SERVICE DES BATIMENTS DEPARTEMENTAUX PREFECTURE DU DOUBS - 25 000 BESANCON TEL. (81) 81.80.80 HOTEL DU PREFET A BESANCON FORAGE DE REJET POUR L INJECTION DES EAUX REFROIDIES EN PROVENANCE D'uNE POMPE A CHALEUR 82 SGN 802 FRC PAR G. CHALUMEAU J. CORNET BESANCON/ MAI 1982 BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL B. P. 6009-45018 ORLÉANS CEDEX - Téléphone (38)63.80.01 - TELEX : BRGM 780258 F Service giologlque régtonal FRANCHE-COMTÉ 12/ AV. FONTAINE ARGENT - 25000 BESANÇON - Téléphone (81) 88.03.11
HOTEL DU PREFET A ] BESANCON POUR FORAGE l'injection DE REJET DES EAUX REFROIDIES EM PROVENANCE D' UNE POMPE A CHALEUR 82 SGN 802 FRC PAR G. J. CHALUMEAU CORNET» RÉSUMÉ Dans le but d'alimenter en eau une pompe à chaleur devant servir au chauf fage de l'hôtel du Préfet, un forage de recherche d'eau a été réalisé dans les jardins de la Préfecture (cf NT / FRC 82.07) ; compte tenu des bons résultats obtenus lors des pompages d'essais, la réalisation d'un deuxième ouvrage permettant l'injection des eaux refroidies en provenance de la pompe à chaleur a été décidée. Le Service Géologique Régional de Franche- Comté du B.R.G.M. a été chargé par le Service des Bâtiments Départementaux de l'implantation et de la surveillance hydrogéologique de l'ouvrage. L'implantation de l'ouvrage a été calculée à l'aide d'un modèle mathéma tique à partir des caractéristiques hydrodynamiques de l'aquifère mesurées sur le forage de recherche d'eau et des résultats de la campagne piézomé trique réalisée dans le secteur. Le forage de rejet a été implanté â 80 m au &id-est du forage de prélèvement. Ce forage de 7,20 m de profondeur intéresse la nappe alluviale du Doubs. Les caractéristiques de l'aquifère à cet endroit sont légèrement différentes de celles trouvées précédemment :. épaisseur de l'aquifère de 3 m. débit spécifique de 312,5 m3/h/m. transmissivité de 2.10 m2/s. température de l'eau de 10 6 centigrades Toutefois ces résultats sont satisfaisants et permettent d'envisager l'in jection d'un débit annuel de 110 000 ra3 avec un débit de pointe de 50 m3/h. Compte tenu des bonnes caractéristiques locales de la nappe alluviale du Doubs, l'implantation d'un autre doublet paraît envisageable plus à l'est dans l'emprise de la Préfecture, à condition toutefois que les contraintes techniques n'entraînent pas d'interférences hydrodynamiques entre ouvrages.
- 1 - TABLE DES MATIERES gages I - PROBLEME POSE 2 - IMPLANTATION- 3 - DEROULEMENT DU CHANTIER- 4 - CARACTERISTIQUES DU FORAGE DE REJET 4 4.1 - Situation 4 4.2 - Coupe géologique 4 4.3 - Foration 4 4.4 - Equipement 4 4.5-93 téristigues_h^drodynamiques 5 4.5.1 - Niveau statique 5 4.5.2 - Courbe caractéristique 5 4.5.3 - Transmissivité de l'aquifère 5 4.5.4 - Température de l'eau 5 5 - ESSAI D'INJECTION 6 6 - CONCLUS ION - TABLE DES ANNEXES Annexe_l^ - Plan de situation 8 Annexe_2 - Plan de situation échelle 1/2 OOOè 10 Annexe_3 - Coupes géologique et technique 12 Annexe_4 - Courbe caractéristique 14 Annexe 5 - Courbe de descente 16
- 2-1 - PROBLEME POSE Dans le but d'alimenter en eau une pompe à chaleur devant servir au chauffage de l'hôtel du Préfet, un forage de recherche d'eau a été réalisé dans le jardin de la Préfecture à proximité des ateliers d'entretien. Les bons résultats obtenus lors des pompages d'essai ont permis d'envisager l'équipement de cet ouvrage en forage de prélèvement et la réalisation d'un forage de rejet permettant d'ab sorber les eaux refroidies en provenance de la pompe à chaleur. Le Service Géologique régional Franche-Comté du Brgm a été chargé par le Service des bâtiments municipaux de l'implantation et de la sur veillance hydrogéologique de cet ouvrage. 2 - IMPLANTATION Le forage de rejet a été implanté de manière à éviter toute influence néfaste sur la température de l'eau pompée. Pour cette implantation, il a été tenu compte : - de la distance au forage de prélèvement -celle-ci est calculée à l'aide de modèle mathématique en fonction des caractéristiques de l'aquifère (transmissivité T = 1.10 m2/s - épaisseur de l'aquifère de 6 m) et d'un volume annuel pompé de 110 000 m3). - de la position de l'ouvrage en fonction de l'écoulement naturel de la nappe ; celui-ci est déterminé à partir des relevés piézométriques effectués sur le secteur. L'implantation des points d'observation est donnée sur le plan en annexe 1. Les résultats des mesures sont donnés dans le tableau ci-après :
