Pompage d essai sur le forage 1179ZZ0202 Commune du Lamentin : évaluation du débit d exploitation durable selon plusieurs scénarios d exploitation

Pompage d essai sur le forage 1179ZZ0202 Commune du Lamentin : évaluation du débit d exploitation durable selon plusieurs scénarios d exploitation Rapport final BRGM/RP-57058-FR Avril 2009

Pompages d essais sur le forage 1179ZZ0202 Commune du Lamentin : évaluation du débit d exploitation durable selon plusieurs scénarios d exploitation Rapport final BRGM/RP-57058-FR Avril 2009 Étude réalisée dans le cadre des projets de Service public du BRGM 2008 EAU K56 B. Vittecoq, B. Dewandel Vérificateur : Nom : A. Gutierrez Date : 3 avril 2009 Approbateur : Nom : JP. Comte Date : 20 avril 2009 Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2000. I M 003 - AVRIL 05

Mots clés : En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : Vittecoq B., Dewandel B. (2009) Pompage d essai sur le forage 1179ZZ0202 Commune du Lamentin : évaluation du débit d exploitation durable selon plusieurs scénarios d exploitation. Rapport BRGM/RP-57058-Fr. BRGM, 2009, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l autorisation expresse du BRGM.

Synthèse La ressource en eau potable disponible sur le territoire de la CACEM est globalement déficitaire en période de carême, ceci ayant pour effet d engendrer de fréquentes coupures d eau à cette période de l année, dans certains quartiers situés en bout de réseau. Dans le but de renforcer son réseau d alimentation en eau potable, la CACEM a engagé plusieurs programmes de recherche d eau souterraine sur les points clés de son territoire. Ainsi la nappe du Lamentin, ayant fait l objet de nombreuses recherches depuis les années 70 mais sans donner lieu à une mise en exploitation, a été ciblée comme secteur d étude pour diversifier et renforcer la ressource en eau destinée à la consommation. La CACEM a confié en 2007 au BRGM l évaluation du potentiel d exploitation du forage 1179ZZ0069/LAF1. Plusieurs scénarios de simulation d exploitation ont ainsi été proposés suite aux pompages d essais réalisés. L ensemble de ces résultats sont synthétisés dans le rapport BRGM/RP-56246-Fr. Afin de poursuivre l étude de cette nappe, la CACEM a confié en 2008 au BRGM l évaluation du potentiel d exploitation du forage 1179ZZ0202, situé 2 km en aval du forage 1179ZZ0069/LAF1, afin de : Tester l ouvrage via des pompages par paliers de débit afin de mettre en évidence les éventuels impacts de son vieillissement (colmatage ou développement) Déterminer les caractéristiques hydrodynamiques et géométriques de la nappe via un pompage d essai de longue durée et en parallèle améliorer les connaissances de son fonctionnement hydrogéologique Réaliser plusieurs scénarios d exploitation sur la base des schémas d exploitations prédéfinis par la CACEM. Plusieurs modélisations ont été réalisées grâce aux données acquises afin de caractériser la géométrie de l aquifère et les paramètres hydrodynamiques de la nappe. Les transmissivités calculées sont comprises entre 2.4 * 10-4 et 4 * 10-4 m 2 /s. Le coefficient d emmagasinement est estimé à 2.5 10-4. Ces paramètres sont 10 fois plus faibles que ceux calculés au forage 1179ZZ0069/LAF1. Ces modèles montrent également que le forage 1179ZZ0202 est situé à l aplomb d une fracture subverticale très perméable. De plus, l aquifère drainé par cette discontinuité est situé entre 600 et1000 m environ d une limite alimentée. BRGM/RP-57058-FR Rapport final 3

Deux hypothèses sont proposées pour expliquer la présence de cette limite à pression constante. La première en aval, correspondrait à la mer ou du moins à la mangrove, et la seconde en amont correspondrait à un aquifère caractérisé par des propriétés hydrodynamiques plus importantes (notamment en terme de transmissivité) tel que celui-ci présent au puits LAF1. Plusieurs scénarios de simulation d exploitation ont été réalisés et il en ressort les éléments suivants : Il est préconisé de placer la pompe (base de la pompe ou bouche d aspiration) au dessus des crépines, à 40 m de profondeur par rapport au sol. Le rabattement maximal admissible (hors pertes de charges quadratiques) est de 2.5 m par an La simulation d exploitation la plus optimiste préconise, o pour une exploitation 24h/24 7j/7 toute l année, un débit de 6 m 3 /h soit un prélèvement journalier de 144 m 3 /j ou un prélèvement annuel de l ordre de 52 500 m 3. o pour une exploitation 24h/24 7j/7 uniquement pendant les 4 mois de carême, un débit de 18 m 3 /h soit un prélèvement journalier de 431 m 3 /j (et un prélèvement sur 4 mois de l ordre de 52 500 m 3 ). La simulation d exploitation la plus pessimiste préconise, o pour une exploitation 24h/24 7j/7 toute l année, un débit de 2 m 3 /h soit un prélèvement journalier de 48 m 3 /j ou un prélèvement annuel de l ordre de 17 500 m 3. o pour une exploitation 24h/24 7j/7 uniquement pendant les 4 mois de carême, un débit de 6 m 3 /h soit un prélèvement journalier de 144 m 3 /j (et un prélèvement sur 4 mois de l ordre de 17 500 m 3 ). Il serait indispensable de réaliser une simulation d exploitation d au moins un an afin d une part de vérifier la recharge de cet aquifère et de valider ou non la présence de limites étanches, et d autre part de suivre l évolution de la chimie des eaux car des pollutions anthropiques et une éventuelle intrusion saline sont possible. Suite à ces observations, le débit exploitable pourra être réévalué si nécessaire. Enfin, et pour des raisons principalement sanitaires, il serait nécessaire de réaliser un nettoyage et une désinfection du puits avant la réalisation de cet essai ou de toute mise en production. 4 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

Sommaire 1. Cadre du projet et objectifs... 11 1.1. CADRE DU PROJET... 11 1.2. OBJECTIFS... 12 1.3. HISTORIQUE DES RECHERCHES EFFECTUEES SUR LE FORAGE 1179ZZ0202... 12 2. Essais de puits par paliers de débit... 15 2.1. ESSAIS DE PUITS REALISES EN 2008... 15 2.2. ESSAIS DE PUITS REALISES EN 1987... 19 3. Pompage d essai de 72 heures... 21 3.1. INTERPRETATION DES RABATTEMENTS OBSERVES AU PUITS 1179ZZ0202... 24 3.1.1. Méthodologie... 24 3.1.2. Analyse de la courbe des dérivées et élaboration d un modèle conceptuel de l aquifère pompé... 25 3.1.3. Modélisation de l essai : estimation des paramètres hydrodynamiques.. 27 3.2. INTERPRETATION DES RABATTEMENTS OBSERVES AU PIEZOMETRE 1179ZZ0039... 29 3.2.1. Modélisation de l essai : estimation des paramètres hydrodynamiques.. 31 4. Pompage d essai de 5 jours... 33 4.1. INTERPRETATION DES RABATTEMENTS OBSERVES AU PUITS 1179ZZ0202... 35 4.1.1. Analyse de la courbe des dérivées... 35 4.1.2. Modélisation de l essai : estimation des paramètres hydrodynamiques.. 36 4.2. INTERPRETATION DES RABATTEMENTS OBSERVES AU PIEZOMETRE 1179ZZ0039... 39 4.2.1. Modélisation de l essai : estimation des paramètres hydrodynamiques.. 41 5. Cartes piézométriques... 43 5.1. CARTE PIEZOMETRIQUE AVANT POMPAGE... 44 BRGM/RP-57058-FR Rapport final 5

5.2. CARTE PIEZOMETRIQUE EN FIN DE POMPAGE... 45 5.3. INTERPRETATION DES CARTES PIEZOMETRIQUES... 46 6. Qualité des eaux... 49 7. Evaluation des débits exploitables au forage 1179ZZ0202... 51 7.1. METHODOLOGIE... 51 7.1.1. Rabattement maximal admissible... 51 7.1.2. Profondeur préconisée d installation de la pompe et hauteur manométrique minimale... 52 7.1.3. Débit d exploitation durable... 52 7.2. RESULTATS... 54 7.2.1. Solution analytique - Paramètres hydrodynamiques... 54 7.2.2. Niveau piézométrique d étiage... 54 7.2.3. Profondeur d installation de la pompe et hauteur manométrique minimale55 7.2.4. Rabattement maximal admissible... 55 7.2.5. Débits maximal admissible... 57 7.2.6. Evaluation des débits d exploitation durable... 57 a) Scénario 1 : A H1... 57 b) Scénario 2 : B H1... 59 c) Scénario 3 : A H2... 61 d) Scénario 4 : B H2... 62 e) Synthèse... 64 8. Conclusion... 65 9. Bibliographie... 67 6 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

Liste des illustrations Illustration 1 : Emplacement du forage 1179ZZ0202 dans le lotissement de place d armes...13 Illustration 2 : Caractéristiques des essais par paliers de débit...15 Illustration 3 : Pompage par paliers de débits, évolution des rabattements en fonction du temps (échelle arithimétique et semi-logarithmique) au 1179ZZ0202...16 Illustration 4 : Courbe caractéristique de l essai de puits par paliers de débits réalisés en 2008...17 Illustration 5 : Droite débits spécifiques / rabattements...18 Illustration 6 : Droite débits / rabattements spécifiques...18 Illustration 7 : Pertes de charges b & c...19 Illustration 8 : Synthèse des résultats des pompages d essai par paliers de débit réalisés en 2008 au forage 1179ZZ0202...19 Illustration 9 : Piézomètres suivis et distance entre les piézomètres et le puits de pompage (forage 1179ZZ0202)...21 Illustration 10 : Evolution du débit durant le pompage réalisé entre le 9 et le 12 décembre 2008 au forage 1179ZZ0202...21 Illustration 11 : Localisation du pompage (carré rouge) et des piézomètres suivis (rond rouge), sur fond IGN. Les isopièzes de la carte piézométrique moyenne de la nappe sont tracés en bleu...22 Illustration 12 : Rabattements observés au puits de pompage (forage 1179ZZ0202) lors du pompage entre le 9 et le 12 décembre 2008...23 Illustration 13 : Dérivées des rabattements à la remontée, en fonction du temps de pompage. Pompage de 72h entre le 9 et le 12 décembre 2008, forage 1179ZZ0202...25 Illustration 14 : Représentation schématique des écoulements linéaires puis radiaux d un puits intersectant une fracture subverticale...26 Illustration 15 : Paramètres hydrodynamiques de l aquifère déterminés au forage 1179ZZ0202...27 Illustration 16 : Interprétation du pompage d essai réalisé du 9 au 12 décembre 2008 sur le forage 1179ZZ0202, calage selon la solution analytique de Gringarten....28 Illustration 17 : Rabattements observés au piézomètre 1179ZZ0039 lors du pompage entre le 9 et le 12 décembre 2008...30 Illustration 18 : Paramètres hydrodynamiques de l aquifère déterminés au piézomètre 1179ZZ0039 (Modèle Theis avec une limite alimentée)...31 Illustration 19 : Rabattements observés et simulés au piézomètre 1179ZZ0039 lors du pompage ntre le 9 et le 12 décembre 2008...32 Illustration 20 : Evolution du débit durant le pompage réalisé entre le 19 et le 24 décembre 2008 au forage 1179ZZ0202...33 BRGM/RP-57058-FR Rapport final 7

