Projet «serre capteur d énergie» Application du stockage d énergie thermique en aquifère au chauffage et au refroidissement de serres maraichères

Projet «serre capteur d énergie» Application du stockage d énergie thermique en aquifère au chauffage et au refroidissement de serres maraichères PHASE 2 : Conception et équipement de la serre expérimentale du CTIFL de Balandran Rapport final BRGM/RP-59521-FR Avril 2011 Etude réalisée par le Brgm avec le soutien financier : de la Direction Générale des Entreprises du Ministère de l Economie, de l Industrie et de l Emploi (Convention n 07 2 90 6104) de l Union Européenne (Convention FEDER n DGA5/DE/FEDER/2009-n 123)

Projet «serre capteur d énergie» PHASE 2 : Conception et équipement de la serre expérimentale du CTIFL de Balandran BRGM/RP-59521-FR Avril 2011 Étude réalisée dans le cadre des projets de Recherche du BRGM 2007 PDR07LRO02 S. Lanini, J.C. Maréchal, P. Vigouroux Vérifié par : B. Dewandel Approuvé par : M. Audibert Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2000. I M 003 - AVRIL 05

Mots clés : Stockage d énergie thermique en aquifère, serres maraîchères, chauffage, refroidissement, essai de pompage, instrumentation, Balandran, Languedoc-Roussillon En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : S. Lanini, JC. Maréchal, Ph. Vigouroux (2011). Projet «Serre Capteur d énergie», Phase II : conception et équipement de la serre expérimentale du CTIFL de Balandran. Rapport BRGM/RP-59521-FR. 75 p., 64 ill., 2 Ann. BRGM, 2011, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l autorisation expresse du BRGM.

Synthèse Le présent document constitue le rapport de synthèse de la contribution du Brgm à la deuxième phase intitulée «Conception et équipement de la serre expérimentale du CTIFL de Balandran» du projet «Serre capteur d énergie». Ce projet a démarré en mars 2007 pour une durée de 4 ans. Il est cofinancé par le Fond de Compétitivité des Entreprises (FCE) de la Direction Générale des Entreprises (Ministère de l Economie, de l Industrie et de l Emploi) et l ADEME. L Union Européenne via le Conseil Régional Languedoc-Roussillon apporte également un cofinancement (FEDER) au BRGM pour cette deuxième phase du projet concernant l équipement du dispositif sur le site du Ctifl de Balandran, situé dans le département du Gard. Pour la seconde phase du projet, le Brgm était en charge du dimensionnement des ouvrages, du suivi des travaux de foration, de la mise en œuvre et de l interprétation d essais de pompage et d injection, et du suivi scientifique de la mise en route et du fonctionnement de l exploitation. Ainsi, deux ouvrages d'exploitation permettant de stocker l'eau chauffée par la serre ou de pomper l'eau de la nappe pour la chauffer, et quatre piézomètres de suivi ont été forés, équipés et instrumentés pour suivre l évolution de la piézométrie et de la température de l aquifère au cours de l expérimentation. Les caractéristiques géologiques du site ont été précisées par les données recueillies durant la foration des ouvrages. Des essais de pompage par paliers et de longue durée ont été réalisés dans les puits F1 et F2. Leur interprétation a confirmé le fait que l aquifère étudié est très transmissif, ce qui n est a priori pas favorable au stockage de chaleur. Les premières données piézométriques et thermiques recueillies en janvier 2010, ainsi que les analyses chimiques et bactériologiques réalisées sur des échantillons prélevés en 2009 aux puits F1 et F2, pourront servir de référence dans l analyse ultérieure de l évolution de ces paramètres de l aquifère sous l influence du stockage / déstockage de chaleur. La phase III du projet prévue jusqu en mars 2012 sera consacrée au suivi expérimental des impacts thermique, piézométrique, chimique et bactériologique sur l aquifère des cycles successifs d injection / pompage de chaleur. Les données recueillies seront exploitées et interprétées pour proposer une modélisation des transferts thermiques et hydrodynamiques au sein de l aquifère au cours de l expérimentation. BRGM/RP-59521-FR Rapport final 3

Sommaire 1. Contexte et objectifs de la phase II... 9 2. Ouvrages réalisés... 11 2.1. DEROULEMENT DES TRAVAUX... 12 2.2. CARACTERISTIQUES DES FORAGES REALISES... 12 2.2.1. Forage F1 "Puits chaud"... 13 2.2.2. Forage F2 "Puits froid"... 16 2.3. INTERPRETATION DES DONNEES GEOLOGIQUES... 18 3. Essais de pompage... 21 3.1. INTRODUCTION... 21 3.2. ESSAI 1 : POMPAGE DANS F1 COTE «CHAUD»... 24 3.2.1. Essai de puits... 24 3.2.2. Essai de nappe... 25 3.3. ESSAI 2 : POMPAGE DANS F2 COTE «FROID»... 29 3.3.1. Essai de puits... 29 3.3.2. Essai de nappe... 30 3.4. ESSAI 3 : POMPAGE DANS F1 REINJECTION DANS F2... 34 3.4.1. Essai de puits en réinjection (F2)... 34 3.4.2. Essai de nappe... 35 3.5. SYNTHESE... 39 4. Instrumentation des ouvrages et caractérisation d un état initial de l aquifère43 4.1. INSTRUMENTATION DES FORAGES ET PIEZOMETRES... 43 4.2. ANALYSES CHIMIQUES ET BACTERIOLOGIQUES... 46 4.3. CARACTERISATION DE L ETAT INITIAL... 46 4.3.1. Piézométrie... 46 4.3.2. Température... 47 4.3.3. Qualité de l eau... 48 BRGM/RP-59521-FR Rapport final 5

5. Conclusions et perspectives... 51 6. Références... 53 Liste des illustrations Illustration 1 : Carte de situation du site de Balandran... 9 Illustration 2 : Carte de situation des forages réalisés sur le site de Balandran... 11 Illustration 3 : Références des forages réalisés sur le site de Balandran... 12 Illustration 4 : Position des crépines et des niveaux statiques mesurés... 12 Illustration 5 : Caractéristiques du forage "F1"... 13 Illustration 6 : Coupe technique du forage F1 (Document Hydroforage)... 14 Illustration 7 : Photos de la tête de forage des puits "F1" et "F2" avant équipement de production... 15 Illustration 8 : Coupe géologique interprétée du forage "F1"... 16 Illustration 9 : Caractéristiques du forage "F2"... 17 Illustration 10 : Coupe technique du forage "F2" (Document Hydroforage)... 17 Illustration 11 : Coupe géologique interprétée du forage "F2"... 18 Illustration 12 : Situation des coupes géologiques interprétatives... 19 Illustration 13 : Corrélation des données géologiques (coupe 1)... 19 Illustration 14 : Corrélation des données géologiques (coupe 2)... 20 Illustration 15 : Synthèse des essais de pompage réalisés sur les puits F1 et F2... 22 Illustration 16 : Evolution de la piézométrie et des précipitations du côté «chaud» durant la période des essais... 22 Illustration 17 : Evolution de la piézométrie et des précipitations du côté «froid» durant la période des essais... 23 Illustration 18 : Exemple de prise en compte de la tendance dans le calcul des rabattements au puits F1 pendant l essai 1... 24 Illustration 19 : Relation rabattement débit au puits F1... 25 Illustration 20 : Puits de pompage F1 Analyse de la dérivée... 26 Illustration 21 : Modélisation globale de l essai au puits F1 incluant l essai par paliers... 27 Illustration 22 : Paramètres hydrodynamiques utilisés pour l interprétation de l essai 1 au puits de pompage F1... 27 Illustration 23 : Modélisation de l essai 1 (pompage en F1) longue durée au piézomètre SP2... 28 Illustration 24 : Modélisation de l essai 1 (pompage en F1) longue durée au piézomètre SP3... 28 6 BRGM/RP-59521-FR Rapport final

