BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL B.P. 6009 45018 Orléans Cedex Tél.: (38) 63.00.12 BUREAU D'ETUDES POUR L'AMENAGEMENT ET TOURISTIQUE SPORTIF AMENAGEMENT DU PARC DE LA LAWEBRUAYENARTOIS (PasdeCalais) RECHERCHE DE L'ALTITUDE OPTIMALE DU PLAN D 'EAU DE LOISIRS par L.CREMILLE Service géologique régional N O R D PASDECALAIS Fort de Lézennes, Lézennes 59260 HellemmesLille Tél.: (20) 52.18.19 75 SGN 373 NPA le 20 novembre 1975
BUREAU D'ETUDES POUR L'AMENAGEMENT SPORTIF ET TOURISTIQUE AMENAGEMENT DU PARC DE IA LAWEBRUAYENARTOIS (PasdeCalais) RECHERCHE DE L'ALTITUDE OPTIMALE DU PLAN D'EAU DE LOISIRS RESUME La ville de BruayenArtois (PasdeCalais) envisage la création d'un parc de loisirs à proximité de la fosse 5. ELle prévoit notamment la création d'un plan d'eau dans la vallée delà Lawe. Le Bureau d'etude pour l'aménagement Sportif et Touristique a demandé au BRGM de fournir la cote optimale du plan d'eau compte tenu de l'existence de 2 contraintes. D'une part, l'alimentation du plan d'eau doit être assurée même en basses eaux de la rivière. D'autre part, aucune eau de rivière ne doit envahir le plan d'eau par le seuil aval en période de hautes eaux et même en crue. Toute l'étude a été conduite à partir de la documentation existante. La cote du plan d'eau a été fixée à +35,8 m NGF.Une conduite d'amenée de 0 300 mm étant installée depuis le lieu de prise à 375 mètres audelà de l'extrémité amont du projet et un déversoir d'un mètre de largeur équipant la sortie du plan. Le débit d'eau calculé atteint 100 m /h lorsque la rivière a une hauteur d'eau de 29 cm au lieu de la prise. 75 SGN 373 NPA 8 pages 1 tableau 2 cartes 20 novembre 1975
SOMMAIRE Pages 1 INTRODUCTION 3 2 SITUATION GEOLOGIQUE SOMMAIRE 4 3 DONNEES ACTUELLES SUR LES VARIATIONS DE LA SURFACE LIBRE DE LA LAWE RIVIERE 4 4 CHOIX DE L'ALTITUDE DU PLAN D'EAU, LIEU DE LA PRISE D'EAU ET DEBIT D'ALIMENTATION 6 5 CONCLUSIONS 7 LISTE DES TABLEAUX Altitude de la surface libre de la Lawe LISTE DES CARTES Carte I Plan de situation Carte II Profil en long de la rivière
BUREAU D'ETUDES POUR L'AMENAGEMENT SPORTIF ET TOURISTIQUE AMENAGEMENT DU PARC DE LA LAME BRUAYENARTOIS (P. :Î! :Ç 1 1 ) RECHERCHE DE L'ALTITUDE OPTIMALE DU PLAN D'EAU DE LOISIRS 1 INTRODUCTION 11 La ville de BruayenArtois envisage la création d'un parc de loisirs à proximité de la fosse 5. Elle prévoit notamment la création d'un plan d'eau dans la vallée de la Lawe. 12 Dans l'état actuel du projet en cours d'élaboration, la rivière ne se jettera pas dans le plan d'eau à l'une de ses extrémités pour en ressortir à l'autre extrémité. Elle conservera un cours autonome le long du plan d'eau. Elle sera cependant équipée d'une prise d'eau munie d'une vanne de réglage du débit à l'amont du plan. Elle recevra, à l'aval, les eaux du plan d'eau par l'intermédiaire d'un seuil déversoir qui permettra le réglage du niveau du plan d'eau. 13 Le Bureau d'etudes pour l'aménagement Sportif et Touristique a demandé au B.R.G.M. de fournir la cote optimale du plan d'eau compte tenu de l'existence de 2 contraintes. D'une part, l'alimentation du plan d'eau doit être assurée même en basses eaux de la rivière. D'autre part, aucune eau de rivière ne doit envahir le plan d'eau par le seuil aval en période de hautes eaux et même en crue. L'altitude du plan d'eau doit donc être inférieure à la cote de basses eaux du niveau de la rivière à l'endroit de la prise d'eau. Elle doit être supérieure à la cote de crue de la rivière à l'endroit du seuil. Toute l'étude entreprise repose sur le dépouillement de la documentation existante, aucune intervention de terrain n'ayant été souhaitée par le maître d'ouvrage. Aucune recherche de la qualité de l'eau de la rivière n'a par ailleurs été demandée.