Illustration 21 : Rabattements observés au puits de pompage (forage 1179ZZ0202) lors du pompage entre le 19 et le 24 décembre 2008... 34 Illustration 22 : Dérivées normalisées des rabattements, calculées à la remontée et à la descente, en fonction du temps de pompage... 35 Illustration 23 : Paramètres hydrodynamiques de l aquifère déterminés au forage 1179ZZ0202... 36 Illustration 24 : Interprétation du pompage d essai réalisé du 19 au 24 décembre 2008 sur le forage 1179ZZ0202, calage selon la solution analytique de Theis (avec une limite alimentée)... 37 Illustration 25 : Interprétation du pompage d essai réalisé du 19 au 24 décembre 2008 sur le forage 1179ZZ0202, calage selon la solution analytique de Gringarten... 38 Illustration 26 : Rabattements observés au piézomètre 1179ZZ0039 lors du pompage du 19 au 24/12/2008 dans le forage 1179ZZ0202... 40 Illustration 27 : Paramètres hydrodynamiques de l aquifère déterminés au piézomètre 1179ZZ0039 (Modèle Theis avec une limite alimentée)... 41 Illustration 28 : Représentation orthonormée et semi-log des rabattements mesurés et simulés au piézomètre 1179ZZ0039 lors du pompage réalisé sur le 1179ZZ0202 entre le 19 et le 24 décembre 2008... 42 Illustration 29 : Evolution piézomètres des forages 1179ZZ0037, 1179ZZ0069 et 1179ZZ0070 entre le 9 et le 31 décembre 2008... 43 Illustration 30 : Carte piézométrique avant pompage, le 9 décembre 2008... 44 Illustration 31 : carte piézométrique réalisé juste avant l arrêt du pompage de 5 jours, le 24 décembre 2008... 45 Illustration 32 : Représentation d une distance comprise entre 800 et 1000 m du forage 1179ZZ0202. Le cercle rose en trait plein correspond à une distance de 800 m et le trait rose en pointillé à une distance de 1000 m. Les traits noirs correspondent aux failles supposées, le trait vert la limite de l intrusion d eau salée dans les formations superficielles.... 47 Illustration 33 : Solution analytique et paramètres hydrodynamiques utilisés pour les simulations à long terme... 54 Illustration 34 : Suivi piézométrique au forage 1179ZZ0202... 55 Illustration 35 : Rabattement maximal admissible... 56 Illustration 36 : Simulation d exploitation sur 365 jours, pompage 24h/24 au forage 1179ZZ0202. Scénario A H1. Le rabattement maximal admissible est de 2.5 m (hors pertes de charges quadratiques). Rmax = rabattement maximal, tel que défini dans le point 2 du chapitre 7.1.3.... 58 Illustration 37 : Adaptations du débit d exploitation en fonction du nombre d heures de pompage souhaité par jour... 58 Illustration 38 : Adaptations du débit d exploitation en fonction du nombre d heures de pompage souhaité par jour... 59 Illustration 39 : Simulation d exploitation sur 122 jours, pompage 24h/24 à un débit de 18 m 3 /h au forage 1179ZZ0202. Scénario B H1.... 60 8 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

Illustration 40 : Simulation d exploitation sur 122 jours, pompage 12h/24 à 36 m 3 /h au forage 1179ZZ0202. Scénario B H1....60 Illustration 41 : Adaptations du débit d exploitation en fonction du nombre d heures de pompage souhaité par jour...61 Illustration 42 : Simulation d exploitation sur 365 jours, pompage 24h/24 au forage 1179ZZ0202. Scénario B H1. Le rabattement maximal admissible est de 2.5 m (hors pertes de charges quadratiques). Rmax = rabattement maximal, tel que défini dans le point 2 du chapitre 7.1.3...62 Illustration 43 : Adaptations du débit d exploitation en fonction du nombre d heures de pompage souhaité par jour...63 Illustration 44 : Simulation d exploitation sur 122 jours, pompage 24h/24 à un débit de 6 m 3 /h au forage 1179ZZ0202. Scénario B H2...63 Illustration 45 : Simulation d exploitation sur 122 jours, pompage 4h/24 à 36 m 3 /h au forage 1179ZZ0202. Scénario B H2....64 Illustration 46 : Tableau synthétique des simulations...64 Illustration 47 : Paramètres de calage selon la solution analytique de Gringarten...87 Illustration 48 : Calage des pertes de charges quadratiques et des effets de skins pour les 5 pompages par paliers de débit. Q en m3/h et PDCQ en s 2 /m 5. s correspond au rabattement additionnel engendré par les pertes de charges quadratiques (PDCQ) et s au rabattement additionnel engendré par les effets de skin. r.eq correspond au rayon du puits équivalent....88 Illustration 49 : Représentation graphique des paramètres de calage présentés dans l Illustration 48. Rab. Additionels : rab. Dus à l environnement immédiat du puits....89 Illustration 50 : Equation permettant le calcul des pertes de charges en fonction du débit...89 Liste des annexes Annexe 1 Coupes géologiques et techniques du forage 1179ZZ0202...69 Annexe 2 Passage caméra réalisé sur le forage 202...73 Annexe 3 Pompage par paliers réalisé en 1987 sur le forage 1179ZZ0202...77 Annexe 4 Pompage longue durée réalisé en 1987 sur le forage 1179ZZ0202...81 Annexe 5 Mise en évidence des effets de skin...85 Annexe 6 Rapports d analyses d eau...91 BRGM/RP-57058-FR Rapport final 9

1. Cadre du projet et objectifs 1.1. CADRE DU PROJET La ressource en eau potable disponible sur le territoire de la CACEM est globalement déficitaire en période de carême, ceci ayant pour effet d engendrer de fréquentes coupures d eau à cette période de l année, notamment dans certains quartiers situés en bout de réseau. Dans le but de renforcer son réseau d alimentation en eau potable, la CACEM a engagé plusieurs programmes de recherche d eau souterraine sur les points clés de son territoire. Ainsi la nappe du Lamentin, ayant fait l objet de nombreuses recherches depuis les années 70, mais sans donner lieu à une mise en exploitation, a été ciblée comme secteur d étude pour diversifier et renforcer la ressource en eau destinée à la consommation. La CACEM avait confié en 2007 au BRGM l évaluation du potentiel d exploitation du forage 1179ZZ0069/LAF1. Plusieurs scénarios de simulation d exploitation ont ainsi été proposés suite aux pompages d essais réalisés. L ensemble de ces résultats sont synthétisés dans le rapport BRGM/RP-56246-FR. Afin de poursuivre l étude de cette nappe, la CACEM a confié en 2008 au BRGM l évaluation du potentiel d exploitation du forage 1179ZZ0202, situé 2 km en aval du forage 1179ZZ0069/LAF1. Ce site a été choisi d une part car il s agissait, d après les études et synthèses réalisées en 1992 (Rapport BRGM R34870), d un forage avec un débit d exploitation potentiel a priori intéressant. D autre part, et contrairement au forage 1179ZZ0070/LAF2, le forage 1179ZZ0202 ne fut que très peu influencé par le pompage d essai réalisé sur le forage 1179ZZ0069/LAF1. Enfin, le forage 1179ZZ0202 semblait en meilleur état que le forage 1179ZZ0070/LAF2 ; de plus son équipement (électrique, hydraulique et exhaure) était plus aisé. Ainsi, dans l objectif d une exploitation simultanée de deux ouvrages, la CACEM a décidé de tester les potentialités du forage 1179ZZ0202. BRGM/RP-57058-FR Rapport final 11

1.2. OBJECTIFS Les objectifs des pompages d essai prévu sur ce forage sont les suivants : Tester l ouvrage via des pompages par paliers de débits afin de mettre en évidence les éventuels impacts de son «vieillissement» (colmatage ou développement), Déterminer les caractéristiques hydrodynamiques de la nappe et ses caractéristiques géométriques via un pompage d essai de longue durée et en parallèle, Améliorer les connaissances du fonctionnement hydrogéologique de la nappe du Lamentin, et notamment les influences entre les forages, Réaliser plusieurs scénarios d exploitation sur la base des schémas d exploitations prédéfinis par la CACEM. 1.3. HISTORIQUE DES RECHERCHES EFFECTUEES SUR LE FORAGE 1179ZZ0202 Le contexte géologique et hydrogéologique de la nappe du Lamentin est largement décrit et synthétisé dans le rapport BRGM/RP-56246-Fr et ne sera donc pas repris ici. D après la coupe géologique levée en 1987 (cf. annexe 1), le forage recoupe des laves altérées et argilisées sur les 50 premiers mètres depuis la surface, puis des laves massives fissurées et fracturées jusqu à 75 m de profondeur. Le forage a été foré : en diamètre 550 mm de 0 à 50.5 m, en diamètre 360 mm de 50.5 à 75.5 m. Il a été équipé d un tubage acier de diamètre intérieur 295 mm : plein de 0 à 50 m, crépiné de 50 à 73 m, plein de 73 à 75,5 m. L espace annulaire est cimenté de 0 à 47 m, vient ensuite un bouchon (argile + ciment) sur 3 mètres, puis un massif de graviers de 50 m à 75,5 m. Le passage caméra réalisé le 13 mai 2008 (cf. annexe 2) n a pas permis de valider la coupe technique. Il apparaît en effet que le forage est équipé comme suit: d un tube plein de 0 à 43.5 m, d un tube crépiné (crépines à nervures repoussées) de 43.5 à 77.6 m. 12 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

Les crépines paraissent obstruées à partir de 73.8 m ; de plus, des débris divers (dont un tube PVC?) et un dépôt de particules fines ont pu être observés au fond du forage, sur au moins une dizaine de centimètres. Un nettoyage du forage pourrait permettre de déboucher ces crépines et d enlever les débris situés au fond du forage qui présentent un risque pour la pompe. Cette opération de nettoyage conduira par ailleurs à améliorer les échanges forage/nappe en décolmatant les abords de l ouvrage. Il subsiste néanmoins une ambigüité quand à la position exacte des venues d eau : la coupe technique ne correspond pas aux observations réalisées grâce au passage caméra. Le haut des crépines est à 43.5 m d après le passage caméra et à 50 m d après la coupe technique (soit une incertitude de 7.5 m). La connaissance de la position exacte des crépines est importante car elles ne doivent pas être dénoyées et peuvent conditionner le débit d exploitation du forage. La réalisation d un micro-moulinet est donc préconisée après le nettoyage de l ouvrage ; celle-ci devrait permettre de lever cette incertitude. En l absence de cette information, nous considèrerons que les premières venues d eau se situent à 43.5 m. Illustration 1 : Emplacement du forage 1179ZZ0202 dans le lotissement de place d armes. BRGM/RP-57058-FR Rapport final 13