Illustration 25 : Paramètres hydrodynamiques utilisés pour l interprétation de l essai 1 aux piézomètres SP2 et SP3... 29 Illustration 26 : Relation rabattement débit au puits F2... 30 Illustration 27 : Puits de pompage F2 : analyse de la dérivée... 31 Illustration 28 : Modélisation globale de l essai au puits de pompage F2, incluant l essai de puits (essai par palier)... 31 Illustration 29 : Paramètres hydrodynamiques utilisés pour l interprétation de l essai au puits de pompage F2... 32 Illustration 30 : Modélisation globale de l essai 2 (pompage en F2) au piézomètre SP7 incluant l essai par paliers... 33 Illustration 31 : Modélisation globale de l essai 2 (pompage en F2) au piézomètre SP1 incluant l essai par paliers... 33 Illustration 32 : Paramètres hydrodynamiques utilisés pour l interprétation de l essai aux piézomètres SP7 et SP1... 34 Illustration 33 : Relation «rabattement» débit au puits F2 en réinjection... 35 Illustration 34 : Modélisation de l essai longue durée d injection dans le puits F2... 36 Illustration 35 : Paramètres hydrodynamiques utilisés pour l interprétation de l essai d injection au puits F2... 36 Illustration 36 : Modélisation de l essai 3 d injection (F2) dans le piézomètre SP7... 37 Illustration 37 : Modélisation de l essai 3 de pompage (F1) dans le piézomètre SP1... 38 Illustration 38 : Paramètres hydrodynamiques utilisés pour l interprétation de l essai d injection au puits F2... 38 Illustration 39 : Synthèse des paramètres hydrodynamiques obtenus par modélisation des essais de pompage et d injection... 39 Illustration 40 : Limites supposées de l aquifère (sur fond de carte piézométrique établie le 08/10/2007)... 41 Illustration 41 : Schéma de l nstrumentation mise en place dans les ouvrage... 45 Illustration 42 : Piézométrie du site de Balandran établie le 05/02/2010... 47 Illustration 43 : Températures moyennes relevées dans la nappe (janvier 2010)... 48 Illustration 44 : Analyses chimiques des échantillons prélevés le 08/04/2009... 49 Illustration 45 : Analyses microbiologiques des échantillons prélevés le 08/04/2009... 50 Illustration 46 : Caractéristiques du piézomètre "SP1"... 56 Illustration 47 : Coupe technique du piézomètre "SP1" (Document Hydroforage)... 57 Illustration 48 : Coupe géologique interprétée du piézomètre "SP1"... 58 Illustration 49 : Caractéristiques du piézomètre "SP2"... 59 Illustration 50 : Coupe technique du piézomètre "SP2" (Document Hydroforage)... 60 Illustration 51 : Coupe géologique interprétée du piézomètre "SP2"... 61 Illustration 52 : Caractéristiques du piézomètre "SP3"... 62 BRGM/RP-59521-FR Rapport final 7

Illustration 53 : Coupe technique du piézomètre "SP3" (Document Hydroforage)... 63 Illustration 54 : Coupe géologique interprétée du piézomètre "SP3... 64 Illustration 55 : Caractéristiques du piézomètre "SP5"... 65 Illustration 56 : Coupe technique du piézomètre "SP5" (Document Hydroforage)... 65 Illustration 57 : Coupe géologique interprétée du piézomètre "SP5"... 66 Illustration 58 : Caractéristiques du piézomètre "SP6"... 66 Illustration 59 : Coupe technique du piézomètre "SP6" (Document Hydroforage)... 67 Illustration 60 : Coupe géologique interprétée du piézomètre "SP6"... 68 Illustration 61 : Caractéristiques du piézomètre "SP7"... 68 Illustration 62 : Coupe technique du piézomètre "SP7" (Document Hydroforage)... 69 Illustration 63 : Coupe géologique interprétée du piézomètre "SP7"... 70 Illustration 64 : Photos de la fermeture des piézomètres avant équipement... 70 Liste des Annexes Annexe 1 Caractéristiques des piézomètres réalisés... 55 Annexe 2 Méthode des dérivées... 71 8 BRGM/RP-59521-FR Rapport final

1. Contexte et objectifs de la phase II Le projet «Serre capteur d énergie» a démarré en mars 2007 pour une durée de 4 ans. Il est cofinancé par le Fond de Compétitivité des Entreprises (FCE) de la Direction Générale des Entreprises (Ministère de l Economie, de l Industrie et de l Emploi) et l ADEME. L Union Européenne via le Conseil Régional Languedoc-Roussillon apporte également un cofinancement (FEDER) au BRGM pour cette deuxième phase du projet. En fin d année 2008, à l issue de l étude préalable (phase I du projet, voir rapport BRGM/RP-56641-FR), il a été décidé en comité de pilotage de tester le stockage thermique en aquifère sur le site du Ctifl de Balandran au Sud-Est de Nîmes (Cf. Illustration 1). Illustration 1 : Carte de situation du site de Balandran En effet, bien que les caractéristiques hydrogéologiques du site ne soient pas a priori favorables au stockage thermique (forte vitesse d écoulement de la nappe et aquifère libre), le dispositif expérimental devra être conçu et dimensionné de façon à suivre l évolution des «panaches» thermiques dans des conditions difficiles. Ce suivi permettra de contribuer à affiner la paramétrisation des modèles de simulation. De plus, en apportant des éléments d évaluation économique, cette expérimentation pourra constituer une référence française en la matière. Les objectifs scientifiques du projet «Serre capteur d énergie» sur le site de Balandran sont de fait principalement axés sur l étude du comportement des plantes, le climat et l aéraulique de la serre, l économie d énergie et le gain de production BRGM/RP-59521-FR Rapport final 9