- 3 -. Point de \ cote du re- [ date de la \ Profondeur du 'cote estimée. ( mesure : père en m _ (eátinié). : mesure rniveau en d'eau m :de la nanpe ) en m ) ( Piézomètre de : 15.04.82 : 1.93. la Mairie ; 242.70 ; 27.04.82 : 1.79 ; 240.77 '.. Puits de la ; 14.04.82 ; 1.36 ( Préfecture : (242) : 27.04.82 : 1.41 i 240.64 ) ( Forage de. prélèvement (242.20) : 14.04.82 ' 27.04.82 : 1.79 ; 2.02 ; 240.41 J : 29.04.82 : 2.05 ( Forage de / rejet (241.80) 1 29.04.82 1.85 240. J ( Puits de ; ' 15.04.82 ; 3.00,\a Gare d'eau ] (242.50) 21.04.82 3.15 : 239.5 ) ( (Chamars) : 27.04.82 ; 3.23 - Doubs (Pont 21.04.82 ; 9.85 ; (Ch. de Gaulle) : 249.00 : 27.04.82 : 9.84 : 239.15 ) (Doubs (ancienne :,écluse de Pont)] (242.00) ; 21.04.82 ; 4.15 ; 237.85 ^. Doubs - quai 239.01 ; 21.04.82 ; 1.35 : 237.65 j La carte piézométrique du secteur donnée en annexe 1 montre que la nappe s'écoule naturellement vers le Doubs en direction du Sud avec un gradient moyen de 4/1000. Du fait de l'absence de précipitation durant la période d'observation, la nappe s'abaisse graduellement. A partir des résultats précédemment acquis, il a été permis de déterminer la position la plus favorable pour la réalisation du forage de rejet à en viron 80 m au Sud-Est du forage de prélèvement../.
- 4-3 - DEROULEMENT DU CHANTIER Le chantier s'est déroulé du 26 au 29 avril 1982 :. les 26 et 27.04 - mise en place et foration du trou. les 27 et 28.04 - équipement du forage. le 29.04 - pompages de nettoyage et de développement, et essai d'injection. 4 - CARACTERISTIQUES DU FORAGE DE REJET 4-1 SITUATION (cf plan en annexe 2) Le forage a été réalisé dans l'allée au Sud-Est du bassin à en viron 80 m au Sud-Est du puits de prélèvement. Indice code minier : 502-7 - 108. Coordonnées Lambert: x = 878.96 y = 2254.64 z = 242 EP D 4-2 COUPE GEOLOGIQUE (cf annexe 3) Om à 0.20 m - remblai. 0.20 ma 2 m - limon argileux brun avec des galets calcaires.2m â 3.50 m - argile sableuse. 3.50 m à 6.00 m - graviers et petits galets calcaires, avec peu de sable.6m à 7.20 m - graviers - galets calcaires plus gros (> 10 ci avec peu de sable. 7.20 m - calcaire compact (Bathonien) L'épaisseur des alluvions sablo-graveleuses est moins importante que pour le forage de recherche réalisé auparavant. 4-3 FORATION Le trou a été réalisé à la benne preneuse avec tubage provisoire à l'avancement en diamètre 500 mm de 0 à 7.20 m. 4-4 EQUIPEMENT (cf annexe 3) Le forage est équipé d'un tube acier de diamètre 350 mm plein de - 0.20 m à - 3.20 m crépine (crépine à nervures repoussées) de - 3.20 m â - 7.20 m
- 5-4-5 CARACTERISTIQUES HYDRODYNAMIQUES Ce forage intéresse la nappe alluviale du Doubs. Les pompages d'essais réalisés le 29 Avril 1982 ont permis de déterminer les caractéristiques de l'aquifère. 4-5.1 Niyeaustatique Le 29.04.1982 avant le début du pompage, il était de 1,85 m par rapport au bord du tubage soit 2.05 m par rapport au sol. 4-5.2 Çourbe_caractéristique (cf annexe 4) Elle a été tracée à partir des résultats de trois paliers de débit croissant :. 1er palier : il a été réalisé au débit de 21.8 m3/heure. Le rabattement pseudo-stabilisé au bout de 30 mm était de 7 cm.. 2eme palier : il a été réalisé au débit de 50 m3/heure. Le rabattement pseudo-stabilisé au bout de 30 mm était de 16 cm.. 3eme palier : il a été réalisé au débit de 66 m3/heure. Le rabattement pseudo-stabilisé au bout de 30 mm était de 19 cm. Le débit spécifique de l'ouvrage est de 312.50 m3/heure/m. Il est moins important que celui du forage de prélèvement. Le débit critique n'a pas été atteint. 4-5.3 Transmissivitédel^aguifère (cf annexe 5) Elle a été calculée sur la courbe de descente lors du 3eme palier de pompage. La valeur trouvée est de : T = 2.10 m2/s. Elle est le double de la valeur moyenne calculée sur le forage de prélèvement. Il n'a pas été possible de calculer le coefficient d'emmagasine ment de l'aquifère. 4-5.4 Temgératuredel^eau Les mesures de la température à la fin du 3eme palier de pompage ont donné les valeurs suivantes :. température de l'air - 15 2 centigrades. température de l'eau - 10 6 centigrades L'eau est nettement plus froide que dans le forage de prélèvement â proximité des bâtiments de la Préfecture.
