèvement O Géologie et hydrogéologie 6 Environnement O Coupes prévisionnelles et programme des travaux incidences et prescriptions d'exploitation Ces différents chapitres sont d'importance et d'utilisation différentes. Le chapitre 1 se présente sous forme d'une fiche synthétique résumant le projet (cf. annexe). Cette fiche peut être utilisée telle quelle, indifféremment pour la déclaration ou pour la demande d'autorisation. Les chapitres 2 et 3 renferment des informations d'ordre général et peuvent normalement être renseignés à partir de la documentation consultable dans les bases de données soit du BRGM (banque des données du sous-sol pour la géologie et l'hydrogéologie), soit de la DIREN (environnement, schémas départementaux des carrières), soit encore de la DRIRE (installations classées). Rapport BRGM R40034 (version 2) 9

10 Par contre, les chapitres 4 et 5 exigent une expertise plus approfondie (inventaire détaillé des captages existants, contacts avec les entreprises de forage locales ou ayant travaillé dans la région, examen des rapports de fin de travaux des ouvrages de captage, tests de débit, modélisation, installations classées, etc.). Une visite des lieux est, par ailleurs, indispensable, ainsi qu'un passage à la mairie (POS, plan cadastral, services environnementaux,...). Rapport BRGM R40034 (version 2) 10

11 4. Chapitre 2 du document d'incidence géologie et liydrogéologie 4.1. CONTEXTE GEOLOGIQUE REGIONAL Ce paragraphe doit contenir une brève description de la géologie et de l'hydrogéologie locales, cette description étant illustrée par au minimum une coupe transversale des formations géologiques traversées par le futur ouvrage (avec sa position sur la coupe) CARACTERISTIQUES DE L'AQUIFERE SOLLICITE Cette caractérisation doit comporter les éléments suivants : O nom de l'aquifere et numéro du système (code Margat) ; 0 description : - type (poreux, fissuré, karstique,...), - nappe libre, captive,..., - piézométrie et sens de l'écoulement souterrain, - valeurs de transmissivité, porosité, perméabilité, - épaisseur de l'aquifere, profondeur du niveau d'eau/sol et variations, - bilan (surexploitation, réserves,...), modélisation éventuelle et résultats des simulations, - productivité des ouvrages (rapport débit/rabattement), - faciès hydrochimique et qualité de l'eau, - vulnérabilité (pollutions potentielles ou chroniques). Dans la mesure du possible, ces différentes rubriques seront illustrées de documents tels que des cartes thématiques (piézométrie, transmissivités, vulnérabilité, etc.) extraites de la documentation existante. Rapport BRGM R40034 (version 2) 11

12 5. Chapitre 3 du document d'incidence environnement 5.1. CONTEXTE ENVIRONNEMENTAL LOCAL Ce paragraphe doit contenir une brève description de l'environnement local (régions naturelle, agricole, forestière, industrielle, urbaine, etc.) CARACTERISTIQUES ENVIRONNEMENTALES >- Existence d'vin POS et classement des parcelles. >- Zones protégées (parcs nationaux, régionaux, ZNIEFF, etc.). >- Captages AEP, périmètres de protection (souterrains et surface). >" Captages privés (industriels, agicoles, eau souterraine et eau de surface). > Installations classées (ICPE) et risques de pollution localisée (décharges, friches,...). >- Zones inondables ou humides, gravières, grottes, avens,... >- Zones littorales (biseaux salés). >- Pollutions chroniques (agriculture intensive, maraîchage, arboriculture). >- Programmes d'épandage de boues de stations d'épuration. Rapport BRGM R40034 (version 2) 12

13 6. Chapitre 4 du document d'incidence : coupes prévisionnelles et programme de travaux 6.1. COUPES PREVISIONNELLES DE L'OUVRAGE Tout projet de réalisation d'un ouvrage de captage important, ce qui est le cas pour un débit de 80 m3/h et plus, doit comporter obligatoirement : O une coupe géologique prévisionnelle avec la nature et l'épaisseur des différentes roches traversées par le forage avec, en particulier, la profondeur du réservoir aquifere capté ; 0 une coupe technique prévisionnelle, tributaire de la précédente et comportant, au minimum, les informations suivantes : >^ les différents diamètres de foration et les profondeurs atteintes, >^ les tubages mis en place (diamètre, épaisseur et nature des matériaux employés : PVC, acier, etc.), > les crépines (cote, nature, ouverture, etc.), >- les cimentations des tubages (technique utilisée, volume de laitier, etc.), >" le niveau d'eau dans l'ouvrage (niveau à l'arrêt) ; autres spécifications : >- les diagraphies éventuelles, soit avant tubage, soit après tubage, pour vérifier la bonne exécution des travaux lors de la réception du forage, >^ le massif de gravier filtrant, >- les techniques de nettoyage et de développement de l'ouvrage avant le pompage d'essai (pistonnage, acidification, lavage aux hexametaphosphates), Rapport BRGM R40034 (version 2) 13

14 >" le pompage d'essai (détermination des couples débit/rabattement et choix du débit d'exploitation), >" type de pompe et profondeur d'installation, >- équipement de surface (vannes, compteur volumétnque, abris, traitements,...), >- prélèvement d'eau et analyse chimique. Rapport BRGM R40034 (version 2) 14