envisageables dans une serre fermée dont le système de climatisation et de chauffage intègre un stockage d énergie en aquifère. Pour la seconde phase du projet intitulée «Conception et équipement de la serre expérimentale du CTIFL de Balandran», le Brgm était en charge du dimensionnement des ouvrages, du suivi des travaux de foration, de la mise en œuvre et de l interprétation d essais de pompage et d injection, et du suivi de la mise en route et du fonctionnement de l exploitation. Le présent document constitue le rapport de synthèse de la contribution du Brgm à cette deuxième phase. Plus précisément, le chapitre 2 1 décrit les ouvrages réalisés lors des travaux de foration (février à avril 2009) et les coupes géologiques associées. Le chapitre 3 est consacré aux résultats et interprétations des essais de pompage par paliers et longue durée qui ont été mis en œuvre sur les forages côté chaud (puits F1) et froid (puits F2). Enfin, le chapitre 4 présente l instrumentation et le suivi qui ont été mis en place sur ces ouvrages à la fin de l année 2009 permettant de caractériser un «état initial» de l aquifère avant que le site expérimental ne soit pleinement opérationnel. 1 extrait du rapport BRGM RP-57700-FR (Courtois N. Vigouroux P. (2009) Projet "serre capteur d'énergie" Forages du site de Balandran Dossiers des Ouvrages Exécutés, 27 p., 33 ill.) 10 BRGM/RP-59521-FR Rapport final

2. Ouvrages réalisés Huit ouvrages de reconnaissance ont été réalisés sur le site de Balandran dont deux ont été équipés en forages d'exploitation, quatre équipés en piézomètres et deux rebouchés. Les forages ont pour objectif de permettre le pompage et l'injection de l'eau de la nappe afin de stocker des calories en nappe en période chaude puis de récupérer ces calories en période froide. Les piézomètres ont pour objectif de contrôler le système (déplacement des panaches d'eau chaude et froide injectées) et de tester l'efficacité du dispositif mis en place. Les ouvrages réalisés en 2009 sont localisés sur le site du CTIFL à Balandran (Illustration 2). Ils ont fait l'objet d'un enregistrement au titre du code minier. Ils disposent d'un numéro de référencement dans la Banque du Sous-Sol (BSS) gérée par le BRGM. Les références des ouvrages sont précisées par le tableau de l'illustration 3. Illustration 2 : Carte de situation des forages réalisés sur le site de Balandran BRGM/RP-59521-FR Rapport final 11

N Banque du Sous- Secteur Dénomination Type d'ouvrage Sol (BSS) Chaud Froid Etat de l'ouvrage Profondeur de l'ouvrage Date de réalisation Coord. Lambert II carto F1 09656X0213 / F1 forage équipé 23 m 25/02/2009 771027 1863846 SP1 09656X0215 / SP1 piézomètre équipé 30 m 17/02/2009 771000 1863872 SP2 09656X0216 / SP2 piézomètre équipé 30 m 19/02/2009 771047 1863830 SP3 09656X0217 / SP3 piézomètre équipé 18 m 23/02/2009 771110 1863773 F2 09656X0214 / F2 forage équipé 17 m 23/03/2009 SP4 Voir N forage "F2" reconnaissance transformé en 771223 1864078 15 m 05/03/2009 forage "F2" SP5 09656X0218 / SP5 reconnaissance rebouché 12 m 06/03/2009 771190 1864087 SP6 09656X0219 / SP6 reconnaissance rebouché 12 m 10/03/2009 771270 1864072 SP7 09656X0220 / SP7 piézomètre équipé 15 m 12/03/2009 771219 1864073 Illustration 3 : Références des forages réalisés sur le site de Balandran X Y 2.1. DEROULEMENT DES TRAVAUX Les travaux de foration ont été réalisés par l'entreprise Hydroforage de Virieu-Le-Grand à l'aide d'une foreuse AQUADRILL 3000. Ils se sont déroulés du 16 février au 2 avril 2009. Les ouvrages ont été réalisés en rotopercussion à l'air comprimé avec tubage à l'avancement. Les ouvrages ont été légèrement développés au soufflage en fin de foration pour assurer un développement minimal et stabiliser la mise en place des graviers (pour les deux forages "F1" et "F2"). Les quatre piézomètres sont équipés en PVC, les deux forages d'exploitation sont équipés en inox 304. 2.2. CARACTERISTIQUES DES FORAGES REALISES Les ouvrages ont été crépinés pour capter la base des conglomérats plioquaternaires ainsi que la plus grande partie des sables du Pliocène marin. La position des crépines ainsi que les niveaux statiques mesurés dans les ouvrages au cours de cette phase de travaux sont présentés par le tableau de l'illustration 4 ci-après. Nom de Profondeur (m/sol) Niveau statique (m/sol) l'ouvrage ouvrage crépines haut bas date valeur F1 23 m 15 m 21 m 02/03/2009 5.3 m SP1 30 m 8 m 14 m 02/03/2009 5.7 m SP2 30 m 6 m 26 m 02/03/2009 5.1 m SP3 18 m 5 m 13 m 02/03/2009 4.3 m F2 17 m 7 m 13 m 16/03/2009 4 m SP7 15 m 7 m 13 m 05/03/2009 3.8 m Illustration 4 : Position des crépines et des niveaux statiques mesurés 12 BRGM/RP-59521-FR Rapport final

Les paragraphes suivants présentent les caractéristiques essentielles, la coupe technique du foreur 2 ainsi que la coupe géologique interprétée des puits chaud (F1) et froid (F2). Les caractéristiques des 6 piézomètres 3 de suivi sont présentées en Annexe 1. La localisation des puits chaud (F1) et froid (F2) a été choisie pour répondre au mieux à plusieurs contraintes d espace et de logistique (proximité d installations électriques, limitation des coûts de conduites, etc.), et surtout pour optimiser énergétiquement l opération de stockage/déstockage de chaleur dans la nappe. Ainsi, le doublet «puits chaud» / «puits froid» est positionné perpendiculairement à l écoulement naturel de la nappe, dans une zone a priori favorable de l aquifère (épaisseur plus importante et moins d argiles qu à proximité du canal d irrigation qui longe la limite ouest du centre). De plus, la distance entre les deux puits est très supérieure au rayon thermique (> 200 m) pour limiter les interférences entre les «stocks» chaud et froid. 2.2.1. Forage F1 "Puits chaud" Les principales caractéristiques du forage "F1" sont présentées dans l'illustration 5 ciaprès. Forage "F1" N Banque du Sous-Sol (BSS) Coordonnées Lambert II carto Profondeur forée (m) Profondeur équipée (m) nature Equipement diamètre 09656X0213 / F1 X 771027 Y 1863846 23 m 23 m Inox 304 323 mm Illustration 5 : Caractéristiques du forage "F1" La coupe technique du forage "F1" est présentée par l'illustration 6 ci-après. Le forage est équipé de crépine inox 304 à fil enroulé, SLOT 1 mm, Coefficient d'ouverture 25%. 2 Extrait du rapport Hydroforage Réalisation de forages et de piézomètres Commune de Bellegarde Balandran CTIFL Avril 2009. 3 Un des piézomètres le "SP4" a été transformé en ouvrage d'exploitation le "F2". BRGM/RP-59521-FR Rapport final 13