2 SITUATION GEOLOGIQUE SOMMAIRE Une étude de reconnaissance des sols effectuée en 1973 par le Laboratoire régional du CETE permet de préciser la situation géologique du lac. 21 Malgré son encaissement actuel, le fond de vallée est remblayé sur plusieurs mètres. La lutte contre les affaissements miniers est certainement responsable de cette situation. Toute la vallée se serait ennoyée si aucun remblai n'avait été apporté. La rivière ne coule donc pas sur ses alluvions mais sur des dépôts hétérogènes constitués de schistes, cassons de briques, sables et silts sablonneux. Les alluvions réelles de la vallée, présentes sous les remblais n'ont été atteintes que dans trois sondages seulement CP1, CP4 et H4 et n'ont été traversées entièrement que dans CP1. Elles sont constituées de silts sur 1 à 3 mètres d'épaisseur puis de sables grossiers et d'une grave de silex sur 1 mètre. Le substratum, atteint en CP1 seulement, est formé de marnes crayeuses. 22 * II semble bien que la nappe d'eau souterraine ne puisse circuler que dans les formations sableuses et graveleuses des alluvions proprement dites. Les remblais, qui sont habituellement un terrain privilégié de circulation, paraissent trop silteux dans le cas présent pour être le siège d'un écoulement. Cette esquisse du fonctionnement réel de la nappe demanderait à être précisée pour la bonne compréhension du site. Dans l'état actuel des connaissances, nous pensons que la rivière est en mauvaise communication avec les eaux souterraines. 3 DONNEES ACTUELLES SUR LES VARIATIONS DE LA SURFACE LIBRE DE LA LAWE RIVIERE (tableau et cartes I et II) 31 II suffit de prendre comme valeur de l'altitude de basses eaux de la rivière, le cas extrême de l'assèchement quasitotal de la rivière. L'altitude à retenir est alors celle du fond de la rivière. 32 Pour l'altitude de hautes eaux, il faut connaître des valeurs du niveau prises pendant une crue.les données directement utilisables pour ce cas auraient été celles observées directement à l'aval du plan d'eau projeté, c'estàdire au pont d'hulluch.
En l'absence de ce renseignement, quatre sections vont plus particulièrement attirer notre attention. De l'amont vers l'aval ce sont les ponts de l'ancienne voie du siège 5 et d'hulluch situés de part et d'autre du plan d'eau, la passerelle Hermant où le Service Hydrologique Centralisateur (SHC) fait des relevés de niveau et le pont Cail dont le radier a subi une modification de niveau. 321 Le niveau du plan d'eau de la Lawe est mesuré de façon assez régulière depuis octobre 1970 à la passerelle Hermant par le Service Hydrologique Centralisateur (SHC). Les valeurs obtenues n'ont malheureusement qu'un faible intérêt pour notre étude, car d'une part elles ont été acquises dans une période de basses eaux généralisées et d'autre part elles intéressent une section très à l'aval du projet. 322 Les documents essentiels qui nous fournissent des données utilisables pour l'étude sont les profils en long établis par les H.B.N.P.C. Trois profils du plan d'eau correspondant à des hautes eaux de juin 1964, janvier 1966 et novembre 1974 sont notamment rassemblés sur un plan très récent dont on a extrait la carte II. La comparaison des profils permet de faire les remarques suivantes : 3221 Le niveau de janvier 1966 est plus bas que les niveaux de juin 1964 et novembre 1974. 3222 Depuis le pont de l'ancienne voie du siège 5 jusqu'au pont Cail le niveau de juin 1964 est très haut, supérieur de 60 cm au niveau de novembre 1974. Il s'abaisse ensuite très brusquement à l'aval du pont Cail d'une façon telle qu'il se trouve en dessous du niveau de janvier 1966. L'explication de ce phénomène réside dans la position élevée du radier du pont Cail en juin 1964 et son abaissement de 85 cm entre 1964 et 1965. En 1965, le radier de ce pont faisait office de seuil et provoquait un niveau élevé du plan d'eau à 1'amont. 323 De fait, le seul profil qui retient notre attention est celui du 28 novembre 1974. Les précipitations de l'automne 1974 ont été suffisamment importantes et continues pour que l'on puisse considérer en effet les niveaux de novembre 1974 comme représentatifs d'un état de hautes eaux de la rivière.
