CONSEIL GENERAL DE LA SAVOIE

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1 Quartier les Drets BOURG-DE-PEAGE Téléphone : Télécopie : Site web : ideeseaux.com CONSEIL GENERAL DE LA SAVOIE Commune de Yenne (73) Vue du chantier Compte Rendu RAPPORT BB POMP Mars 2009

2 DESTINATAIRE Conseil Général de la Savoie Direction de l Environnement et du paysage Service SAGERE 1 rue des Cevennes CHAMBERY LE HAUT Mlle BOURGEOIS Tél : RAPPEL DES OBJECTIFS Réaliser des pompages d essai pour déterminer les caractéristiques hydrodynamiques de l ouvrage et de la nappe d accompagnement du Rhône. 2

3 SOMMAIRE 1 INTRODUCTION PRESENTATION DU PROJET DEROULEMENT DE L INTERVENTION LES POMPAGES D ESSAI LES MOYENS MIS EN OEUVRE L ESSAI DE PUITS PAR PALIERS POMPAGE DE LONGUE DUREE L histogramme du pompage de longue durée Calcul des paramètres hydrodynamiques CONCLUSIONS LISTE DES FIGURES Figure 1 : Localisation du forage de reconnaissance... 5 Figure 2 : Courbe caractéristique de l ouvrage... 9 Figure 3 : Calcul des pertes de charge de l ouvrage... 9 Figure 4 : Histogramme du pompage de longue durée Figure 5 : Histogramme du pompage de longue durée exprimé en logarithme

4 1 INTRODUCTION 1.1 Présentation du projet Dans le cadre d une campagne de recherche en eau sur la commune de Yenne (73), le Conseil Général de la Savoie, par l intermédiaire de Mlle BOURGEOIS, nous a confié la réalisation de pompages d essai sur un forage de reconnaissance captant les alluvions du Rhône et profond de 26m. L objet de cette recherche en eau est de sécuriser et de diversifier les ressources actuellement exploitées par la Communauté de Communes de Yenne et représentées par deux sources utilisées en gravitaire. Le forage se trouve en bordure du Rhône, à environ 2km au Nord du bourg de Yenne (Figure 1). Il est équipé d un tubage PVC de diamètre 163/180mm, crépiné de 12.2 à 23.6m de profondeur. Il traverse des matériaux alluviaux de granulométrie fine à moyenne et s ancre dans un substratum argileux à 24m de profondeur. Le protocole initial des pompages d essai prévoyait : Un essai par paliers de débits croissants et enchaînés. Un pompage en continu durant 72 heures à débit fixe déterminé à partir de l essai par paliers. Le débit maximum de l essai n étant pas réellement fixé au départ, nous avons donc adapté les pompages en conséquence en testant l ouvrage au maximum de ses capacités techniques. Un prélèvement d échantillon d eau en fin de pompage par un technicien du Conseil Général. Le suivi de la remontée du niveau d eau durant 2h. Ce rapport fait état des résultats des pompages d essai réalisés sur ce forage de reconnaissance. 1.2 Déroulement de l intervention Nous sommes intervenus du 16 au 20 février 2009 avec le programme suivant : 16/02/09 matin : Transport et installation du système de pompage. 16/02/09 après midi : Essai par paliers Du 17/02/09 matin au 20/02/09 matin : Pompage de longue durée. 19/02/09 après midi : Prélèvement d échantillons d eau par le Conseil Général. 20/02/09 matin : Suivi de la remontée et désinstallation du système de pompage. 20/02/09 après midi : Transport retour. 4

5 Figure 1 : Localisation du forage de reconnaissance 5

6 Conseil Général de la Savoie Commune de Yenne (73) 2 RESULTATS DES POMPAGES D ESSAI 2.1 Les moyens mis en oeuvre Le dispositif mis en place pour la réalisation de ce pompage était le suivant : Une pompe immergée de la marque Grundfos et de type SP 60-10, permettant d extraire un débit maximum de 80m3/h sous une HMT de 20m et mise en place à l aide d un engin de levage de type Manitou. Une colonne d exhaure en acier de diamètre 114mm constituée de trois éléments de longueur unitaire de 3m à raccord de type ZMS. Une remorque aménagée équipée d un débitmètre électromagnétique DN 80mm et d une vanne de régulation. Une colonne de refoulement constituée de tuyaux souples de diamètre 100mm sur une longueur de 200m, L énergie électrique était fournie par un groupe électrogène 50 KVA délivrant des tensions de 230 et 380 volts. Un capteur de pression installé sur le forage de reconnaissance afin de suivre en semi continu les fluctuations de la nappe (pas de temps de 1 minute). Ces dernières ont été doublées et confirmées à l aide d une sonde piézométrique. Nous avons également suivi la turbidité de l eau au pas de temps de 1 minute. Photo 1 : Système de pompage et de mesure 6