Illustration 6 : Coupe technique du forage F1 (Document Hydroforage) Les têtes d'ouvrage des deux forages d'exploitation "F1" et "F2" ont été équipées d'un tube acier de protection, pris dans une dalle de 3 m 2 et de 20 cm d'épaisseur, avec une fermeture par bride boulonnée (Cf. Illustration 7). 14 BRGM/RP-59521-FR Rapport final

Illustration 7 : Photos de la tête de forage des puits "F1" et "F2" avant équipement de production La coupe géologique interprétée du forage "F1" est présentée par l'illustration 8 ciaprès. Le conglomérat polygénique du plioquaternaire a une épaisseur de 11 m au niveau de ce forage et la base du Pliocène marin sableux atteint la profondeur de 22 m. BRGM/RP-59521-FR Rapport final 15

Illustration 8 : Coupe géologique interprétée du forage "F1" 2.2.2. Forage F2 "Puits froid" Les principales caractéristiques du forage "F2" sont présentées sur l'illustration 9 ciaprès. 16 BRGM/RP-59521-FR Rapport final

Forage "F2" N Banque du Sous-Sol (BSS) Coordonnées Lambert II carto Profondeur forée (m) Profondeur équipée (m) nature Equipement diamètre 09656X0214 / F2 X 771223 Y 1864078 17 m 17 m Inox 304 323 mm Illustration 9 : Caractéristiques du forage "F2" La coupe technique du forage "F2" est présentée par l'illustration 10 ci-après. Le forage est équipé de crépine inox à fil enroulé. Illustration 10 : Coupe technique du forage "F2" (Document Hydroforage) BRGM/RP-59521-FR Rapport final 17

La coupe géologique interprétée du forage "F2" est présentée par l'illustration 11 ciaprès. Le conglomérat polygénique du plioquaternaire a une épaisseur de 12 m au niveau de ce forage et la base du Pliocène marin sableux atteint la profondeur de 13.5 m. Illustration 11 : Coupe géologique interprétée du forage "F2" Le forage "F2" correspond à la transformation du piézomètre "SP4". Ce dernier a en effet été réalésé et approfondi de 2 m pour être équipé en ouvrage d'exploitation. La coupe géologique interprétée présentée ci-dessus (Cf. Illustration 11) est celle du piézomètre "SP4". De 15 à 17 m, la formation rencontrée est identique à celle identifiée entre 13,5 et 15 m (c'est-à-dire des argiles jaunes). 2.3. INTERPRETATION DES DONNEES GEOLOGIQUES Deux coupes géologiques interprétatives ont été réalisées pour apprécier les variations latérales de faciès. La position de ces deux coupes est précisée par l'illustration 12. 18 BRGM/RP-59521-FR Rapport final

Illustration 12 : Situation des coupes géologiques interprétatives Illustration 13 : Corrélation des données géologiques (coupe 1) BRGM/RP-59521-FR Rapport final 19

Illustration 14 : Corrélation des données géologiques (coupe 2) L horizon pliocène marin argileux constitue a priori le substratum de l aquifère. Les deux corrélations géologiques établies soulignent l'hétérogénéité des formations aquifères (conglomérat et sable) qui vont être testées pour le stockage géothermique. L'instrumentation prochaine de tous les ouvrages réalisés (suivi des niveaux et des températures) permettra d'acquérir les données utiles pour apprécier le fonctionnement du dispositif. 20 BRGM/RP-59521-FR Rapport final

3. Essais de pompage 3.1. INTRODUCTION Des essais de pompage ont été réalisés en mars 2009 sur les puits «chaud» et «froid» de façon à identifier les caractéristiques de l aquifère : paramètres hydrodynamiques de l aquifère (perméabilité et emmagasinement), anisotropie, existence d éventuelles limites étanches ou alimentées, etc. Les essais sont constitués de deux pompages de longue durée réalisés en F1 (Essai 1) et en F2 (Essai 2) précédés de paliers de courte durée et d un essai simultané pompage (F1) réinjection (F2) (Essai 3) (voir Illustration 15). Les essais de pompage se sont déroulés en deux étapes : - Essai de puits : pompage par paliers successifs de débit de plus en plus élevé, afin de déterminer les pertes de charge liées au puits ; - Essai de nappe : pompage à débit constant en continu pendant une durée de 50 à 70 h suivant les essais, afin de déterminer les caractéristiques hydrodynamiques de l aquifère et éventuellement sa géométrie (limites). Les niveaux piézométriques ont été suivis durant la période des essais au moyen de quatre sondes automatiques réparties alternativement dans les puits F1 et F2, dans les piézomètres SP1, SP2, SP3 et SP7, ainsi que dans le puits «Balandran». Du côté «chaud» (Illustration 16), les effets des pompages en F1 (Essais 1 et 3) sont perceptibles sur les piézomètres SP1, SP2 et SP3. Les effets du pompage en F2 (Essai 2) sont également très légèrement perceptibles en SP2. BRGM/RP-59521-FR Rapport final 21

Forage Période des essais Suivi piézométrique Essais par paliers (1 h + 1h)* Essai longue durée Essai Débits (m 3 /h) Durée (h) Débit (m 3 /h) Essai 1 Essai 2 F1 F2 09 au 13 mars F1, SP1, SP2, SP3 22.2 50.5 86.8 70.0 63.2 24 au 27 mars F2, SP1, SP7, puits 19.6 41.3 65.1 68.0 50.3 Essai 3 F1 -> F2 31 mars au 2 avril F2, SP1, SP7, puits 20.0 41.0 66.0 47.0 43.5 puis 38.5 Illustration 15 : Synthèse des essais de pompage réalisés sur les puits F1 et F2 Légende : le point «puits» désigne le puits Balandran. * 1 heure de pompage suivie d une absence de pompage pendant 1 heure (remontée des niveaux). Illustration 16 : Evolution de la piézométrie et des précipitations du côté «chaud» durant la période des essais 22 BRGM/RP-59521-FR Rapport final

Du côté «froid» (Illustration 17), le pompage en F2 (Essai 2) est perceptible sur les piézomètres SP7 et le puits Balandran. L injection en F2 (Essai 3) est également perceptible sur le piézomètre SP7 et le puits Balandran. Illustration 17 : Evolution de la piézométrie et des précipitations du côté «froid» durant la période des essais Du point de vue des précipitations, on constate que l essai 1 s est déroulé dans des conditions sèches. Par contre, il a plu durant la remontée de l essai 2 et durant l essai 3. Les effets de la pluie semblent perceptibles à ces deux périodes ce qui a causé une légère remontée des niveaux. Sur l Illustration 16 et l Illustration 17, on observe outre les effets des tests hydrauliques et des pluies, une baisse continue des niveaux d eau liée à une phase de récession durant cette saison de l année relativement sèche. En conséquence, les niveaux d eau ont été corrigés des effets de cette tendance à la baisse de façon à calculer les rabattements liés uniquement aux tests hydrauliques. Un exemple de ce type de correction est donné à l Illustration 18 où une tendance linéaire à la baisse de 18 mm/jour est prise en compte pour calculer le rabattement uniquement lié au pompage. Ce type de correction a été effectué sur tous les suivis à chaque fois que cela était nécessaire. BRGM/RP-59521-FR Rapport final 23