2. Essais de puits par paliers de débit Les essais de puits par paliers de débit permettent de tester l ouvrage à différents débits pour ensuite caractériser son comportement hydrodynamique, grâce au calcul de deux paramètres : - le coefficient de pertes de charge linéaires (b), correspondant à l écoulement laminaire dans l aquifère au voisinage du puits ; ce sont les pertes de charges liées à l aquifère, - et le coefficient de pertes de charge quadratiques (c), correspondant à l écoulement turbulent dans l ouvrage, crépine et tubage ; ce sont les pertes de charges liées au puits. L essai de puits par paliers de débits constitue donc la «carte de visite du forage», il est également indispensable d une part pour fixer le débit du pompage de longue durée et d autre part pour assurer la bonne interprétation de ce dernier. 2.1. ESSAIS DE PUITS REALISES EN 2008 Cinq paliers de débits ont été réalisés le 28/11/2008 et le 05/12/2008. Ils ont duré une heure chacun et ont été suivis d un arrêt de pompage d au moins une heure (cf. Illustration 2). Le niveau statique initial dans le forage était de 4.3 m NGM. L évolution des rabattements est présentée sur l Illustration 3. Paliers de Débits (m 3 /h) Temps de pompage (minutes) Temps de remontée (minutes) Rabattement final (m) 20 60 60 5.20 30 60 60 8.59 41 60 60 13.35 55 60 90 20.64 65 60 60 26.00 Illustration 2 : Caractéristiques des essais par paliers de débit BRGM/RP-57058-FR Rapport final 15

0 0 10 20 30 40 50 60 Temps, en minutes 5 10 Rabattement, en m 15 20 25 30 Q = 20 m3/h Q = 30 m3/h Q = 41 m3/h Q = 55 m3/h Q = 65 m3/h 35 0 1 10 100 Temps, en minutes 5 10 Rabattement, en m 15 20 25 30 Q = 20 m3/h Q = 30 m3/h Q = 41 m3/h Q = 55 m3/h Q = 65 m3/h 35 Illustration 3 : Pompage par paliers de débits, évolution des rabattements en fonction du temps (échelle arithimétique et semi-logarithmique) au 1179ZZ0202 16 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

L Illustration 4 ci-dessous représente la courbe caractéristique de l essai de puits par paliers de débits réalisé en 2008. Cette courbe est à considérer comme une véritable fiche d identification de l ouvrage. Elle sera utilisée ultérieurement pour suivre l état de l ouvrage (notamment développement et colmatage) suite à l exploitation de l ouvrage (vieillissement). 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Débit, en m3/h 5 Rabattements à 60 min, en m 10 15 20 25 30 BQ+CQ² BQ Illustration 4 : Courbe caractéristique de l essai de puits par paliers de débits réalisés en 2008 BRGM/RP-57058-FR Rapport final 17

La relation débits spécifiques/rabattements, représentée par une droite inclinée (cf. Illustration 5) permet de calculer le débit spécifique relatif (ou débit constant pompé déterminant un rabattement unitaire à la fin d un palier de débit) de 4 m 3 /h.m. 0 Débit spécifique (m3/h.m) 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 Rabattements, en m 5 10 15 20 y = -14.935x + 61.277 R 2 = 0.9612 25 30 Illustration 5 : Droite débits spécifiques / rabattements La droite débits/rabattements spécifiques (cf. Illustration 6) permet de déterminer les pertes de charges (coefficients b & c, cf. Illustration 7). 0.45 s/q : rabattements spécifiques, en h/m² 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 y = 0.0032x + 0.1937 R 2 = 0.9965 Débit, en m3/h 0 10 20 30 40 50 60 70 Illustration 6 : Droite débits / rabattements spécifiques 18 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

b 0.2 h/m 2 700 m/(m 3 /s) c 3.2 10-3 m/(m 3 /h)² 42 000 m/(m 3 /s)² Illustration 7 : Pertes de charges b & c L Illustration 8 ci-dessous synthétise les résultats de ces essais par paliers de débits. Les coefficients de pertes de charges ont été ajustés à l aide du logiciel WinIsape développé par le BRGM. Débits (m 3 /h) Rabattement final (m) Débit spécifique (m 3 /h.m) Rabattement spécifique s/q (h/m 2 ) 20 5.20 3.85 0.26 30 8.59 3.49 0.29 41 13.35 3.07 0.33 55 20.64 2.66 0.38 65 26.00 2.50 0.40 "b" linéaires (s/m 2 ) "c" quadratiques (s 2 /m 5 ) 700 42 000 Illustration 8 : Synthèse des résultats des pompages d essai par paliers de débit réalisés en 2008 au forage 1179ZZ0202 2.2. ESSAIS DE PUITS REALISES EN 1987 Un essai de puits avait été réalisé le 8 décembre 1987. Six paliers de pompage enchaînés avaient été effectués sur une durée totale de 8h le 8 décembre 1987. Les durées des paliers étaient comprises entre 20 et 110 minutes et les débits avaient augmenté progressivement de 13,2 à 56,6 m 3 /h ; le rabattement final était de 27,95 m. Le détail de ces essais est présenté en annexe 3. Cet ancien essai n est pas comparable avec celui réalisé en 2008. En effet, l essai de 1987 n a pas été réalisé dans les règles de l art, les paliers n ayant pas la même durée, et les données de rabattements intermédiaires n ayant pas été archivées. BRGM/RP-57058-FR Rapport final 19

3. Pompage d essai de 72 heures Un pompage d essai de 72 heures a été réalisé entre le 9 décembre 2008 à 12h30 et le 12 décembre 2008 à 12h30. Les niveaux d eau ont été suivis dans le puits de pompage ainsi que dans 4 piézomètres (cf. Illustration 9 et Illustration 11). N BSS Forage Dénomination Distance au forage 1179ZZ0202, en m 1179ZZ0069 LAF1 1840 1179ZZ0037 Stade 930 1179ZZ0070 LAF2 770 1179ZZ0039 F3 550 Illustration 9 : Piézomètres suivis et distance entre les piézomètres et le puits de pompage (forage 1179ZZ0202) Il était initialement prévu de suivre également le niveau dans le forage 1179ZZ0203 situé à proximité (370 m au Nord), mais celui-ci n a pas été débouché et réhabilité (forage colmaté à partir de 10 m). Suite aux résultats de l essai par paliers de débit, il a été décidé de réaliser l essai de 72 h à un débit de 35 à 40 m 3 /h. Le débit a été réglé initialement à 40 m 3 /h, et s est progressivement stabilisé à un débit moyen de 35.5 m 3 /h. 40 39 Débits, en m3/h 38 37 36 35 34 Temps, en minutes 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 Illustration 10 : Evolution du débit durant le pompage réalisé entre le 9 et le 12 décembre 2008 au forage 1179ZZ0202 BRGM/RP-57058-FR Rapport final 21

Illustration 11 : Localisation du pompage (carré rouge) et des piézomètres suivis (rond rouge), sur fond IGN. Les isopièzes de la carte piézométrique moyenne de la nappe sont tracés en bleu Les rabattements observés au puits de pompage (forage 1179ZZ0202) sont présentés dans l Illustration 12 ci-dessous. 22 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

0 Temps, en minutes 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 5 Rabattements, en m 10 15 20 25 0 Temps, en minutes 1 10 100 1000 10000 5 Rabattements, en m 10 15 20 25 Illustration 12 : Rabattements observés au puits de pompage (forage 1179ZZ0202) lors du pompage entre le 9 et le 12 décembre 2008 BRGM/RP-57058-FR Rapport final 23

3.1. INTERPRETATION DES RABATTEMENTS OBSERVES AU PUITS 1179ZZ0202 3.1.1. Méthodologie Afin de déterminer les différentes composantes d écoulements associées aux propriétés hydrauliques de l aquifère étudié, le diagnostic proposé repose tout d abord sur l interprétation de la courbe de dérivée logarithmique des rabattements (à la descente ou à la remontée) selon la formule générale suivante : s ' = s ln t ( t+ 1) ( t+ 1) s ( t 1) ln t ( t 1) Avec s le rabattement à un temps t et s la dérivée des rabattements. Celle-ci présente l avantage de mettre en évidence les régimes d écoulement sur un seul et même graphique bi-logarithmique (Bourdet et al., 1983, 1989; Spane and Wurstner, 1993 etc.). L avantage de cette méthode est que pour chaque type et/ou géométrie d aquifère (et type de configuration forage-aquifère), il correspond un certain régime ou une succession de certains régimes d écoulement qu il est en général possible d identifier sur la courbe de dérivée (Deruyck; et al, 1992, Schlumberger, 2002). Une fois la courbe de dérivée construite, la phase de diagnostic consiste à identifier les différents régimes d écoulement et en déduire les propriétés du forage (effet de capacité, effet de skin, ), de l aquifère (isotrope, anisotrope, fracture verticale, double porosité, etc.), de sa géométrie (effets de limites), des éventuelles relations entre l aquifère capté et les aquifères de sub-surface (effet de drainance par exemple) et éventuellement à la mise en évidence d écoulements fractionnalisés comme par exemple dus à la forte perméabilité d un drain karstique. Enfin, une fois le diagnostic posé, l estimation des paramètres de l aquifère est réalisée à partir du modèle mathématique le plus approprié, grâce au logiciel WinIsape développé par le BRGM. Celui-ci propose plusieurs solutions analytiques d interprétation en fonction du contexte hydrogéologique de la zone d étude et du type d ouvrage étudié. Le logiciel reconstitue l évolution théorique des niveaux piézométriques calculés à partir des paramètres hydrodynamiques définis par l opérateur. Le calage permet notamment de déterminer les valeurs de transmissivité (T) et d emmagasinement (S), paramètres caractéristiques de la nappe étudiée. 24 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

3.1.2. Analyse de la courbe des dérivées et élaboration d un modèle conceptuel de l aquifère pompé La succession des régimes d écoulements au forage1179zz0202 (cf. Illustration 13), calculée à la remontée afin de s affranchir des fluctuations de débit, montre : 1- de 2 à 17 minutes : une pente négative de la dérivée de l ordre de -1 due à l effet de capacité 1 de l ouvrage, 2- De 17 à 300 minutes (soit 5 heures 30) : une pente positive ( 0.5) caractéristique d un écoulement au sein d une fracture subverticale recoupant un aquifère captif homogène (l écoulement est horizontal, parallèle, et perpendiculaire à la fracture), 3- De 300 à 1000 minutes : une phase transitoire pendant laquelle l écoulement devient bilinéaire (pente positive 0.25) puis progressivement radial (les écoulements entre la fracture et l aquifère deviennent progressivement homogènes). 4- Après 1000 minutes : un plateau de la dérivée caractéristique d un écoulement radial. 100.0 Dérivée des rabattements, en m/s 10.0 1.0 0.1 1 2 3 4 Remontée 1 10 100 1 000 10 000 Temps, en minutes Illustration 13 : Dérivées des rabattements à la remontée, en fonction du temps de pompage. Pompage de 72h entre le 9 et le 12 décembre 2008, forage 1179ZZ0202 1 Lors de la mise en route du pompage, les premiers volumes d eau exhaurés correspondent à la vidange de l ouvrage, donc à un écoulement quadratique non linéaire. L aquifère n est sollicité qu après un certain délai. C est l effet de capacité. BRGM/RP-57058-FR Rapport final 25