Cet état a d'ailleurs duré pendant l'automne 1974 et l'hiver 1975. Les niveaux observés en mars et avril 1975 sont en effet sensiblement équivalents à ceux de novembre 1974. L'altitude de la surface libre relevée le 28 novembre, de +35,48 m NGF au pont du siège 5 et de +34,32 m NGF au pont d'hulluch,peut donc servir de référence à un état de hautes eaux. A cette connaissance d'un état de hautes eaux s'ajoute heureusement l'observation,en une seule section cependant,celle du pont de l'ancienne voie du siège 5, d'une crue importante de la rivière. A cet endroit, le 16 novembre 1974, le niveau d'eau est monté jusqu'à la cote +36,42 m NGF, soit environ un mètre audessus du niveau de hautes eaux général du dernier automnehiver. 4 CHOIX DE L'ALTITUDE DU PLAN D'EAU, LIEU DE LA PRISE D'EAU ET DEBIT D'ALIMENTATION 4111 aurait été nécessaire de connaître la section de passage respective des ponts de l'ancienne voie du siège 5 et du pont d'hulluch pour calculer en ce dernier la hauteur d'eau correspondant à la crue du 16 novembre. En l'absence de ce renseignement, les H.B.N.P.C. n'ayant dans leurs archives que la section du pont d'hulluch, mais non celle du pont du siège 5, nous admettons que les sections sont les mêmes. Dans ce cas, l'élévation du plan d'eau est considérée comme identique pour les deux sections. On peut alors dessiner sur la carte II le profil de la crue du 16 novembre 1974 entre les ponts du siège 5 et d'hulluch par translation du profil des hautes eaux du 28 novembre 1974. Cette ligne recoupe notamment l'extrémité aval du projet à la cote +35,74 m NGF. Cette cote est celle qu'il faut choisir comme altitude de l'arête supérieure du seuil de déversement du plan d'eau. Cette cote ne correspond pas avec celle du plan d'eau puisque la lame d'eau déversante possède une certaine hauteur. Pour se fixer les idées, nous avons examiné le calcul de cette hauteur pour un seuil dont la largeur est de 1 mètre et la hauteur audessus du fond de l'étang de 1 mètre ou plus et pour un débit de l'ordre de 100 m3/h soit 28 1/s. La hauteur fournie par la formule de Bazin est de 6 cm. La surface libre du plan d'eau sera donc pratiquement à la cote de +35,80 m NGF. (1) Une conversation téléphonique avec le S.H.C. nous permet d'écrire que cette crue est considérée comme intermédiaire entre une crue cinquantenaire et une crue centenaire, donc qu'elle est très représentative.