Date 8/3/09 10/3/09 12/3/09 14/3/09 16/3/09 18/3/09 20/3/09 22/3/09 24/3/09 26/3/09 6.2 1.600 6.4 1.400 1.200 6.6 1.000 Piézométrie (m) 6.8 7 Piézométrie mesurée en F1 Tendance Rabattement corrigé de la tendance 0.800 0.600 Rabattement (m) 0.400 7.2 0.200 7.4 0.000-0.200 Illustration 18 : Exemple de prise en compte de la tendance dans le calcul des rabattements au puits F1 pendant l essai 1 3.2. ESSAI 1 : POMPAGE DANS F1 COTE «CHAUD» 3.2.1. Essai de puits Les essais de puits ou essais par paliers de débits sont destinés à estimer les pertes de charge liées au puits de pompage qui se traduisent par un rabattement additionnel dû à l équipement du forage et/ou à la qualité des échanges hydrauliques entre le forage et la formation aquifère. Ces essais ont été interprétés suivant la méthode de Jacob (1947), où le rabattement à la fin de chaque palier est décrit par la relation suivante : s=bq+cq 2 s : rabattement du niveau piézométrique après un certain temps de pompage, en général 1 ou 2 heures (m) Q : débit de chacun des paliers (m 3 s -1 ) B : coefficient de pertes de charge linéaires (liées à l aquifère, en m -3 s) C : coefficient de pertes de charge quadratiques (liées au puits, en m -5 s 2 ) Deux pompages par paliers, d une durée d une heure, suivis d une remontée d une heure, ont été réalisés aux débits de 50.0 et 87.0 m 3 /h. L interprétation est présentée à l Illustration 19. Le coefficient C vaut 1280 m -5 s 2, ce qui représente une valeur faible à moyenne pour ce type de formation aquifère. Lors de l essai de pompage de longue durée (débit de 63 m 3 /h), cette valeur 24 BRGM/RP-59521-FR Rapport final

correspond à un rabattement de 0.39 m sur un rabattement total d environ 1 m en fin d essai à un, soit environ 39 % du rabattement total. Ces pertes de charge quadratiques sont prises en compte dans la modélisation de l essai de longue durée, présentée ci-après. Pertes de charges F1 "puits chaud" 10/03/09 Q [m3/h] SITE: CTIFL 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 0 s [m]_mesuré s [m] à 60 min 0.5 1 essai longue durée s=bq s [m]_simulé bq [m^-3s] 1.5 2 c: 1.28E+03 [m^-5s^2] b: 30 [m^-3s] s=bq+cq^2 Illustration 19 : Relation rabattement débit au puits F1 3.2.2. Essai de nappe Le pompage a duré 70 heures au débit quasi-constant de 63 m 3 /h. Les niveaux d eau ont été mesurés dans le puits de pompage F1 et dans les piézomètres SP1, SP2 et SP3. L interprétation de la courbe des dérivées 4 au puits de pompage montre l existence de deux phases d écoulement distinctes (Illustration 27) : 1) de 0 à 250 : un écoulement radial cylindrique dont le palier suggère une transmissivité de l aquifère de l ordre de 10-1 m 2 /s. 2) au-delà de 250 : un doublement de la dérivée suggérant la présence d une limite étanche 4 Voir description de la méthodologie en Annexe 2. BRGM/RP-59521-FR Rapport final 25

1 0.1 Phase 1 Phase 2 Rabattement (m) 0.01 Dérivée (-) Rabattement mesuré Dérivée du rabattement 0.1 0.001 10 100 1000 10000 Temps (min) Illustration 20 : Puits de pompage F1 Analyse de la dérivée Ainsi, l essai dans ce puits montre que l aquifère est a priori homogène, et que celui-ci est limité dans l espace par une limite étanche. L essai a donc été interprété avec la solution analytique de Theis avec une limite étanche ; les effets liés à la capacité du puits ayant aussi été pris en compte. Les Illustration 23 et Illustration 24 présentent les résultats et les courbes issues des modélisations. Les interprétations au puits sont très satisfaisantes, y compris durant la phase de remontée. 26 BRGM/RP-59521-FR Rapport final

0 0.2 0.4 Temps (min) 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 Rabattement observé Rabattement simulé Rabattement (m) 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 Illustration 21 : Modélisation globale de l essai au puits F1 incluant l essai par paliers La valeur de transmissivité (1.28.10-1 m 2.s -1 ) est très élevée. Interprétation Theis Puits r (m) 0.216 T (m 2 /s) 1,28 E-01 S (-)* 4,5 E-18 pdc (m -5 s 2 ) 1280 capacité (mm) 432 Temps d influence limite étanche (min) 100 Illustration 22 : Paramètres hydrodynamiques utilisés pour l interprétation de l essai 1 au puits de pompage F1 Source : logiciel WinIsape @BRGM. Balandran. Solution de Theis Légende : * les valeurs estimées au puits de pompage (S) sont des valeurs de calage. Pdc : pertes de charges quadratiques. BRGM/RP-59521-FR Rapport final 27

L essai 1 n a pu être interprété au piézomètre SP1 en raison d un problème de dérive trop importante sur les mesures lors de l acquisition. La modélisation de l essai aux piézomètres SP2 et SP3 sont respectivement présentées à l Illustration 23 et à l Illustration 24. 0.00 Temps (min) 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0.02 0.04 Rabattement (m) 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 Rabattement observé Rabattement simulé Illustration 23 : Modélisation de l essai 1 (pompage en F1) longue durée au piézomètre SP2 0.00 Temps (min) 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 0.01 0.02 0.03 Rabattement (m) 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 Rabattement observé Rabattement simulé Illustration 24 : Modélisation de l essai 1 (pompage en F1) longue durée au piézomètre SP3 28 BRGM/RP-59521-FR Rapport final