L Illustration 14 ci-dessous permet de schématiser les deux types d écoulement observés : pour les temps de pompage courts, les flux proviennent essentiellement de la fracture sub-verticale, tandis que pour les temps de pompages longs, les flux sont radiaux. Illustration 14 : Représentation schématique des écoulements linéaires puis radiaux d un puits intersectant une fracture subverticale 26 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

3.1.3. Modélisation de l essai : estimation des paramètres hydrodynamiques Au regard des informations apportées par l analyse de la courbe des dérivées réalisée dans le chapitre précédent, la solution analytique de Gringarten (fracture subverticale) a été utilisée pour l interprétation du pompage d essai. La modélisation est de bonne qualité (cf. Illustration 16) et a permis d estimer les paramètres hydrodynamiques de l aquifère, synthétisés dans l Illustration 15 (les valeurs d emmagasinement calculées ici au puits n étant que des valeurs de calage) : Solution analytique de Gringarten T, en m 2 /s 2.85 10-4 m²/s S (valeur de calage) 1 10-2 Demi-longueur de la fracture 35 m Tx/Ty 1 Effet de capacité r 295 mm 0.15 m PDCQ 42 000 Skin 1.00 r.eq = 0.055 m Illustration 15 : Paramètres hydrodynamiques de l aquifère déterminés au forage 1179ZZ0202 On constate néanmoins qu en fin d essai, à partir de 3000 minutes notamment, les rabattements ont tendance à se stabiliser, et s écartent ainsi de la courbe des rabattements calculés. Il est donc possible qu une limite alimentée ou des effets de drainance soient présents. L observation au piézomètre et l essai de longue durée d un mois devraient permettre de mieux mettre en évidence la présence de tels effets. BRGM/RP-57058-FR Rapport final 27

0 Temps (min) 0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 7 000 8 000 9 000 10 000 45 40 5 35 30 Rabattement (m) 10 15 25 20 Débits (m3/h) Rabattement obs. 15 20 Rabattement cal. 10 Débit (retenu) 5 25 0 0 Temps (min) 1 10 100 1 000 10 000 5 10 Rabattement (m) 15 20 Rabattement obs. Rabattement cal. 25 Illustration 16 : Interprétation du pompage d essai réalisé du 9 au 12 décembre 2008 sur le forage 1179ZZ0202, calage selon la solution analytique de Gringarten. 28 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

3.2. INTERPRETATION DES RABATTEMENTS OBSERVES AU PIEZOMETRE 1179ZZ0039 Les niveaux d eau ont été suivis dans 4 piézomètres (cf. Illustration 9 et Illustration 11) pendant le pompage d essai de 72 heures réalisé sur le forage 1179ZZ0202 entre le 9 et le 12 décembre 2008. Sur les 4 piézomètres suivis, seul le piézomètre 1179ZZ0039, le plus proche, a réagit et a vu ses niveaux diminuer pendant le pompage, puis remonter suite à l arrêt du pompage : le niveau d eau a ainsi commencé à diminuer dans le piézomètre 1179ZZ0039 115 minutes (entre 110 et 115 minutes) après le lancement du pompage dans le forage 1179ZZ0202. Les rabattements observés au piézomètre 1179ZZ0039 sont présentés dans l Illustration 17. La méthodologie utilisée pour l interprétation des rabattements est la même que celle présentée au paragraphe 3.1.1. BRGM/RP-57058-FR Rapport final 29

0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 12 000 0.0 Temps, en minutes 0.5 Rabattements, en m 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 1 10 100 1 000 10 000 100 000 0.0 Temps, en minutes 0.5 Rabattements, en m 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Illustration 17 : Rabattements observés au piézomètre 1179ZZ0039 lors du pompage entre le 9 et le 12 décembre 2008 30 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

3.2.1. Modélisation de l essai : estimation des paramètres hydrodynamiques Au regard des informations apportées par l analyse de la courbe des dérivées réalisée dans le chapitre précédent, la solution analytique de Theis a été utilisée pour l extrapolation des résultats du pompage d essai. La simulation est de bonne qualité (Illustration 19) et a permis d estimer les paramètres synthétisés dans le tableau ci-dessous : T, en m 2 /s 4 10-4 m²/s S 2.5 10-4 Limite alimentée 4000 minutes Illustration 18 : Paramètres hydrodynamiques de l aquifère déterminés au piézomètre 1179ZZ0039 (Modèle Theis avec une limite alimentée) Cet essai confirme la présence d une limite alimentée qui avait par ailleurs été soupçonnée lors de l interprétation au puits. Cette limite alimentée correspond à une limite à pression constante, c'est-à-dire que la pression de la nappe est entièrement compensée par une force opposée, à environ une distance d environ 1000 m de ce piézomètre. Il est ainsi possible que cette limite corresponde à l interface entre la nappe et la mer (ou la mangrove). A noter que des simulations ont été réalisées en utilisant la solution de Hantush & Jacob afin de tester l hypothèse d un aquifère surmonté par une éponte semiperméable, mais les paramètres de calages obtenus ne sont pas cohérents (K éponte > K aquifère). BRGM/RP-57058-FR Rapport final 31

0.00 Temps (min) 0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 12 000 45 0.50 40 35 1.00 30 Rabattement (m) 1.50 25 20 Débit (m3/h) 2.00 15 2.50 10 5 3.00 Rabattement obs. Rabattement cal. Débit (retenu) 0 0.00 Temps (min) 1 10 100 1 000 10 000 100 000 0.50 1.00 Rabattement (m) 1.50 2.00 2.50 3.00 Rabattement obs. Rabattement cal. Illustration 19 : Rabattements observés et simulés au piézomètre 1179ZZ0039 lors du pompage ntre le 9 et le 12 décembre 2008 32 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

4. Pompage d essai de 5 jours Un pompage d essai d un mois était initialement prévu entre le 19 décembre 2008 et le 19 janvier 2009. Malheureusement, la pompe est tombée en panne le 24 décembre 2008, et n a pu être remplacée. Le pompage n a ainsi duré que 5 jours (7188 minutes). L objectif de cet essai d un mois était une simulation de la mise en exploitation de la nappe afin de mobiliser un plus grand volume d aquifère, d atteindre d éventuelles limites étanches ou alimentées et de mesurer la qualité de l eau au bout d un mois de pompage. Le débit a été réglé initialement à 32 m 3 /h, et s est progressivement stabilisé à un débit moyen de 29.65 m 3 /h (cf. Illustration 20). 33.0 32.5 32.0 Débits, en m3/h 31.5 31.0 30.5 30.0 29.5 29.0 28.5 0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 7 000 8 000 Temps, en minutes Illustration 20 : Evolution du débit durant le pompage réalisé entre le 19 et le 24 décembre 2008 au forage 1179ZZ0202 Les rabattements observés dans le puits de pompage (forage 1179ZZ0202) sont présentés dans l Illustration 21 ci-dessous. BRGM/RP-57058-FR Rapport final 33

0 Temps, en minutes 0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 12 000 Rabattements, en m 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 Temps, en minutes 1 10 100 1 000 10 000 100 000 Rabattements, en m 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Illustration 21 : Rabattements observés au puits de pompage (forage 1179ZZ0202) lors du pompage entre le 19 et le 24 décembre 2008 34 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

4.1. INTERPRETATION DES RABATTEMENTS OBSERVES AU PUITS 1179ZZ0202 4.1.1. Analyse de la courbe des dérivées 1 1 2 3 4 Dérivée normalisée (m/m3/h) 0.1 0.01 Dérivées normalisées, calculées à la remontée Dérivées normalisées, calculées à la descente 0.001 1 10 100 1 000 10 000 Temps de superposition (min) Illustration 22 : Dérivées normalisées des rabattements, calculées à la remontée et à la descente, en fonction du temps de pompage La succession des régimes d écoulements observés au puits 1179ZZ0202 montre : 1- de 0 à 10 minutes : une pente négative de la dérivée de l ordre de -1 due à l effet de capacité de l ouvrage. 2- De 10 à 400 minutes (environ 7 heures) : pente positive ( 0.5) caractéristique d un écoulement chenalisé engendré par une fracture sub-verticale. 3- De 400 à 3000 minutes (environ 50 heures, ou 2 jours) : la pente devient quasi nulle, l écoulement devient ainsi radial circulaire. 4- Après 3000 minutes : chute des dérivées pouvant être du à la présence de la limite alimentée, mise en évidence au piézomètre 1179ZZ0039 lors du pompage de 72 heures. (et soupçonnée au puits 1179ZZ0202). BRGM/RP-57058-FR Rapport final 35

4.1.2. Modélisation de l essai : estimation des paramètres hydrodynamiques Au regard des informations apportées par l analyse de la courbe des dérivées réalisée dans le chapitre précédent, deux solutions analytiques ont été utilisées pour l extrapolation des résultats du pompage d essai : La solution analytique de Gringarten pour caler le début de la courbe de rabattement, afin de bien prendre en compte le rôle de la fracture et de l écoulement linéaire, la solution analytique de Theis pour caler la fin de la courbe de rabattement, avec prise en compte de la limite alimentée. Cette façon de procéder est valide puisque la solution de Gringarten tend vers la solution de Theis pour les temps longs ; ici à partir de 400 minutes de pompage. Les simulations sont de bonne qualité (cf. Illustration 24 & Illustration 25) et ont permis d estimer les paramètres hydrodynamiques de l aquifère, synthétisés dans le tableau ci-dessous (les valeurs d emmagasinement calculées ici au puits n étant que des valeurs de calage) : Solution analytique de Theis Solution analytique de Gringarten T, en m 2 /s 2.43 10-4 m²/s 2.43 10-4 m²/s S (valeur de calage) 1.7 10 2 2.5 10-2 Limite alimentée 3000 minutes - Demi-longueur de la fracture - 35 m Tx/Ty - 1 Capacité 295 mm 295 mm r 0.15 m 0.15 PDCQ 42 000 42 000 Skin 1.02 1.02 Illustration 23 : Paramètres hydrodynamiques de l aquifère déterminés au forage 1179ZZ0202 36 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

0 Temps (min) 0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 12 000 2 4 6 Rabattement (m) 8 10 12 14 16 18 Rabattement obs. Rabattement cal. 20 0 Temps (min) 1 10 100 1 000 10 000 100 000 2 4 6 8 Rabattement (m) 10 12 14 16 18 Rabattement obs. Rabattement cal. 20 Illustration 24 : Interprétation du pompage d essai réalisé du 19 au 24 décembre 2008 sur le forage 1179ZZ0202, calage selon la solution analytique de Theis (avec une limite alimentée) BRGM/RP-57058-FR Rapport final 37

0 Temps (min) 0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 12 000 2 4 6 Rabattement (m) 8 10 12 14 16 18 Rabattement obs. Rabattement cal. 20 0 Temps (min) 1 10 100 1 000 10 000 100 000 2 4 6 Rabattement (m) 8 10 12 14 16 18 Rabattement obs. Rabattement cal. 20 Illustration 25 : Interprétation du pompage d essai réalisé du 19 au 24 décembre 2008 sur le forage 1179ZZ0202, calage selon la solution analytique de Gringarten. 38 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