7 2.2 L essai de puits par paliers L essai par paliers à débit croissants et enchaînés permet d évaluer les caractéristiques du complexe aquifère/ouvrage. Il s'agit du débit critique, du débit spécifique, du débit maximum d exploitation et des pertes de charge. Le niveau statique dans le forage a été mesuré avant le pompage à 3.22m par rapport au sommet du tube PVC, soit 3.15m par rapport au terrain naturel. L ensemble des valeurs présentées ci-dessous a pour repère le sommet du tube PVC. Les principaux résultats de l'essai sont présentés dans le tableau suivant : Palier Durée (min) Q (m³/h) Niveau dynamique (m) Rabattement (m) Débit spécifique Q/s Observations en fin de paliers Eau claire et sans fines Détermination du débit critique Le couple de données de chaque palier de débit, débit constant en m 3 /h et rabattement stabilisé de fin de pompage en mètres, est porté sur le graphique situé en figure 2, afin d obtenir la courbe caractéristique de l'ouvrage s=f(q). Cette courbe est la fiche d identité de l'ouvrage et servira ultérieurement pour détecter des détériorations tel que le colmatage. Elle permet de définir le débit maximum d exploitation en fonction du rabattement maximum admissible. Les cinq premiers points obtenus s alignent sur une droite dont la pente s accentue légèrement au delà des deux derniers paliers de 71 et 78m³/h. On peut toutefois considérer que le débit critique n est pas atteint à 78m³/h et que la légère inflexion constatée correspond à l augmentation des pertes de charge quadratique induites par l accroissement des vitesses d entrée d eau dans les crépines. Si on tient compte des caractéristiques techniques de la zone captante de l ouvrage (diamètre de foration et d équipement, taille des fentes et hauteur crépinée) et en considérant que l eau arrive dans l ouvrage de manière homogène sur toute la hauteur crépinée, on constate que la vitesse d entrée d eau de 3cm/s préconisée par les constructeurs de tubes est dépassée à partir de 55m³/h. 7

8 Calcul des pertes de charge Le rabattement, mesuré dans l ouvrage à un instant t, est la somme de deux composantes, nommées pertes de charge, exprimées en mètres de hauteur d eau, caractérisant le complexe aquifère/ouvrage de captage : - une perte de charge linéaire provoquée par l écoulement laminaire dans l aquifère au voisinage du puits (loi de Darcy), notée BQ. Elle est fonction de la nappe. - une perte de charge quadratique, non linéaire, provoquée par l écoulement turbulent dans l ouvrage, notée CQ². La perte de charge quadratique est caractéristique de la formation géologique immédiate de l'ouvrage, de l équipement technique de l ouvrage, du degré de colmatage de la crépine, mais également de la répartition des venues d'eau dans l'ouvrage. Le rabattement total s, à l instant t, est ainsi donné par l expression de C.E. JACOB (1946) : s = BQ + CQ² Les pertes de charge sont déterminées en résolvant cette équation et sont présentées dans le tableau suivant : Palier Débit (m³/h) Rabattement (m) PDC linéaire (m) PDC quadratique (m) % PDC quadratique Le graphique de la figure 3, représentant le rabattement en fonction du débit, nous révèle l augmentation des pertes de charge quadratique avec le débit. Ces dernières représentent, par exemple le tiers du rabattement au palier n 6 à 71m³/h, et 40% à 78m³/h, ce qui confirment les observations émises dans le paragraphe précédent. 8

9 Débit (m³/h) Niveau d'eau (m) Limite admissible H/2 : 14.61m Figure 2 : Courbe caractéristique de l ouvrage Rabattement (m) Débit (m³/h) Figure 3 : Calcul des pertes de charge de l ouvrage Pertes de charge linéaire Pertes de charge quadratique 9

10 2.3 Pompage de longue durée Conseil Général de la Savoie Commune de Yenne (73) Le pompage d essai dit de longue durée a été réalisé au débit fixe de 71 m³/h durant 72 heures, à compter du 17 février à 9h. Nous avons volontairement opté pour ce débit car il correspond à la limite de la légère inflexion constatée sur la courbe caractéristique et nous permet également de garder une marge de sécurité pour la hauteur d eau située au dessus de la pompe d essai Nous avons suivi la remontée du niveau d eau durant 2h après arrêt de la pompe d essai L histogramme du pompage de longue durée 17/2/09 0:00 17/2/09 12:00 18/2/09 0:00 18/2/09 12:00 19/2/09 0:00 19/2/09 12:00 20/2/09 0:00 20/2/09 12:00 21/2/09 0: Niveau d'eau (m) Turbidité (NTU) et Débit (m³/h) NS (m) Turbidité Q (m³/h) Figure 4 : Histogramme du pompage de longue durée 10