Interprétation Theis Piézomètre SP2 Piézomètre SP3 r (m) 26 110 T (m 2 /s) 1 E-01 1 E-1 S (-) 2,3 E-02 7,7 E-02 Temps d influence limite étanche (min) 100 100 Distance limite étanche (m) 248 135 Illustration 25 : Paramètres hydrodynamiques utilisés pour l interprétation de l essai 1 aux piézomètres SP2 et SP3 Source : logiciel WinIsape @BRGM. Balandran. Solution de Theis avec limite étanche Les valeurs de transmissivité obtenues aux piézomètres sont proches de celle obtenue au puits de pompage, indiquant une certaine homogénéité de ce paramètre de l aquifère autour du puits F1. La valeur de l emmagasinement est de quelques pourcents, a priori de 2-3% en se référant à SP2 car mieux calé 5. Cette valeur d emmagasinement est typique d une nappe libre et correspond à la porosité efficace des formations alluviales du Plioquaternaire. La limite étanche mise en évidence correspond sans doute à une remontée du Pliocène marin argileux selon une structuration en chenal mise en évidence par les corrélations géologiques entre forages selon une direction NW-SE. Les faibles rabattements mesurés ainsi que la position des ouvrages ne permettent cependant pas de préciser s il s agit d une limite située plutôt au NW ou au SE du puits de pompage (F1). 3.3. ESSAI 2 : POMPAGE DANS F2 COTE «FROID» 3.3.1. Essai de puits Un pompage par paliers de débit, d une durée d une heure suivis d une remontée d une heure, a été réalisé ; aux débits de 19.6, 41.3 et 65.1 m 3 /h. 5 WinIsape ne permet pas de prendre en compte la position réelle du piézomètre par rapport au puits et à la limite étanche. Ce modèle approché semble moins adapté à SP3 que SP2. BRGM/RP-59521-FR Rapport final 29

L interprétation est présentée à l Illustration 19. Le coefficient C vaut 604 m -5 s 2, ce qui représente une faible valeur. Lors de l essai de pompage de longue durée, cette valeur correspond à un rabattement de 0.12 m sur un rabattement total d environ 0.32 m en fin d essai à un débit de 50 m 3 /h, soit environ 37 % du rabattement total. Ces pertes de charge quadratiques sont prises en compte dans la modélisation de l essai de longue durée, présentée ci-après. Pertes de charges F2 "puits froid" 24/03/09 Q [m3/h] SITE: CTIFL 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 0 s [m] à 45 min 0.5 s [m]_mesuré s [m]_simulé bq [m^-3s] long. durée s=bq s=bq+cq^2 c: 6.04E+02 [m^-5s^2] b: 12 [m^-3s] 1 Illustration 26 : Relation rabattement débit au puits F2 3.3.2. Essai de nappe Le pompage a duré 68 heures au débit quasi-constant de 50 m 3 /h. Les niveaux d eau ont été mesurés dans le puits de pompage F2, dans les piézomètres SP1 et SP7 ainsi que dans le puits Balandran. L interprétation de la courbe des dérivées au puits de pompage montre l existence de trois phases (Illustration 27) : 1. de 10 à 100 : une phase à dérivée fluctuant de façon aléatoire suite probablement à des effets de puits et des variations de débit de pompage au début de l essai; 2. de 100 à 1000 : un écoulement radial cylindrique dont le palier suggère une transmissivité de l aquifère de l ordre de 6 x 10-2 m 2 /s. 3. au-delà de 1000 : un doublement de la dérivée suggérant la présence d une limite étanche Ainsi, l essai dans ce puits montre que l aquifère est a priori homogène, et que celui-ci est limité dans l espace par une limite étanche. L essai a donc été interprété avec la solution analytique de Theis avec une limite étanche ; les effets liés à la capacité du puits ayant aussi été pris en compte. Les Illustration 27 et Illustration 28 présentent les résultats et les courbes issues des modélisations. Les interprétations au puits sont satisfaisantes hormis durant la phase de remontée pendant laquelle le rabattement simulé est quelque peu surestimé. 30 BRGM/RP-59521-FR Rapport final

1 0.1 Phase 1 Phase 2 Phase 3 Rabattement (m) 0.01 Dérivée (-) Dérivée du b 0.1 0.001 10 100 1000 10000 Temps (min) Rabattement mesuré Illustration 27 : Puits de pompage F2 : analyse de la dérivée 0 Temps (min) 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0.05 0.1 Rabattement observé Rabattement simulé Rabattement (m) 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 Illustration 28 : Modélisation globale de l essai au puits de pompage F2, incluant l essai de puits (essai par palier) BRGM/RP-59521-FR Rapport final 31

Interprétation Theis Puits r (m) 0.216 T (m 2 /s) 6,44 E-02 S (-)* 13.6 pdc (m -5 s 2 ) 604 capacité (mm) aucun Temps d influence limite étanche (min) 800 Illustration 29 : Paramètres hydrodynamiques utilisés pour l interprétation de l essai au puits de pompage F2 Source : logiciel WinIsape @BRGM. Balandran. Solution de Theis Légende : * les valeurs estimées au puits de pompage (S) sont des valeurs de calage. Pdc : pertes de charges quadratiques. Les courbes de rabattement ont été également modélisées aux piézomètres SP7 et SP1, distants du puits de pompage de respectivement 6 et 315 m. Les modélisations sont satisfaisantes avec toutefois, comme au puits de pompage, une surestimation des rabattements lors de la remontée. Les rabattements au piézomètre SP1 sont très faibles, de l ordre de 2 centimètres, ce qui rend les paramètres hydrodynamiques estimés peu fiables. Pour la même raison, les rabattements au puits Balandran (de l ordre de 2 cm) n ont pas été interprétés. Les valeurs obtenues au piézomètre SP7 sont plus réalistes. Dans cette interprétation, par souci de cohérence, le temps d influence de la limite étanche a été imposé à la même valeur (800 minutes) que celui obtenu au puits de pompage. Il en résulte une limite étanche située à environ 650 mètres du puits de pompage. Etant donné que la limite étanche est bien plus distante du puits de pompage que le piézomètre, il n est pas possible de préciser la localisation de cette limite étanche sur base de ces tests hydrauliques. Par contre, cette distance est compatible avec un petit vallon situé à l est qui pourrait constituer une ligne de sources suite à l affleurement du contact entre les formations aquifères et les marnes/argiles sous-jacentes. En atteste la présence d une source dans ce même vallon un peu plus au nord et la convergence vers ce vallon des lignes de courant déduites de la piézométrie (Illustration 40). La transmissivité obtenue (0.08 m 2 /s) est proche de celle estimée au puits de pompage (0.064 m 2 /s). L emmagasinement, de l ordre de 0.02 est typique d une nappe libre et correspond à la porosité efficace des formations alluviales du Plioquaternaire. 32 BRGM/RP-59521-FR Rapport final

0.000 0.020 0.040 Temps (min) 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 Rabattement observé Rabattement simulé Rabattement (m) 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160 0.180 Illustration 30 : Modélisation globale de l essai 2 (pompage en F2) au piézomètre SP7 incluant l essai par paliers 0 Temps (min) 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0.005 Rabattement (m) 0.01 0.015 0.02 Rabattement observé Rabattement simulé 0.025 Illustration 31 : Modélisation globale de l essai 2 (pompage en F2) au piézomètre SP1 incluant l essai par paliers BRGM/RP-59521-FR Rapport final 33