4.2. INTERPRETATION DES RABATTEMENTS OBSERVES AU PIEZOMETRE 1179ZZ0039 Le piézomètre 1179ZZ0039 est le seul à avoir réagit au pompage dans le 1179ZZ0202 (cf. Illustration 26). Le niveau commence à diminuer dans le piézomètre 1179ZZ0039 105 minutes (entre 100 et 105 minutes) après le lancement du pompage dans le forage 1179ZZ0202. Les rabattements observés au piézomètre 1179ZZ0039 sont présentés dans l Illustration 26, la méthodologie utilisée pour l interprétation des rabattements est la même que celle présentée dans le chapitre 3.1.1. BRGM/RP-57058-FR Rapport final 39

Temps, en minutes -0.50 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 0.00 Rabattements, en m 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 Temps, en minutes -0.50 1 10 100 1000 10000 100000 0.00 Rabattements, en m 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 Illustration 26 : Rabattements observés au piézomètre 1179ZZ0039 lors du pompage du 19 au 24/12/2008 dans le forage 1179ZZ0202 40 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

4.2.1. Modélisation de l essai : estimation des paramètres hydrodynamiques Au regard des informations apportées par l analyse de la courbe des dérivées réalisée dans le paragraphe précédent, la solution analytique de Theis a été utilisée pour l interprétation des résultats du pompage d essai. La simulation est de bonne qualité (Illustration 28) et a permis d estimer les paramètres synthétisés dans le tableau ci-dessous : T, en m 2 /s 4 10-4 m²/s S 2.5 10-4 Limite alimentée 3000 minutes Illustration 27 : Paramètres hydrodynamiques de l aquifère déterminés au piézomètre 1179ZZ0039 (Modèle Theis avec une limite alimentée) Cet essai met également en évidence la présence d une limite alimentée (limite à pression constante), à une distance comprise entre 800 et 1000 m du puits de pompage. Une dérive entre les valeurs observées et calculées est néanmoins constatée à partir de 10 000 minutes (soit environ 7 jours après le début du pompage) et pourrait correspondre aux fortes pluies enregistrées sur la Martinique (30 à 80 mm entre le 24/12/2008 et le 30/12/2008), qui ne sont pas prises en compte par le modèle. Ces pluies ont également eu un impact sur les autres piézomètres suivis (Illustration 29) : ceux-ci ont vu leur niveau se stabiliser à partir du 25/12/2008). BRGM/RP-57058-FR Rapport final 41

-0.5 Temps (min) 0 5 000 10 000 15 000 20 000 25 000 30 000 0.0 0.5 Rabattement (m) 1.0 1.5 2.0 2.5 Rabattement obs. Rabattement cal. 3.0-0.5 Temps (min) 1 10 100 1 000 10 000 100 000 0.0 0.5 Rabattement (m) 1.0 1.5 2.0 2.5 Rabattement obs. Rabattement cal. 3.0 Illustration 28 : Représentation orthonormée et semi-log des rabattements mesurés et simulés au piézomètre 1179ZZ0039 lors du pompage réalisé sur le 1179ZZ0202 entre le 19 et le 24 décembre 2008 42 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

5. Cartes piézométriques Parmi les 4 piézomètres équipés pour suivre le cône de rabattement créé par les pompages dans le forage 1179ZZ0202, seul le piézomètre 1179ZZ0039 a réagit et a été interprété dans le chapitre précédent. Les 3 autres piézomètres, dont les données sont présentées dans l Illustration 29, n ont pas réagit aux pompages (ni pendant celui de 72 heures, ni pendant celui de 5 jours). La baisse de niveau observée sur ces 3 points est du même ordre de grandeur que celle observée sur les autres piézomètres de l île et correspond à la décroissance normale de la nappe en cette fin de saison des pluies. 9.0 8.8 Niveau piézométrique, en m NGM 8.6 8.4 8.2 8.0 7.8 72 h 5 J 1179ZZ0037/Stade 1179ZZ0069/LAF1 1179ZZ0070/LAF2 7.6 7.4 09-déc-08 14-déc-08 19-déc-08 24-déc-08 29-déc-08 Illustration 29 : Evolution piézomètres des forages 1179ZZ0037, 1179ZZ0069 et 1179ZZ0070 entre le 9 et le 31 décembre 2008 Sur la base des relevés piézométriques réalisés, deux cartes piézométriques ont été réalisées : une le 9 décembre 2008 juste avant le lancement du pompage de 72 heures, et la suivante le 24 décembre 2008 juste avant l arrêt du pompage de 5 jours. BRGM/RP-57058-FR Rapport final 43

5.1. CARTE PIEZOMETRIQUE AVANT POMPAGE Illustration 30 : Carte piézométrique avant pompage, le 9 décembre 2008 L Illustration 30 montre la carte piézométrique de la nappe avant le lancement du pompage 72 heures ; celle-ci s écoule du Nord-est vers le Sud-ouest (vers la baie de Fort de France). Les gradients piézométriques sont : de 1 entre les isopièzes 8 et 9 m, de 3 entre les isopièzes 7 et 8 m, de 6 à 8 entre les isopièzes 5 et 7 m, de 2 entre les isopièzes 4 et 5 m. 44 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

5.2. CARTE PIEZOMETRIQUE EN FIN DE POMPAGE? Illustration 31 : carte piézométrique réalisé juste avant l arrêt du pompage de 5 jours, le 24 décembre 2008 L Illustration 31 montre la carte piézométrique en fin de pompage. A noter qu en l absence de données piézométriques sous la ville du Lamentin, le cône de rabattement n a pas été étendu sous celle-ci (entre la Cité Petit Manoir et le lotissement Place d Armes). En situation de pompage, le sens d écoulement de la nappe n est modifié qu à proximité immédiate du puits de pompage et jusqu au piézomètre 1179ZZ0039, les 3 autres piézomètres n ayant pas été influencés par le pompage. La carte semble montrer la présence d une fracturation dans une direction NNO-SSE, plus ou moins parallèle à un réseau déjà identifiée (faille au pied du Morne Pitault, à l est du forage 1179ZZ0069/LAF1), responsable d une anisotropie 2 dans cette direction. En effet, le forage LAF2 situé à 770 m à l est du forage n est pas affecté par le pompage alors que le F3 au sud est (550 m) accuse 2,5 m de rabattement. 2 Anisotropie : les propriétés des matériaux (ici, la perméabilité) sont orientées selon une direction préférentielle. Dans un milieu anisotrope, les rabattements ne sont plus des cercles concentriques autour du pompage mais sont déformés car l écoulement de l eau est facilité dans un sens plutôt qu un autre. BRGM/RP-57058-FR Rapport final 45

5.3. INTERPRETATION DES CARTES PIEZOMETRIQUES Les gradients piézométriques ne sont affectés qu au pourtour immédiat du forage. La présence d un gradient plus élevé (que ce soit avant ou pendant le pompage) entre les isopièzes 5 et 7 m pourrait s expliquer par la présence de formations moins perméables dans ce secteur. Cette hypothèse est d ailleurs confirmée par les données de transmissivités calculées lors des différents pompages d essais : les forages 1179ZZ0069/LAF1 et 1179ZZ0070/LAF2 ont des transmissivités de l ordre de 10-3 m 2 /s tandis que les forages 1179ZZ0202 et 1179ZZ0039/F3 ont des transmissivités de l ordre de 10-4 m 2 /s. L aquifère capté est constitué de laves fissurées et fracturées, et il est très probable que son degré de fissuration, de fracturation et d altération soit variable dans l espace. Le changement de perméabilité mis en évidence sur les cartes piézométriques pourrait donc correspondre à une modification du degré de fissuration/fracturation des laves dans ce secteur. D autre part, les pompages d essais mettent en évidence la présence d une limite alimentée située entre 600 et 1000 m du forage 1179ZZ0202 (cf. Illustration 32) dans une direction inconnue. Néanmoins, compte tenu de l anisotropie du système, il est probable que les distances issues de calcul ne soient qu indicatives. Cette limite alimentée, ou limite à pression constante, pourrait correspondre à l une des deux hypothèses suivantes : Vers l aval : au niveau de l isopièze 0 m. Cette hypothèse nécessiterait d une part que le gradient piézométrique entre l isopièze 4 m et l isopièze 0 m soit compris entre 4 et 5 et d autre part que l isopièze 0 m NGM se situe entre 800 et 1000 m à l aval du forage 1179ZZ0202, alors que la mangrove ne commence qu à 2000 m et que la mer se trouve à 3500 m en aval de ce forage. A noter néanmoins qu à cette distance du forage (800 à 1000 m) se trouve la limite d extension amont (trait pointillé vert sur Illustration 32) de l invasion salée dans les formations superficielles, mise en évidence lors de mesures géophysiques réalisées en 2006 (Cf. Rapport BRGM/RP-55554-FR). Vers l amont : à la zone au gradient piézométrique plus faible (à partir de l isopièze 8 m), caractérisée par une transmissivité et un coefficient d emmagasinement 10 fois plus fort qu aux environs du forage. Ce secteur plus perméable pourrait ainsi jouer le rôle d une limite alimentée. Ces deux hypothèses n ayant pas le même impact sur l évolution de la qualité de l eau au forage, la mise en place d un suivi de la qualité de l eau adapté sera indispensable lors de la première année de mise en exploitation de cet ouvrage. La réalisation d un pompage d essai d un an préalable à la mise en exploitation de l ouvrage avec suivi de la piézométrie sur les piézomètres d observation et de la qualité de l eau pompée, devrait pouvoir permettre de lever cette incertitude, ce qui serait capital pour pouvoir définir les modalités de gestion durable de la nappe. 46 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

Illustration 32 : Représentation d une distance comprise entre 800 et 1000 m du forage 1179ZZ0202. Le cercle rose en trait plein correspond à une distance de 800 m et le trait rose en pointillé à une distance de 1000 m. Les traits noirs correspondent aux failles supposées, le trait vert la limite de l intrusion d eau salée dans les formations superficielles. BRGM/RP-57058-FR Rapport final 47

6. Qualité des eaux Un prélèvement a été réalisé par la DSDS le 17/12/2008 après une heure de pompage. Les bordereaux d analyses sont présentés dans l annexe 6. Au regard des paramètres analysés, l eau est potable, mais nécessiterai un traitement pour le fer et le manganèse. A noter que lors de la dépose de la pompe suite à sa panne survenue le 24/12/2008, le prestataire a noté que la pompe était couverte d une substance visqueuse ayant une odeur d égout. Compte tenu de cette information, un nettoyage et une désinfection du forage seraient à prévoir avant toute mise en production. D autre part, compte tenu de l hypothèse d une fracturation préférentielle de direction NNO-SSE vers la ville du Lamentin qui, si elle est en connexion avec la surface (absence d un niveau semi-perméable) pouvant entrainer des transferts rapides de polluants vers la nappe, la mise aux normes de l assainissement aux environs du forage, et notamment sur l ensemble du lotissement de Place d Armes, devrait permettre de réduire le risque de pollution de la nappe. BRGM/RP-57058-FR Rapport final 49