15 7. Chapitre 5 du document d'incidence prescriptions d'exploitation 7.1. LIMITES DE LA METHODE La qualité de ce dernier chapitre dépendra de la pertinence des informations fournies dans les chapitres précédents. En effet, il est probable que, dans bien des cas, faute de données précises et fiables, on sera amené à faire des «recommandations» plutôt que de véritables «prescriptions», les incidences du nouveau captage sur la nappe étant difficiles à calculer INCIDENCE QUALITATIVE L'incidence qualitative d'un nouveau forage sur la nappe captée peut avoir deux origines : O une origine directe, par infiltration directe d'eau depuis la surface (mauvaise étanchéïté de la tête de puits, par exemple), par niise en communication de plusieurs aquiferes de qualité différente : c'est le cas le plus courant. Il est lié, soit à une mauvaise position (ou qualité) des tubages, et surtout à l'absence ou à la mauvaise qualité des cimentations de tubages. Une cimentation de tubage est toujours une opération délicate ; elle doit être à la fois minutieusement préparée et étroitement contrôlée pendant son exécution : 0 une origine indirecte, par appel d'eau polluée sous l'effet du rabattement (en pompage). Le cas le plus net est l'appel d'eau salée en bordure de mer ; cela peut aussi être le cas en bordure d'une rivière au d'un plan d'eau pollués ou simplement de physico-chimie différente (mise en solution de fer ou de manganèse par suite de modification du ph ou du potentiel d'oxydo-réduction) INCIDENCE QUANTITATIVE L'incidence d'un nouveau captage sur une nappe est toujours un abaissement du niveau (cône de rabattement). En fonction des caractéristiques de la nappe (transmissivité T et coefficient d'emmagasinement S, rapport T/S) et du débit prélevé, le cône de rabattement est plus ou moins étendu et plus ou moins profond. Il est donc possible, si on connaît T et S, de prévoir l'effet du nouveau captage sur les forages existants ou les eaux superficielles Rapport BRGM R40034 (version 2) 15

16 voisines. Lorsque les captages sont nombreux, on calcule les incidences à l'aide d'un modèle mathématique ; on peut alors prévoir l'évolution du niveau de la nappe dans le temps en fonction des conditions météorologiques (pluie et évapotranspiration) et de l'ensemble des pompages PRESCRIPTIONS D'EXPLOITATION Lorsque les connaissances sur la nappe sont suffisamment précises pour calculer l'incidence du nouveau prélèvement sur les autres captages (ou les eaux superficielles), on peut envisager un certain nombre d'actions pour, sinon supprimer, du moins limiter les effets perturbateurs. Nous citerons : >" le déplacement du captage dans une zone plus favorable ; >- une limitation du débit ou, du moins, une modification des conditions de pompage (débit instantané plus faible et temps de pompage plus long). Dans les cas très complexes ou si l'information est insuffisante, on peut envisager des compléments d'étude (modélisation) et/ou la mise en place de piézomètres pour mieux définir le cône d'influence du captage. Rapport BRGM R40034 (version 2) 16

17 8. Conclusion La procédure de déclaration ou d'autorisation mise en place par la loi sur l'eau de 1992 pour les nouveaux prélèvements d'eau apparaît pertinente pour les eaux superficielles, mais délicate à mettre en œuvre, en pratique, pour les eaux souterraines. En effet, la principale objection provient du fait qu'il est souvent difficile de prévoir le débit d'exploitation du futur captage (forage ou puits), ainsi que les caractéristiques hydrauliques du réservoir aquifere (transmissivité T et coefficient d'emmagasinement S). Or, ce sont ces paramètres qui permettent de calculer l'incidence du nouveau captage sur l'aquifère et, éventuellement, les eaux de surface (rivière). Le document d'incidence, qui doit accompagner les déclarations et les demandes d'autorisation établies par les pétitionnaires, fournira une documentation plus ou moins complète suivant l'état de connaissance hydrogéologique. Par ailleurs, le nombre de rubriques à renseigner sera fonction de l'importance de l'ouvrage (profondeur, diamètre, débit) Pour certains forages complexes implantés dans des zones déjà fortement exploitées ou vulnérables sur le plan de la pollution, de véritables études hydrogéologiques, pouvant aller jusqu'à une modélisation, doivent être envisagées pour évaluer l'incidence quantitative et/ou qualitative. On peut craindre que la complexité, la longueur et le coût de la procédure d'autorisation ne soient un frein puissant à sa mise en place. Rapport BRGM R40034 (version 2) 17

18 ANNEXE Rapport BRGM R40034 (version 2)

19 FICHE DE CARACTERISATION DE CAPTAGE D'EAU SOUTERRAINE (pour déclaration ou demande d'autorisation) O Identification du demandeur Nom ou raison sociale Adresse complète : n tél. Fax : e.mail 0 Localisation de l'ouvrage projeté Lieu-dit (ou nom de l'ouvrage) : Département Commune etn INSEE Coordonnées Lambert : x = y = z = Documents cartographiques annexés avec position du captage : - carte de localisation régionale (1/100 à 1/ ) - carte à 1/25 000IGN - plan cadastral avec n des parcelles Caractéristiques du prélèvement Nom de la nappe captée n système aquifère (code Margat) : Profondeur probable : Diamètre intérieur tubage chambre de pompage (mm) : Débits espérés : - instantané (m3/h) : -journalier (m3/j) : - annuel (m3/an) : Périodes de prélèvement : Utilisation de l'eau : AEP - Irrigation - Industrie - Agroalimentaire - Domestique Mode de prélèvement (type de pompe : Traitement éventuel de l'eau brute avant usage (filtration, chloration, ozonation, autres : ) Rejet d'eau usée : oui D non D si oui, où (égout - pluvial - rivière - réinfiltration - autres : ) Nature des éléments dissous ou en suspension rejetés : Rapport BRGM R40034 (version 2)

20 BRGM SERVICE GEOLOGIQUE NATIONAL Service géologique régional Provence-Alpes-Côte d'azur BP MARSEILLE Cedex 09 - France - Tel