Interprétation Theis (pompage en F2) Piézomètre SP7 Piézomètre SP1* r (m) 6 315 T (m 2 /s) 8 E-02 0.1 S (-) 2 E-02 0.1 Temps d influence limite étanche (min) 800 Aucune Distance limite étanche (m) 653 Aucune Illustration 32 : Paramètres hydrodynamiques utilisés pour l interprétation de l essai aux piézomètres SP7 et SP1 Source : logiciel WinIsape @BRGM). Balandran. Solution de Theis avec ou sans limite étanche Légende : * les paramètres déterminés à SP1 sont peu fiables étant donné les faibles rabattements mesurés 3.4. ESSAI 3 : POMPAGE DANS F1 REINJECTION DANS F2 3.4.1. Essai de puits en réinjection (F2) Les essais d injection ont été traités de la même façon, par analogie, à un essai de pompage. Les rabattements correspondent à des remontées de niveau d eau et les débits à des débits d injection et non de pompage. Deux injections par paliers, d une durée d une heure, suivis d une remontée d une heure, ont été réalisées aux débits de 41.0 et 66.0 m 3 /h. L interprétation est présentée à l Illustration 26. Le coefficient C vaut 1020 m -5 s 2, ce qui représente une faible valeur. Lors de l essai d injection de longue durée, cette valeur correspond à un «rabattement» de 0.15 m sur un rabattement total d environ 0,5 m en fin d essai à un débit de 43.50 m 3 /h, soit environ 30 % du rabattement total. Cette valeur du coefficient C est supérieure à celle obtenue en pompage où C valait 604 m -5 s 2. Cette augmentation des pertes de charge quadratiques est due au fait que l écoulement se produit moins bien dans ce sens que dans l autre. En d autre terme la qualité d échange entre le puits et l aquifère est moins bonne en injection qu en pompage. Ces pertes de charges quadratiques sont prises en compte dans la modélisation de l essai de longue durée, présentée ci-après. 34 BRGM/RP-59521-FR Rapport final

Pertes de charges Réinjection en F2 Q [m3/h] SITE: CTIFL 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 0 s [m]_mesuré s [m] à 60 min 0.5 1 essai longue durée s=bq s [m]_simulé bq [m^-3s] 1.5 2 c: 1.02E+03 [m^-5s^2] b: 21 [m^-3s] s=bq+cq^2 Illustration 33 : Relation «rabattement» débit au puits F2 en réinjection 3.4.2. Essai de nappe Le pompage a duré 47 heures au débit de 43.5 m 3 /h réduit ensuite, après 500 minutes de pompage à 38.5 m 3 /h. Les niveaux d eau ont été mesurés dans le puits d injection F2, dans les piézomètres SP1 et SP7 ainsi que dans le puits Balandran. Les fortes oscillations du niveau d eau liées aux conditions d injection dans le puits F2 ne permettent pas une analyse en dérivée. Une modélisation des «rabattements» satisfaisante (Illustration 34) est obtenue avec des paramètres proches (Illustration 35) de ceux obtenus lors de l essai de pompage au même puits excepté pour les paramètres du puits (cf. précédent). Cependant, la phase après 500 minutes, correspondant à une réduction du débit d injection, ne peut être correctement ajustée par le modèle 6. On note cependant que la tendance des rabattements modélisés respecte celle des observés quasi stabilisation des niveaux-. 6 En partie à cause des épisodes pluvieux subit sur cette période. BRGM/RP-59521-FR Rapport final 35

0 Temps (min) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0.1 0.2 Rabattement simulé Rabattement observé Rabattement (m) 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Illustration 34 : Modélisation de l essai longue durée d injection dans le puits F2 Interprétation Theis (injection en F2) Puits F2 (injection) Piézomètre SP7 r (m) 0.216 6 T (m 2 /s) 1.17 E-01 8 E-02 S (-) 8.7E-14* 4.5 E-02 pdc (m -5 s 2 ) 1020 Aucune capacité (mm) 432 Aucun Temps d influence limite étanche (min) 800 800 Distance limite étanche (m)? 435 Illustration 35 : Paramètres hydrodynamiques utilisés pour l interprétation de l essai d injection au puits F2 Source : logiciel WinIsape @BRGM. Balandran. Solution detheis Légende : * les valeurs estimées au puits d injection (S) sont des valeurs de calage. Pdc : pertes de charges quadratiques. 36 BRGM/RP-59521-FR Rapport final

Un résultat similaire est obtenu au piézomètre SP7 pour lequel des paramètres hydrodynamiques proches de ceux obtenus en pompage conduisent à une forte surestimation des rabattements lors du changement de débit après 500 minutes environ. 0 Temps (min) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0.02 Rabattement observé Rabattement simulé Rabattement (m) 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 Illustration 36 : Modélisation de l essai 3 d injection (F2) dans le piézomètre SP7 L interprétation en parallèle de l essai 3 de pompage (F1) au piézomètre SP1 avec des paramètres hydrodynamiques proches de ceux obtenus lors de l essai 1 conduit également à une surestimation des rabattements après changement de débit. Ce résultat nous permet de suspecter un changement de débit plus important que celui mesuré pour expliquer l incapacité à modéliser l ensemble des essais d injection et pompage de l essai 3 après le changement de débit. Il peut également être lié à la recharge de l aquifère induite par les pluies et non prise en compte dans le modèle. BRGM/RP-59521-FR Rapport final 37

0 Temps (min) 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0.01 Rabattement (m) 0.02 0.03 0.04 0.05 Rabattement observé Rabattement simulé 0.06 0.07 Illustration 37 : Modélisation de l essai 3 de pompage (F1) dans le piézomètre SP1 Interprétation Theis (pompage en F1) Piézomètre SP1 r (m) 6 T (m 2 /s) 0.127 S (-) 2.5 E-02 pdc (m -5 s 2 ) capacité (mm) Aucune Aucun Temps d influence limite étanche (min) 100 Distance de la limite étanche (m) 260 Illustration 38 : Paramètres hydrodynamiques utilisés pour l interprétation de l essai d injection au puits F2 Source : logiciel WinIsape @BRGM. Balandran. Solution de Theis Légende : * les valeurs estimées au puits d injection (S) sont des valeurs de calage. Pdc : pertes de charges quadratiques. 38 BRGM/RP-59521-FR Rapport final

3.5. SYNTHESE L interprétation des essais de pompage et d injection réalisés dans les puits F1 et F2 sur le site de Balandran a conduit aux résultats suivants (Illustration 39) : - pertes de charge quadratiques dans les puits peu élevées en général, - quasi doublement de ces dernières en injection du fait d un moins bon échange puits-aquifère (cette augmentation de perte de charges est en général attendue), - rabattements observés de faibles (< 1 mètre dans les puits) à très faibles (< 20 centimètres dans les piézomètres), - très faible (mais observable) interférence hydraulique entre les côtés «chaud» et «froid» ceci suggère que la limite n est pas entre ces deux points, - transmissivités hydrauliques comprises entre 0.06 et 0.13 m 2 /s, correspondant à un aquifère très transmissif et relativement homogène d un point hydraulique, - coefficients d emmagasinement de type nappe libre compris entre 0.02 et 0.08, correspondant à la porosité efficace de l aquifère du Plioquaternaire (alluvions), - effets de limites étanches respectivement à 100 et 800 minutes du puits F1 et F2, - les paramètres hydrodynamiques en injection au puits F2 sont relativement similaires à ceux obtenus en pompage. Essai Type d essai Limite Puits SP1 SP2 SP3 SP7 T S T S T S T S T S Essai 1 Pompage en F1 Etanche 100 min 0.13-0.1 0.02 0.1 0.08 Essai 2 Pompage en F2 Etanche 800 min 0.06-0.1* 0.1* 0.08 0.02 Essai 3 Pompage en F1 Injection en F2 Etanche 100 min Etanche 800 min 0.13 0.02 0.12-0.08 0.04 Illustration 39 : Synthèse des paramètres hydrodynamiques obtenus par modélisation des essais de pompage et d injection Légende : * les paramètres déterminés à SP1 sont peu fiables étant donné les faibles rabattements mesurés BRGM/RP-59521-FR Rapport final 39