7. Evaluation des débits exploitables au forage 1179ZZ0202 7.1. METHODOLOGIE L évaluation des débits exploitables est réalisée à partir des résultats des pompages d essai (par paliers et de longue durée) et des niveaux piézométriques d étiage basés sur le suivi des fluctuations piézométriques naturelles interannuelles connues sur la nappe du Lamentin. Elle fournit ainsi : le rabattement maximal admissible, la profondeur préconisée d installation de la pompe et la hauteur manométrique minimale, une première estimation du débit d exploitation durable, des recommandations quant aux modalités de mise en exploitation de l ouvrage et de gestion de l aquifère. 7.1.1. Rabattement maximal admissible L évaluation des débits exploitables est tout d abord conditionnée par le positionnement des crépines : le rabattement ne doit en effet pas dénoyer les venues d eau les plus significatives, et ce pour les deux principales raisons évoquées cidessous. Le dénoiement de celles-ci entraînerait, en théorie, une réponse non linéaire de cette partie de l aquifère et le débit produit ne serait alors plus proportionnel aux pertes de charges générées par le pompage. D un point de vue pratique, le dénoiement d une venue d eau importante se traduit en général par une forte augmentation des rabattements, donc de l énergie supplémentaire nécessaire au pompage (et des coûts de fonctionnement associés), pour un gain en terme de débit très faible voire nul et un fort risque de dénoiement de la pompe. D autre part, le dénoiement des crépines peut entrainer une modification des équilibres physico-chimiques et menacer rapidement la pérennité de l équipement du forage : l oxygénation de l eau d un milieu réducteur entraine la précipitation d éléments dissous et notamment du fer et manganèse, abondant en Martinique (Brenot et al, 2008, Lyons et al, 2008). D autre part un développement bactérien dans la zone aérée n est pas à exclure, ainsi qu une éventuelle corrosion anticipée des crépines. D un point de vue pratique, tous ces phénomènes aboutissent à une diminution de l ouverture des crépines (parfois en quelques mois) et donc à une augmentation des pertes de charges (et donc des rabattements) et une amplification du phénomène. BRGM/RP-57058-FR Rapport final 51

La position de la pompe conditionnera dans certain cas le rabattement maximal admissible, d autant plus si celle-ci est située au dessus des crépines. L avantage de cette configuration est de s affranchir des problèmes cités ci-dessus. 7.1.2. Profondeur préconisée d installation de la pompe et hauteur manométrique minimale Le positionnement de la pompe doit prendre en compte la position des crépines et des zones productrices (si un micromoulinet a été réalisé) et doit être optimisé afin de se rapprocher du rabattement maximal admissible. La hauteur manométrique correspond à la différence d altitude entre la pompe et le point de rejet des eaux et est généralement calculée par l exploitant afin de tenir compte des spécificités des installations d exhaures et des réseaux. La hauteur manométrique minimale correspond à la profondeur du bas de la bouche d aspiration de la pompe + 1 m. 7.1.3. Débit d exploitation durable Le débit d exploitation durable est le débit que peut fournir le forage en accord avec la recharge naturelle de l aquifère. Le débit d exploitation doit ainsi satisfaire les deux points suivants : 1. Le rabattement maximal admissible ne doit pas être dépassé (il prend notamment en compte la position des crépines, et donc des venues d eau, ainsi que la position de la pompe) 2. L aquifère ne doit pas être rabattu de plus de la hauteur de la recharge observée dans l aquifère. Cette hauteur de recharge, observée lors du pompage de longue durée réalisée sur le forage 1179ZZ0069/LAF1, est de l ordre de 2.5 mètres. Elle devra être confirmée au forage 1179ZZ0202 grâce au suivi en continu des niveaux et des débits lors de ses premières années d exploitation. 3. l aquifère ne doit pas être rabattu en dessous de l altitude 0 m NGM, ceci afin d éviter les upconings 3. Le point 2 (2.5 m de rabattement) étant plus restrictif que le point 3 (3 à 4 m de rabattement selon le niveau atteint en étiage), cette condition sera satisfaite pour tous les scénarios établis. Le rabattement maximal est défini en sommant d une part les pertes de charges quadratiques, qui s établissent au sein de la partie captante du forage et dans son environnement immédiat, telles que déterminées à partir des paramètres calculés lors 3 Upconing : remontée localisée d eau salée, sous l effet d un pompage, à la verticale du forage, habituellement représentée par un bombement ou une convexité locale de l interface eau douce / eau salée. 52 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

de l interprétation de l essai de puits, et d autre part, les pertes de charge linéaires liées à l écoulement au sein de l aquifère. Ces dernières sont évaluées au moyen de la solution analytique ayant servi à l interprétation de l essai de nappe. Ce calcul permet d évaluer le débit exploitable du forage. Il convient néanmoins de conserver à l esprit qu il s agit d une évaluation préliminaire qui ne pourra être confirmée ou réajustée qu à la suite d une première année de suivi de la mise en exploitation du forage. En effet, les règles de l art préconisent de ne pas dépasser, lors d une extrapolation à partir des résultats d un pompage d essai, une durée supérieure à 10 fois celle de l essai, ce qui correspondrait à 50 jours dans le cas du présent forage (soit un cycle log). Le suivi de ces prescriptions, s il peut éventuellement être assoupli pour des milieux poreux homogènes au sein desquels il est assez aisé de déterminer la présence d éventuelles limites de l aquifère sur la base d informations géologiques, est tout particulièrement important dans des milieux hétérogènes et compartimentés tels que dans les aquifères volcaniques reconnus en Martinique. Deux scénarios d exploitations ont été réalisés sur la base d éléments définis en concertation avec la CACEM, ils sont : Scénario 1 : pompage ininterrompu (24h/24, 365j par an). Le choix d une échéance à un an permet en effet de dimensionner l équipement de pompage dans l optique de la mise en œuvre d une simulation d exploitation du puits sur un cycle hydrologique; Scénario 2 : pompage ininterrompu pendant 4 mois (120 jours) de carême puis arrêt du pompage le reste de l année afin de recharger la nappe, notamment pendant la saison des pluies. Le choix d une telle échéance correspond à la période de carême, pendant laquelle la collectivité est en manque d eau. De plus, deux hypothèses de géométrie de l aquifère ont été prises en compte : H1 : Pas de limite étanche H2 : Présence d une limite étanche rencontrée aprés 5 jours de pompage L hypothèse H2 prendra en compte la présence d une limite étanche à partir de 7190 minutes, c'est-à-dire juste après l arrêt du pompage de 5 jours. Cette limite est positionnée juste au delà de la période testée lors des pompages d essai afin de représenter à une estimation pessimiste de l évolution des rabattements. La présence de limite étanche est néanmoins probable compte tenu du contexte géologique de la nappe du Lamentin ; par exemple, lors du pompage d essai réalisé sur le forage 1179ZZ0069/LAF1, deux limites étanches avaient été identifiées à partir de 3 mois de pompage. La validité de l hypothèse H2 ne pourra être vérifiée que grâce à un suivi en continu des niveaux d eau et des débits au cours de la première année de pompage. Suite à ce suivi, les débits d exploitations pourront être ajustés. BRGM/RP-57058-FR Rapport final 53

7.2. RESULTATS 7.2.1. Solution analytique - Paramètres hydrodynamiques La solution analytique utilisée pour l extrapolation des résultats du pompage d essai est issue du chapitre 4.1.2. Il s agit de la solution analytique de Theis avec les paramètres indiqués dans l Illustration 33. Cette solution est celle qui a permis le meilleur calage pour les temps de pompage longs. Les simulations ont été réalisées hors pertes de charges quadratiques. Des calculs ont ensuite été réalisés sur la base des débits préconisés et des équations de calculs de pertes de charges quadratiques indiquées en annexe 5 afin de vérifier que le rabattement induits ne dépasserait pas le rabattement maximal admissible. Solution analytique de Theis T, en m 2 /s 2.43 10-4 m²/s S (valeur de calage) 1.7 10 2 Limite alimentée Effet de capacité rayon 3000 minutes 295 mm 0.15 m Illustration 33 : Solution analytique et paramètres hydrodynamiques utilisés pour les simulations à long terme 7.2.2. Niveau piézométrique d étiage Les fluctuations piézométriques naturelles au forage 1179ZZ0202 (cf. Illustration 34) sont au maximum de l ordre de 2 mètres par an. La profondeur moyenne du niveau d eau dans le forage est de 8.15 m, soit une côte piézométrique de 3.9 m NGM et le niveau d étiage est situé à une cote piézométrique d environ 3 m NGM (soit 9 m sous la surface du sol). A noter que le niveau de 3 m NGM est le niveau le plus bas enregistré sur les périodes 1988 1995 et 2000 2008 (cf. Illustration 34), il devra ainsi être adapté en fonction de l évolution des niveaux piézométriques. 54 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

6.5 6.0 Cote piézométrique, en m NGM 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Illustration 34 : Suivi piézométrique au forage 1179ZZ0202 7.2.3. Profondeur d installation de la pompe et hauteur manométrique minimale En l absence d information précise sur la position des venues d eau et compte tenu du fait que le forage est ancien, il est préconisé de ne pas positionner la pompe en face des crépines. Il est ainsi préconisé de placer la pompe (base de la pompe ou bouche d aspiration) au dessus des crépines, à 40 m de profondeur par rapport au sol. Le positionnement de la pompe au dessus des crépines permet également de s affranchir d un certains nombres de problèmes (cf. chapitre 7.1.1). La hauteur manométrique minimale sera de 41 m. 7.2.4. Rabattement maximal admissible Le rabattement maximal admissible au forage 1179ZZ0202 est de 28 m (cf. Illustration 35). BRGM/RP-57058-FR Rapport final 55

Illustration 35 : Rabattement maximal admissible 56 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

7.2.5. Débits maximal admissible Compte tenu du rabattement maximal admissible lié à l équipement du forage, fixé à 28 m, le débit maximum instantané est de 67 m 3 /h sur la base d un débit spécifique de 2.4 m 3 /h.m. Il s agit du débit maximal auquel le forage peut être soumis pendant une heure de pompage. Au delà, le rabattement maximal admissible sera dépassé. 7.2.6. Evaluation des débits d exploitation durable Les débits d exploitations ont été calculés en considérant les hypothèses de géométrie de l aquifère suivantes : H1 : Pas de limite étanche H2 : Présence d une limite étanche après 5 jours de pompage Et deux cycles de pompage : A : pompage toute l année à débit constant B : pompage à débit constant pendant la période de Carême (4 mois). Les simulations ont été réalisées sans tenir compte des pertes de charges quadratiques afin de pouvoir comparer le rabattement maximal à la recharge annuelle (2.5 m). a) Scénario 1 : A H1 Ce premier scénario consiste à estimer le débit d exploitation dans le cas d une exploitation constante de la nappe, 365 j/an, 24h24. Plusieurs débits d exploitation ont été simulés parmi lesquels 5, 6, 8 et 10 m 3 /h. Les rabattements simulés sont présentés dans l Illustration 36. Le rabattement maximal à ne pas dépasser est de 2.5 m. Suite à ces simulations, le débit d exploitation durable conseillé pour une exploitation 24h/24 pendant 365 jours par an est évalué à 6 m 3 /h, soit un volume journalier de 144 m 3 et un volume annuel prélevé de 52 500 m 3. L Illustration 37 présente différentes adaptations possible du débit d exploitation, afin de permettre à l exploitant de choisir les cycles de pompages journaliers adaptés à ses contraintes d exploitation (par exemple remplissage d un réservoir), et de pouvoir ainsi déterminer son débit optimal d exploitation. Le débit d exploitation durable pourra ainsi être au maximum de 36 m 3 /h en ne pompant que 4 heures par jour, L objectif étant de ne pas dépasser le volume journalier de 144 m 3. De plus, au delà de ce débit, le rabattement maximum admissible sera dépassé. BRGM/RP-57058-FR Rapport final 57