42 On determine ensuite la position de la prise d'eau amont par intersection de la ligne de fond de la rivière et de la droite horizontale de cote +35,80 m NGF. On trouve un point A distant de 375 mètres du pont de l'ancienne voie du siège 5 (carte II). Pour un débit de 100 m3/h, déjà retenu cidessus et pour une canalisation d'amenée de 0 300 mm, on peut calculer, avec les tables PontàMousson, la hauteur d'eau minimale que doit avoir la rivière à l'endroit de la prise. Cette hauteur correspond avec la dénivellation de la surface libre entre ce point et le plan d'eau et également à la perte de charge dans la canalisation. On trouve une perte de de 76 cm/km, soit 29 cm pour les 375 mètres de canalisation qui constitue la hauteur minimale que doit présenter la Lawe au lieu de prise pour avoir au moins 100 m3/h. On constate que la dénivellation atteint 80 cm en période de hautes eaux et on peut espérer qu'elle sera au moins de 30 cm en basses eaux. En hautes eaux, avec une dénivellation de 80 cm, le débit d'alimentation atteint, vanne ouverte, 165 m3/h. La hauteur d'eau audessus du déversoir s'élève alors à 8 cm, soit une variation d'amplitude de 2 cm. Il est donc possible soit de conserver ce débit, soit d'agir sur la vanne de réglage pour limiter le débit à 100 m3/h. 5 CONCLUSIONS La recherche et l'examen de tous les documents existants sur la Lawerivière nous ont permis de fixer les conditions de fonctionnement du plan d'eau : 51 La cote du plan d'eau peut être fixée à la valeur +35,80 m NGF, celle du déversoir, large de 1 mètre, étant alors réglée vers 35,75 m NGF (35,74 dans les calculs). 52 La prise d'eau se fera à l'amont du plan à une distance minimale de 375 m (en linéaire de rivière) du pont de l'ancienne voie du siège 5. Elle sera équipée d'une vanne de réglage permettant le choix du débit de renouvellement du lac. 53 Le débit d'alimentation du plan d'eau par la rivière atteint 100 m3/h avec une canalisation d'amenée de 300 mm et une hauteur d'eau au lieu de prise de 29 cm. En hautes eaux, la hauteur d'eau, connue, égale à 80 cm (carte II) entraine un débit possible de 165 m3/h. Ce débit sert au renouvellement de l'eau du plan et à la compensation des fuites latérales et de fond.
54 Pour empêcher toute possibilité de fuites latérales ou de fond, et éviter ainsi tout risque d'ennoyage de terrains bas, il est recommandé de tapisser la surface mouillée du plan d'eau d'argile sur une épaisseur de l'ordre de 30 centimètres. Aucune possibilité de mise en pression de la nappe ne peut se poser, la Lawe continuant d'assurer, si elle existe, la fonction de drainage de la nappe. L. CREMILLE, Ingénieur IDN Service Géologique Régional Nord PasdeCalais du B.R.G.M.
1ADLE.AU BUREAU D'ETUDES POUR L'AMENAGEMENT SPROTIF ET TOURISTIQUE PARC DE LA LAWE BRUAYENARTOIS (PasdeCalais) ALTITUDE DE LA SURFACE LIBRE DE LA LAWE Pont du siège 5 Pont d'hulluch Passerelle Hernart Origine de la mesure Repère Nature Altitude bord supérieur de la rembarde + 36,58 1964 Juin + 35,46 + 34,84 2,39 (1) + 34,19 HBNPC (2) 1966 Janvier + 35,40 + 34,18 + 33,32 HBNPC (2) Le 193 3,46 + 33,12 SHC le 110 3,44 + 33,14 SHC 1974 le 1611 (crue) +36,42 a 9h3O (HBNPC) +36,29 à 12h3O (DIB) HBNPC (2) le 2811 + 35,48 + 34,32 3,0 + 33,58 (2) (4) HBNPC 1975 le 263 le 294 + 35,34 + 34,45 3,29 + 33,29 SHC géomègre le 3112 + 35,35 HBNPC (3 ' Fond vaseux Altitude + 34,42 radier réel à +30,0 + 33,94 radier + 32,90 radier à 30,57 HBNPC (1) Profondeur du niveau sous le repère. (2) Plan H.B.N.P.C / DIB n 16.116 du 28/1/1975 (3) Plan H.B.N.P.C /DIB n 16.105 du 4/1/1975 (4) Plan H.B.N.P.C / DIB n 16.120 du 4/2/1975 (H.B.N.P.C. secteur constuctions ouest)
Haillictíurt. ^ ; ^ # * : B. R. G. M. Service géologique régional NORD PASDECALAIS Rapport n ; 75 SGN 373 NPA Plan n : Date : 2111975 BUREAU D'ETUDES POUR L'AMENAGEMENT SPORTIF ET TOURISTIQUE PARC DE LA LAME BRUAYENARTOIS (PASDECALAIS) PLAN DE SITUATION Echelle : 1/25 000