En vue de la future modélisation envisagée sur le site (phase III du projet), la faible amplitude des rabattements mesurés au regard de la correction de la tendance à long terme ainsi que la faible distance entre les doublons puits-piézomètre par rapport aux limites étanches ne permettent pas de déterminer précisément la localisation des limites étanches. Une telle entreprise reste en effet entachée de trop d incertitudes sur seule base des tests hydrauliques. Cependant la limite étanche L1 (Illustration 40) observée durant les essais, située à environ 150 à 250 m du puits «chaud» F1 pourrait correspondre à un amincissement des formations perméables suite à la structuration en chenal du site. Son orientation n est pas exactement connue. Celle située à environ 450 à 650 m du puits «froid» F2 correspond vraisemblablement à une ligne de sources située dans le petit vallon situé à l est (limite L2). La future modélisation numérique pourra s appuyer sur ce vallon avec une condition de limite de type source avec débordement orientée SSW-NNE le long de ce vallon. Perpendiculairement, deux limites imperméables imaginaires orientées NW-SE et perpendiculaires aux isopièzes sont proposées et constitueront des limites raisonnables dans la mesure où elles seront parallèles aux écoulements naturels souterrains. Une campagne géophysique complémentaire pourrait permettre de vérifier la structure en chenal et préciser ainsi la position de la limite étanche L1 mise en évidence sur F1. 40 BRGM/RP-59521-FR Rapport final

Illustration 40 : Limites supposées de l aquifère (sur fond de carte piézométrique établie le 08/10/2007) BRGM/RP-59521-FR Rapport final 41

4. Instrumentation des ouvrages et caractérisation d un état initial de l aquifère 4.1. INSTRUMENTATION DES FORAGES ET PIEZOMETRES L'observation des paramètres physico-chimiques de l aquifère au cours de l expérimentation de stockage / déstockage de chaleur vise à disposer de données expérimentales pour avancer dans la connaissance des phénomènes suivants : - déplacement relatif, dans l'espace et dans le temps, des panaches d'eau (chaudes ou froides) injectées ; - modalités de récupération (quantité et qualité) des calories ou frigories injectées dans l'aquifère ; - importance relative des échanges thermiques, au niveau de l'aquifère, entre les fluides et l'encaissant ; - incidence des phasages de fonctionnement de l'installation pour chacun des ouvrages (période de pompage + période d'arrêt + période d'injection) ; - vieillissement relatif de l'installation = appréciation de la variation de productivité des ouvrages et de l'incidence sur le bon fonctionnement du dispositif. Les données physiques à acquérir sont donc les suivantes : - niveau dynamique dans les puits et dans les piézomètres proches ; - débit d'injection et débit de pompage dans les puits ; - période de fonctionnement du dispositif ; - température de prélèvement et de réinjection sur les puits ; - température dans les piézomètres (profil vertical). L instrumentation et le suivi mis en place ont été définis afin de répondre au mieux à ces objectifs scientifiques. En pratique, le niveau de la nappe sera mesuré en «continu» (acquisition automatique des données tous les 15 minutes) dans les 2 forages exploités ainsi qu aux piézomètres SP7, SP1, SP2 et SP3 grâce à une sonde de niveau reliée à un enregistreur avec mémorisation sur 3 mois. Les températures seront mesurées avec la même fréquence par plusieurs sondes réparties verticalement dans les piézomètres, la première étant positionnée 1 mètre sous le niveau hydrostatique moyen observé, et les suivantes tous les deux mètres environ jusqu au sommet du tube décanteur. Dans les forages exploités (F1 et F2), une sonde de température sera mise en place à hauteur des crépines pour apprécier l'évolution de la température lors des phases d'arrêt des pompages / injections (Illustration 41). BRGM/RP-59521-FR Rapport final 43

Au total, l instrumentation des ouvrages (Illustration 41) comprend donc 11 sondes de températures PT100 et 6 enregistreurs automatiques (4 enregistreurs multivoies Logosens et 2 enregistreurs Orpheus-Mini, du fabriquant OTT). 44 BRGM/RP-59521-FR Rapport final

9 m 8 m 7 m 9 m 8 m 11 m 13 m 11 m 14 m 11 m 13 m 10 m 12 m 17 m 20 m 23 m 26 m Illustration 41 : Schéma de l nstrumentation mise en place dans les ouvrage Légende : ND = niveau dynamique (piézométrie) BRGM/RP-59521-FR Rapport final 45

4.2. ANALYSES CHIMIQUES ET BACTERIOLOGIQUES Le suivi de la qualité de l eau de la nappe doit permettre de caractériser les impacts des cycles de stockage / déstockage de chaleur sur la géochimie de la nappe et sur les communautés microbiennes. Pour cela, en complément d une approche expérimentale en laboratoire (cellules de percolation), un protocole expérimental in-situ a été défini. Il repose sur des prélèvements d eau en différents points du dispositif expérimental (tête de puits, aval des échangeurs, piézomètres) ainsi que dans les piézomètres non impactés (situés en amont des puits d injection par rapport à l écoulement de la nappe), à une fréquence mensuelle en période estivale et trimestrielle le reste de l année. Les échantillons prélevés feront l objet d une analyse chimique détaillée (éléments majeurs, traces et non conservatifs redox, alcalinité, ph) et d une analyse bactérienne (dénombrement, inventaire, profil de diversité). Une fois par an, à la fin de la saison d injection de la chaleur, un échantillon sera également prélevé pour une surveillance sanitaire (recherche de bactéries pathogènes). 4.3. CARACTERISATION DE L ETAT INITIAL 4.3.1. Piézométrie L aquifère des cailloutis plioquaternaires présente une dynamique annuelle, avec un niveau haut au printemps et un niveau minimum en automne. La période d observation (deuxième quinzaine de janvier 2010) se situe donc en pleine période de recharge, avec une augmentation du niveau piézométrique (observée sur tous les ouvrages) comprise entre 16 et 20 cm en 15 jours. Mi-janvier 2010, les niveaux piézométriques de l aquifère se situent globalement entre 47 mngf (F1, SP1 et SP2) et 47.6 mngf (F2 et SP7) (Illustration 42). 46 BRGM/RP-59521-FR Rapport final