Temps, en jours 0.01 0.10 1.00 10.00 100.00 1 000.00 0.0 0.5 1.0 Rabattements, en m 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 Rmax 10 m3/h 8 m3/h 6 m3/h 5 m3/h Illustration 36 : Simulation d exploitation sur 365 jours, pompage 24h/24 au forage 1179ZZ0202. Scénario A H1. Le rabattement maximal admissible est de 2.5 m (hors pertes de charges quadratiques). Rmax = rabattement maximal, tel que défini dans le point 2 du chapitre 7.1.3. Nbr. d'heures de pompage par jour Débit, en m3/h Nbr. d'heures de pompage par jour 4 36.0 14 10.3 5 28.8 15 9.6 6 24.0 16 9.0 7 20.6 17 8.5 8 18.0 18 8.0 9 16.0 19 7.6 10 14.4 20 7.2 11 13.1 21 6.9 12 12.0 22 6.5 13 11.1 23 6.3 Débit, en m3/h Illustration 37 : Adaptations du débit d exploitation en fonction du nombre d heures de pompage souhaité par jour 58 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

b) Scénario 2 : B H1 Ce second scénario consiste à estimer le débit d exploitation dans le cas d une exploitation de la nappe, uniquement pendant la période de carême, soit 122 jours. Le volume annuel prélevable ayant été défini dans le scénario 1, il s agit désormais de calculer le débit permettant de prélever ce volume pendant 122 jours (et de vérifier qu il n engendrera pas un rabattement supérieur au rabattement maximal admissible) puis de laisser la nappe se recharger pendant le reste de l année. Le débit d exploitation durable conseillé pour une exploitation 24h/24 pendant 122 jours par an, afin de prélever un volume annuel de 52 500 m 3 est évalué à 18 m 3 /h (cf. Illustration 39), soit un volume journalier de 431 m 3. L Illustration 38 présente différentes adaptations possible du débit d exploitation, afin de permettre à l exploitant de choisir les cycles de pompages journaliers adaptés à ses contraintes d exploitation (par exemple remplissage d un réservoir), et de pouvoir ainsi déterminer son débit optimal d exploitation. Le débit d exploitation durable pourra ainsi être de 36 m 3 /h en ne pomper que 12 heures par jour (cf. Illustration 40). L objectif étant de ne pas dépasser le volume journalier de 431 m 3. Nbr. d'heures de pompage par jour Débit, en m3/h Nbr. d'heures de pompage par jour 12 36.0 18 24.0 13 33.2 19 22.7 14 30.9 20 21.6 15 28.8 21 20.6 16 27.0 22 19.6 17 25.4 23 18.8 Débit, en m3/h Illustration 38 : Adaptations du débit d exploitation en fonction du nombre d heures de pompage souhaité par jour BRGM/RP-57058-FR Rapport final 59

0 Temps, en heures 0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 7 000 8 000 9 000 10 000 Rabattements (hors PDCQ & skin), en m 2 4 6 8 10 12 Illustration 39 : Simulation d exploitation sur 122 jours, pompage 24h/24 à un débit de 18 m 3 /h au forage 1179ZZ0202. Scénario B H1. 0 Temps, en heures 0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 7 000 8 000 9 000 10 000 Rabattements (hors PDCQ & skin), en m 2 4 6 8 10 12 14 Simulation à 36 m3/h, 12h/24 16 Illustration 40 : Simulation d exploitation sur 122 jours, pompage 12h/24 à 36 m 3 /h au forage 1179ZZ0202. Scénario B H1. 60 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

c) Scénario 3 : A H2 Ce troisième scénario consiste à estimer le débit d exploitation dans le cas d une exploitation constante de la nappe, 365 j/an, 24h/24 en prenant en compte la présence d une limite étanche à partir de 7190 minutes. Plusieurs débits d exploitation ont été simulés parmi lesquels 1, 2, 4 et 6 m 3 /h. Les rabattements simulés sont présentés dans l Illustration 42, le rabattement maximal à ne pas dépasser étant de 2.5 m. Suite à ces simulations, le débit d exploitation durable conseillé pour une exploitation 24h/24 pendant 365 jours par an est évalué à 2 m 3 /h, soit un volume journalier de 48 m 3 et un volume annuel d exploitation de 17 500 m 3. L Illustration 41 présente différentes adaptations possible du débit d exploitation, afin de permettre à l exploitant de choisir les cycles de pompages journaliers adaptés à ses contraintes d exploitation (par exemple remplissage d un réservoir), et de pouvoir ainsi déterminer son débit optimal d exploitation. Le débit d exploitation durable pourra ainsi être de 24 m 3 /h si l exploitant choisi de ne pomper que 2 heures par jour. L objectif étant de ne pas dépasser le volume journalier de 48 m 3. Nbr. d'heures de pompage par jour Débit, en m3/h 2 24 4 12 6 8 12 4 16 3 Illustration 41 : Adaptations du débit d exploitation en fonction du nombre d heures de pompage souhaité par jour BRGM/RP-57058-FR Rapport final 61

Temps, en jours 0.01 0.10 1.00 10.00 100.00 1 000.00 0 Rabattements (hors PDCQ & skin), en m 1 2 3 4 5 6 7 8 Rmax 1 m3/h 2 m3/h 4 m3/h 6 m3/h Illustration 42 : Simulation d exploitation sur 365 jours, pompage 24h/24 au forage 1179ZZ0202. Scénario B H1. Le rabattement maximal admissible est de 2.5 m (hors pertes de charges quadratiques). Rmax = rabattement maximal, tel que défini dans le point 2 du chapitre 7.1.3. d) Scénario 4 : B H2 Ce quatrième scénario consiste à estimer le débit d exploitation dans le cas d une exploitation constante de la nappe, uniquement pendant la période de carême, soit 122 jours par an, et en prenant en compte la présence d une limite étanche à partir de 7190 minutes. Le volume annuel prélevable ayant été défini dans le scénario 3, il s agit désormais de calculer le débit permettant de prélever ce volume pendant 122 jours (et de vérifier qu il n engendrera pas un rabattement supérieur au rabattement maximal admissible) puis de laisser la nappe se recharger pendant le reste de l année. Le débit d exploitation durable conseillé pour une exploitation 24h/24 pendant 122 jours par an, afin de prélever un volume annuel de 17520 m 3 est évalué à 6 m 3 /h (cf. Illustration 44), soit un volume journalier de 144 m 3. L Illustration 43 présente différentes adaptations possible du débit d exploitation, afin de permettre à l exploitant de choisir les cycles de pompage journaliers adaptés à ses contraintes d exploitation (par exemple remplissage d un réservoir), et de pouvoir ainsi déterminer son débit optimal d exploitation. 62 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

Le débit d exploitation durable pourra ainsi être de 36 m 3 /h en ne pomper que 4 heures par jour (cf. Illustration 40). L objectif étant de ne pas dépasser le volume journalier de 144 m 3. Nbr. d'heures de pompage par jour Débit, en m3/h Nbr. d'heures de pompage par jour 4 36.0 14 10.3 6 24.0 16 9.0 8 18.0 18 8.0 10 14.4 20 7.2 12 12.0 22 6.5 Débit, en m3/h Illustration 43 : Adaptations du débit d exploitation en fonction du nombre d heures de pompage souhaité par jour 0.0 Temps, en heures 0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 7 000 8 000 9 000 10 000 Rabattements (hors PDCQ & skin), en m 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 Illustration 44 : Simulation d exploitation sur 122 jours, pompage 24h/24 à un débit de 6 m 3 /h au forage 1179ZZ0202. Scénario B H2. BRGM/RP-57058-FR Rapport final 63

0 Temps, en heures 0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 7 000 8 000 9 000 10 000 Rabattements (hors PDCQ & skin), en m 1 2 3 4 5 6 Simulation à 36 m3/h, 4h/24 7 Illustration 45 : Simulation d exploitation sur 122 jours, pompage 4h/24 à 36 m 3 /h au forage 1179ZZ0202. Scénario B H2. e) Synthèse L Illustration 46 synthétise les principaux résultats issus des différentes simulations. Hypothèse "géométrique" H1 H2 Cycle de pompage A B A B Nombre de jour de pompage par an 365 122 365 122 Nombre d'heure de pompage par jour Débit, en m3/h 24 6 4 36 24 18 12 36 24 2 2 24 24 6 4 36 Volume journalier, en m3/h 144 431 48 144 Volume annuel, en m3 52500 17500 Illustration 46 : Tableau synthétique des simulations 64 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

8. Conclusion La ressource en eau potable disponible sur le territoire de la CACEM est globalement déficitaire en période de carême, ceci ayant pour effet d engendrer de fréquentes coupures d eau à cette période de l année, dans certains quartiers situés en bout de réseau. Dans le but de renforcer son réseau d alimentation en eau potable, la CACEM a engagé plusieurs programmes de recherche d eau souterraine sur les points clés de son territoire. Ainsi la nappe du Lamentin, ayant fait l objet de nombreuses recherches depuis les années 70 mais sans donner lieu à une mise en exploitation, a été ciblée comme secteur d étude pour diversifier et renforcer la ressource en eau destinée à la consommation. La CACEM a confié en 2007 au BRGM l évaluation du potentiel d exploitation du forage 1179ZZ0069/LAF1. Plusieurs scénarios de simulation d exploitation ont été proposés suite aux pompages d essais réalisés. L ensemble de ces résultats sont synthétisés dans le rapport BRGM/RP-56246-Fr. Afin de poursuivre l étude de cette nappe, la CACEM a confié en 2008 au BRGM l évaluation du potentiel d exploitation du forage 1179ZZ0202, situé 2 km en aval du forage 1179ZZ0069/LAF1, afin de : Tester l ouvrage via des pompages par palier de débit afin de mettre en évidence les éventuels impacts de son vieillissement (colmatage ou développement) Déterminer les caractéristiques hydrodynamiques et géométriques de la nappe via un pompage d essai de longue durée et en parallèle améliorer les connaissances de son fonctionnement hydrogéologique Réaliser plusieurs scénarios d exploitation sur la base des schémas d exploitations prédéfinis par la CACEM. Plusieurs modélisations ont ensuite été réalisées sur les données acquises afin de caractériser la géométrie de l aquifère et les paramètres hydrodynamiques de la nappe. Les transmissivités calculées sont comprises entre 2.4 * 10-4 et 4 * 10-4 m 2 /s et le coefficient d emmagasinement de la nappe est estimé à 2.5 10-4. Ces paramètres sont 10 fois plus faibles que ceux calculés au forage 1179ZZ0069/LAF1. Ces modèles montrent également que le forage 1179ZZ0202 est situé à l aplomb d une fracture subverticale très perméable. De plus, l aquifère drainé par cette discontinuité est situé entre 600 et1000 m environ d une limite alimentée. Deux hypothèses sont proposées pour expliquer la présence de cette limite à pression constante. La première en aval, correspondrait à la mer ou du moins à la mangrove, et la seconde en amont correspondrait à un aquifère caractérisé par des propriétés hydrodynamiques plus importante (notamment en terme de transmissivité) tel que celui-ci présent au puits LAF1. BRGM/RP-57058-FR Rapport final 65