11 Temps en minutes Phase de pompage Durée : 72h Débit : 71m³/h 3 Niveau d'eau (m) Figure 5 : Histogramme du pompage de longue durée exprimé en logarithme Les commentaires sont les suivants : Le niveau d eau dans le puits s abaisse rapidement de 3.15m après environ 30 minutes de pompage. Au-delà, le niveau baisse faiblement et de manière progressive pour atteindre 6.77m par rapport au sommet du tubage PVC à la fin du pompage, soit après 72h de pompage. Le rabattement est alors de 3.55m pour un débit de 71m³/h, soit un débit spécifique de 20m³/h/m. Trois heures après arrêt de la pompe, le niveau d eau se situe à 3.5m par rapport au sommet du tubage PVC soit 0.23m plus bas que le niveau statique initial. L eau était claire et visuellement sans fines durant la totalité des pompages d essai y compris lors des changements de paliers. La turbidité présente des valeurs relativement constantes comprises entre 2 et 6 NTU. Ces valeurs sont toutefois supérieures à la norme de potabilité de 2 NTU, ce paramètre devra être particulièrement suivi dans le cas d une éventuelle exploitation de la ressource sur le secteur. Pour mesurer la turbidité, nous avons utilisé un bac de 50 litres dans lequel nous avons dérivé à l aide d un tuyau souple un débit voisin de 1m³/h durant la totalité du pompage. L eau, après avoir traversé le bac, se déversait dans le champ situé à proximité du forage et s infiltrait rapidement dans le sol indiquant leur bonne perméabilité. Ceci confère donc au site une faible protection vis à vis d éventuelles pollutions de surface. 11

12 2.3.2 Calcul des paramètres hydrodynamiques L absence d ouvrages de suivi situés à proximité du forage de reconnaissance ne permet pas de calculer les paramètres hydrodynamiques de l aquifère. Toutefois, les valeurs de fluctuation de la nappe enregistrées durant le pompage au droit du forage peuvent permettre d estimer la transmissivité et la perméabilité des formations en sa périphérie immédiate. La transmissivité est une vitesse d écoulement de l eau dans l aquifère intégrée sur toute la hauteur aquifère tandis que la perméabilité est l aptitude du milieu à conduire l eau. La transmissivité La transmissivité peut être déterminée par l approximation de Jacob. Cette méthode est basée sur une approche graphique logarithmique à partir de l équation (Figure 5) : avec i = la pente de la droite s = f(t) Q = le débit de pompage en m 3 /h T = Q / i Le résultat obtenu est le suivant: T pente 1 = 1, m²/s La perméabilité Elle se détermine par la formule suivante : T = K.e avec T = transmissivité en m²/s K = Perméabilité en m/s e = Hauteur aquifère (21m) Le résultat obtenu est le suivant: K = 9, m/s 12

13 3 CONCLUSIONS Les pompages d essai réalisés sur le forage de reconnaissance situé à Yenne permettent d apporter les commentaires suivants, dans les conditions de l essai : Le débit critique de l ouvrage n a pas été atteint au débit maximum de l essai de puits soit à 78m³/h. On constate simplement une légère amorce de baisse du débit spécifique au-delà de 70m³/h à mettre en relation avec l augmentation des pertes de charge quadratique liées à l équipement de l ouvrage. Le pompage de longue durée à un débit de 71m³/h durant 72h a induit un rabattement maximal de 3.55m, soit un débit spécifique de 20m³/h/m. La turbidité est généralement supérieure à la norme de potabilité valant 2NTU, avec des valeurs comprises entre 1.5 et 6 NTU. La température et la conductivité de l eau ont été mesurées plusieurs fois et valent respectivement 11.5 C et 740 µs/cm. Les paramètres hydrodynamiques obtenus lors du pompage d essai sont bons et sont les suivants : Transmissivité : T = 1, m 2 /sec. Perméabilité : K = 9, m/sec. On peut simplement regretter l absence d un réseau de piézomètre qui aurait pu permettre de définir précisément les caractéristiques hydrodynamiques de l aquifère. Le 3 mars 2009, Visé par : Rédacteur : Jérôme GAUTIER Gérant, Hydrogéologue Benoit BOROT Hydrogéologue 13