- 6-5 - ESSAI D'INJECTION Il a été réalisé le 29 avril 1982 pendant lh30. La pompe a été mise en place sur le forage de prélèvement et après un pompage de nettoyage d'un quart d'heure avec rejet à l'égout, le tuyau d'exhaure de la pompe a été placé dans le forage de rejet pour mesurer le pouvoir d'absorption de celui-ci. Le débit exhaure était de 23 1/s soit 82,8 m3/h. Les niveaux d'eau du forage de prélèvement et du forage de rejet ont été surveillé^ durant l'essai. Le rabattement pseudo-stabilisé dans le forage de prélèvement après lh 1/2 de pompage était de 6.5 centimètres. La valeur de la surcharge dans le forage de rejet après lh 1/2 d'injection était de 13 centimètres. Cet essai est donc concluant et permet donc d'envisager l'injection des eaux refroidies dans cet ouvrage au débit annuel de IIO 000 m3 avec un débit possible de pointe de 50 m3/heure. 6 - CONCLUSION Compte tenu des bonnes caractéristiques de l'aquifère dans le secteur de la Préfecture, un forage de rejet a été réalisé pour absorber les eaux refroidies en provenance de la pompe à chaleur. L'implantation de ce forage â 80 m au Sud-Est du forage de prélèvement a été définie à la suite d'une étude hydrogéologique comportant notamment l'application d'un modèle mathématique et l'observation de la piézométrie de la nappe alluviale du Doubs dans le secteur. Le forage d'une profondeur de 7.20 m a recoupé 3 m d'alluvions. Les caractéristiques de l'aquifère à cet endroit sont les suivantes : débit spécifique : 312.5 m3/h/m transmissivité : 2.10 m2/s température de l'eau : 10 6
- 7 - Les résultats confirmés par un essai d'absorption de lh 30 mra à plus de 80 m3/h permettent d'envisager l'injection dans cet ouvrage d'un débit annuel de 110 000 m3 avec un débit de pointe de 50 m3/h. En période de hautes eaux et en particulier lors des innondations du Doubs l'injection devra se faire sous pression pour compenser la mise en charge de la nappe. Compte tenu des bonnes caractéristiques locales de la nappe alluviale du Doubs, l'implantation d'un autre doublet paraît envisageable plus à l'est dans l'emprise de la Préfecture, à condition toutefois que les contraintes techniques n'entraînent pas d'interférences hydrodynamiques entre ouvrages. Cette compatibilité devra être précisée par une étude hydrogéologique.
- 8 - A N N_E X E 1 PLAN DE SITUATION DU FORAGE DE REJET (indice CODE MINIER 502-3-108)
HOTEL DU PREFET A BESANCON FORAGE DE REJET
10 - ANNEXE 2 PLAN DE SITUATION - ÉCHELLE 1/2 OOOÈ DU FORAGE DE REJET (indice CODE MINIER 502-3-108)
^:vos Í y<-./> forage de prélèvement P/an /& situation (échelle. ~~-,. x- ; - i _ *.,-; i ir Do ufa i HOTEL DU PREFET A BESANCON - FORAGE DE REJET - ÏÏJ
- 12 - ANNEXE 3 COUPES GÉOLOGIQUE ET TECHNIQUE DU FORAGE DE REJET (INDICE CODE MINIER 502-3-108)
- 13 - Annexe 3 COUPES GÉOLOGIQUE ET TECHNIQUE 0 GEOLOGIQUE remblai sol COUPE <\20- COUPE 0,20- TECHNIQUE \00 - T5~ limon argi leux avec 2.00 2,00 des galets calcaires tube plein 0 350 mm argile sableuse 3.00 3.50 3,2 0 'V 0.. \ao 5.00 6p0 6.00,'... 0 «>'. ^- o' graviers et petits galets calcaires (0 < 10 cm), peu de sable graviers et galets :i u ««* «>!': '«tube crépine (nervures repoussées) TfiO 7.20 r.o.. calcaires (0 > 10 cm) peu de sable - calcaires du 7,20. Bathonien «. I I!a i» fond soudé Niveau statique à - 2,05 m/sol, le 29/04/82
- 14 - ANNEXE i COURBE CARACTÉRISTIQUE DU FORAGE DE REJET (INDICE CODE MINIER 502-3-108)
01-15 - miiieac H
- 16 - ANNEXE 5 COURBE DE DESCENTE DU FORAGE DE REJET (INDICE CODE MINIER 502-3-108)
- 17 - Annexe 5 Rabattement en mètres