Plusieurs scénarios de simulation d exploitation ont été réalisés et il en ressort les éléments suivants : Il est préconisé de placer la pompe (base de la pompe ou bouche d aspiration) au dessus des crépines, à 40 m de profondeur par rapport au sol. Le rabattement maximal admissible (hors pertes de charges quadratiques) est de 2.5 m par an La simulation d exploitation la plus optimiste préconise, o pour une exploitation 24h/24 7j/7 toute l année, un débit de 6 m 3 /h soit un prélèvement journalier de 144 m 3 /j ou un prélèvement annuel de l ordre de 52 500 m 3. o pour une exploitation 24h/24 7j/7 uniquement pendant les 4 mois de carême, un débit de 18 m 3 /h soit un prélèvement journalier de 431 m 3 /j (et un prélèvement sur 4 mois de l ordre de 52 500 m 3 ). La simulation d exploitation la plus pessimiste préconise, o pour une exploitation 24h/24 7j/7 toute l année, un débit de 2 m 3 /h soit un prélèvement journalier de 48 m 3 /j ou un prélèvement annuel de l ordre de 17 500 m 3. o pour une exploitation 24h/24 7j/7 uniquement pendant les 4 mois de carême, un débit de 6 m 3 /h soit un prélèvement journalier de 144 m 3 /j (et un prélèvement sur 4 mois de l ordre de 17 500 m 3 ). Il serait indispensable de réaliser une simulation d exploitation d au moins un an afin d une part de vérifier la recharge de cet aquifère et de valider ou non la présence de limites étanches, et d autre part de suivre l évolution de la chimie des eaux car des pollutions anthropiques et une éventuelle intrusion saline sont possible. Suite à ces observations, le débit exploitable pourra être réévalué si nécessaire. Enfin, et pour des raisons principalement sanitaires, il serait nécessaire de réaliser un nettoyage et une désinfection du puits avant la réalisation de cet essai ou de toute mise en production. 66 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

9. Bibliographie Bourdet, Whittle T.M., Douglas, A.A., Pirard V.M., 1983. A new set of type curves simplifies well test analysis, World Oil. Deruyck B., Ehlig-Economides C. and Joseph J., 1992. Testing design and analysis. Oilfield abd analysis. 28-45. Lallemand-Barrès A., Roux J.C. (1999) Périmètres de protection des captages d eau souterraine destinée à la consommation humaine. 335p. Editions BRGM. Rasmussen H., Rouleau A., Chevalier S. (2006) Outils de détermination d aires d alimentation et de protection de captages d eau souterraine. 311p. Document diffusé.par le Ministère du Développement Durable, de l Environnement et des Parcs du Québec. http://www.mddep.gouv.qc.ca/eau/souterraines/alim-protec/index.htm Shlumberger. 2002. Well test interpretation. SCHLUMBERGER. Rap., 122 p. Spane F.A. and Wurstner S.K., 1993. DERIV: a computer program for calculating pressures derivatives fir use in hydraulic test analysis. Vittecoq B., Brugeron A., Dewandel B., Gourcy L., Ollagnier S. (2008) Caractérisation hydrogéologique de la nappe de la plaine du Lamentin : pompage d essai de longue durée sur le forage 1179ZZ0069/LAF1. BRGM/RP-56246-FR. Vittecoq B., Brugeron A., Lachassagne P., et al. (2007) Localisation du biseau salé sur la nappe du Lamentin : apport de la méthode géophysique par panneau électrique. Rapport BRGM/RP-55554-FR, 77p. Westercamp D., Pelletier B., Thibaut P.M., Traineau H. (1990) Carte géologique de la France (1/50.000), feuille Martinique Notice explicative par Westercamp D., Andreieff. P, Bouisse P., Cottez S., Batistini R. (BRGM, 1989), 246p. BRGM/RP-57058-FR Rapport final 67

Annexe 1 Coupes géologiques et techniques du forage 1179ZZ0202 BRGM/RP-57058-FR Rapport final 69

BRGM/RP-57058-FR Rapport final 71

72 BRGM/RP-57058-FR Rapport final

Annexe 2 Passage caméra réalisé sur le forage 202 BRGM/RP-57058-FR Rapport final 73

Rapport : FORAGE 202 Localisation : Le Lamentin Date du rapport : 13/05/2008 RAPPORT DE TELE-INSPECTION DES TRONCONS TPMG 1 rue Eugène Eucharis Espace Pythagore Lotissement DILLON Stade 97200 FORT DE FRANCE

FORAGE 202 Date du rapport : 13/05/2008 RAPPORT DE TELE-INSPECTION ENTREPRISE CLIENT TPMG 1 rue Eugène Eucharis Espace Pythagore Lotissement DILLON Stade 97200 FORT DE FRANCE CACEM Direction de L'environnement Immeuble Cardinal Chateauboeuf Est 97204 Fort de France MAITRE D'OEUVRE MAITRE D'OUVRAGE INSPECTION RÉSULTAT SITE: Place d'armes Le Lamentin OBJECTIF: inspection de routine de l'état Total Linéaire Inspecté (m) : 77.6 Total Linéaire réseau (m) : 77.6 Nb Section(s) : 1 Nb Tronçon(s) : 1 Nb Branchements(s) : 0 Nb Photo(s) : 19 Inspecté : 0 MOYENS: Inspecteur: Assistant: Matériel: Nicolas FRITSCH Julien KREBS DTR 65 COMMENTAIRE: STOCKAGE VIDÉO: Support: CD vidéo Référence: CD N TRK N ANOMALIES 2 Dépôts TPMG Edition du 13/05/2008 2/10

FORAGE 202 Date du rapport : 13/05/2008 SECTION 01 Place d' Armes Type eaux de surface Plan d'intervention Map Forage 202.bmp TPMG Edition du 13/05/2008 3/10

FORAGE 202 Date du rapport : 13/05/2008 TRONÇON 01 Place d' Armes Réseau: eaux de surface Section: SECTION 01 Diamètre(mm): 295 Sens de visite: R1 ARRIVEE Linéaire Tronçon(m): 77,60 Matériau: Acier Longueur unitaire(m): 0,00 Ecoulement: R1 ARRIVEE Linéaire inspecté (m): 77,60 ILLUSTRATION Départ Ecoulement Arrivée R1 orifice de passage de la lampe ARRIVEE non défini CARACTÉRISTIQUES Type: conduite de relèvement Forme: circulaire Réseau: Propriété: bien privé Utilisation: eaux de surface Emplacement: dans un champ Importance: Revêtement: Mise en Service: Nettoyage: non nettoyé avant inspection INSPECTION RÉSULTAT Objectif: Méthode: Inspection complète Régulation débit: aucune mesure prise Linéaire inspecté (m): 77,60 Matériel: Pente: Oui Nb Photo(s): 19 Inspecteur: Nb Branchements(s): 0 Inspecté: 0 Assistant: Nb Constat(s): 11 Observateurs: Observations: Météo: Température: Vidéo Stockage: pas de précipitations température au-dessus de zéro Référence: ANOMALIES 2 Dépôts TPMG Edition du 13/05/2008 4/10

FORAGE 202 Date du rapport : 13/05/2008 TRONÇON 01 Place d' Armes Réseau: eaux de surface Section: SECTION 01 Diamètre(mm): 295 Sens de visite: R1 ARRIVEE Linéaire Tronçon(m): 77,60 Matériau: Acier Longueur unitaire(m): 0,00 Ecoulement: R1 ARRIVEE Linéaire inspecté (m): 77,60 0,0 m NOEUD DE DÉPART Type:orifice de passage de la lampe Vidéo:CD1 TRK1 8,6 m NIVEAU D'EAU Etat:clair (le radier est visible) Photo:1784.jpg Vidéo:CD 1 TRK 2 14,3 m PHOTOGRAPHIE GÉNÉRALE Photo:1785.jpg/1786.jpg Vidéo:CD 1 TRK 3 TPMG Edition du 13/05/2008 5/10

FORAGE 202 Date du rapport : 13/05/2008 TRONÇON 01 Place d' Armes Réseau: eaux de surface Section: SECTION 01 Diamètre(mm): 295 Sens de visite: R1 ARRIVEE Linéaire Tronçon(m): 77,60 Matériau: Acier Longueur unitaire(m): 0,00 Ecoulement: R1 ARRIVEE Linéaire inspecté (m): 77,60 14,7 m REMARQUE GÉNÉRALE Photo:1787.jpg/1788.jpg Vidéo:CD 1 TRK 4 43,5 m REMARQUE GÉNÉRALE Photo:1789.jpg/1790.jpg Vidéo:CD 1 TRK 5 Début des crépines. 48,3 m REMARQUE GÉNÉRALE Photo:1791.jpg/1792.jpg/1793.jpg Vidéo:CD 1 TRK 6 Bande sans crépines. TPMG Edition du 13/05/2008 6/10

FORAGE 202 Date du rapport : 13/05/2008 TRONÇON 01 Place d' Armes Réseau: eaux de surface Section: SECTION 01 Diamètre(mm): 295 Sens de visite: R1 ARRIVEE Linéaire Tronçon(m): 77,60 Matériau: Acier Longueur unitaire(m): 0,00 Ecoulement: R1 ARRIVEE Linéaire inspecté (m): 77,60 58,6 m PHOTOGRAPHIE GÉNÉRALE Photo:1794.jpg Vidéo:CD 1 TRK 7 73,8 m REMARQUE GÉNÉRALE Photo:1795.jpg Vidéo:CD 1 TRK 8 Crépines obstruées. 77,1 m DÉPÔT Type:dur ou compacté Epaisseur:10% Photo:1796.jpg/1798.jpg Vidéo:CD 1 TRK 8 TPMG Edition du 13/05/2008 7/10

FORAGE 202 Date du rapport : 13/05/2008 TRONÇON 01 Place d' Armes Réseau: eaux de surface Section: SECTION 01 Diamètre(mm): 295 Sens de visite: R1 ARRIVEE Linéaire Tronçon(m): 77,60 Matériau: Acier Longueur unitaire(m): 0,00 Ecoulement: R1 ARRIVEE Linéaire inspecté (m): 77,60 77,5 m DÉPÔT Type:dur ou compacté Epaisseur:10% Photo:1799.jpg/1800.jpg Vidéo:CD 1 TRK 9 77,6 m NOEUD D'ARRIVÉE Type:non défini Photo:1801.jpg/1802.jpg/1803.jpg Vidéo:CD 1 TRK 9 TPMG Edition du 13/05/2008 8/10