Conclusions générales

User1

Informations

• Publié par: Abbet
• Publié le: 14 mars 2016
• Nombre de lectures: 15
• Langue: Français

Extrait

6

C ONCLUSIONS GENERALES QUANT A LA FAISABILITE D ’ UN APPROFONDISSEMENT A LA COTE 160  METRES DE LA CARRIERE DE LA B OVERIE

Suite à la convention établie le 30 juin 2008 entre, la SA Lhoist, la Brasserie Trappiste de Rochefort et la Ville de Rochefort, la présente étude a été réalisée de manière à analyser la faisabilité technique d’une exploitation, par la SA Lhoist, du gisement calcaire frasnien (Membres de l’Arche et du Lion) sous le niveau de la nappe d’eau souterraine ; tout en garantissant un approvisionnement en eau à l’Abbaye et à la ville de Rochefort, équivalant, tant en quantité qu’en qualité (chimique et microbiologique), à la situation actuelle.

D’un point de vue quantitatif, la demande cumulée, en eau potable, de la ville de Rochefort et de la Brasserie Trappiste de l’Abbaye de Rochefort, est de l’ordre de 70 m³/h (moyenne annuelle). Dans la situation actuelle, cette demande est largement satisfaite par la source de Tridaine durant les périodes de hautes eaux. L’excédent d’écoulement est redirigé vers les eaux de surface via les étangs de l’Abbaye et le ruisseau du Biran et n’est, par conséquent, pas valorisé en tant qu’eau potable. Par contre, en période de basses eaux, le débit de la source peut être inférieur à 10 m³/h et ne satisfait plus la demande. Dans ce cas, la ville de Rochefort doit activer des captages supplémentaires (Puits Préhyr 1 et Préhyr 2) ou acheter de l’eau via la Société Wallonne des Eaux (SWDE).

D’un point de vue qualitatif, les volumes d’eau destinés à l’alimentation de la Ville de Rochefort doivent respecter les normes de potabilité imposées par la Région Wallonne (Moniteur belge, 2004). En ce qui concerne les volumes d’eau destinés à l’Abbaye de Rochefort, outre le respect des normes de potabilité, la qualité chimique de l’eau requiert une attention particulière, notamment au niveau de la concentration en ions sulfates et en nitrates, de manière à pérenniser les caractéristiques de la bière trappiste de Rochefort.

L’eau débitée à la source de Tridaine (débit moyen annuel compris entre 72 m³/h (2011) et 100 m³/h (2008)) résulte du drainage de la nappe d’eau souterraine contenue dans les lentilles de calcaire Frasnien des Membres de l’Arche et du Lion. Les différentes méthodes d’investigation appliquées dans le cadre de cette étude (levé géologique, prospections géophysiques, suivis piézométriques, calculs de bilan, essais de traçage et modélisation des écoulements) ont permis d’identifier ces lentilles calcaires en tant que système hydrogéologique quasi fermé essentiellement rechargé par l’infiltration diffuse au niveau de l’impluvium calcaire et par l’infiltration locale du ruisseau de l’Entre-deux-Falleux à Humain.

229

Ce confinement est argumenté de la façon suivante :

x x x x

tre VI : Conclusions générales

Au sud-est des lentilles calcaires, la Formation argileuse de Nismes est de type aquiclude. Elle est cartographiée de manière continue dans toute la zone et les prospections géophysiques n’ont décelé aucune discontinuité majeure. Le gradient hydraulique observé entre les aquifères calcaires givetien et frasnien, disposés de part et d’autre de cette formation peu perméable, est élevé ; Au nord-ouest, le Membre de Boussu et/ou la base de la Formation de Neuville sont très argileux et donc considérés comme aquicludes ; Les extrémités de la lentille calcaire du Lion sont prolongées, au nord-est en direction de la ville de Marche et au sud-ouest vers la ville de Rochefort et la Lomme, par le Membre de Bieumont. Le caractère peu perméable (aquitard) de cette unité géologique, constituée d’une alternance de bancs calcaires et de schistes, limiterait l’importance des flux échangés via les extrémités de la lentille calcaire; Bien que non observé sur le terrain, le Membre de Chalon, équivalent latéral de la base du Membre de l’Arche, peut jouer, par rapport à cette lentille, un rôle hydrogéologique similaire à celui décrit ci-dessus pour le Membre de Bieumont.

Des apports et des pertes d’eau souterraine via le Membre de Bieumont ont effectivement pu être mis en évidence par les calculs de bilan et la modélisation. La nappe contenue dans le Membre de Bieumont présentant, de manière générale, un gradient hydraulique en direction de la Lomme, l’existence d’une connexion hydrogéologique, de flux probablement limité, entre les lentilles calcaires et le système de la Lomme ne peut dès lors être totalement exclue. De même, l’existence d’un gradient piézométrique entre les ouvrages JTR17 (M. de l’Arche) et JTR6 (Givetien) et l’observation de similitudes au niveau de la signature chimique en sulfates des eaux prélevées dans ces piézomètres ne permettent pas d’exclure l’éventualité d’une connexion hydrologique limitée entre l’extrémité sud-ouest de la lentille de l’Arche et le système de la Lomme.

L’existence d’une connexion hydrogéologique entre les deux lentilles calcaires a pu être démontrée par essai de traçage et par analyse de la piézométrie. La nappe d’eau souterraine contenue dans la lentille calcaire de l’Arche se déverse en permanence vers la lentille calcaire du Lion. La zone de déversement est probablement locale mais d’une perméabilité suffisamment importante pour permettre une mise en équilibre de ces deux nappes d’eau.

La piézométrie très plane caractérisant les lentilles calcaires de l’Arche et du Lion en période d’étiage, et l’existence de connexions hydrogéologiques démontrée par essais de traçage, témoignent de la bonne perméabilité globale de ces unités aquifères. Un axe de perméabilité plus importante a pu être observé au sein de la lentille calcaire du Lion. Il est localisé dans l’alignement des ouvrages JTR2, JTR3, JTR18, JE77 et de la source de Tridaine, à proximité des failles longitudinales de Sainte Anne et de la Boverie.

230

tre VI : Conclusions générales

Les débits spécifiques de ces ouvrages, déduits des résultats dessai de pompage de courte durée, sont élevés (3 à 60 m³/h.m). Ce fait constitue une première indication de leur potentielle efficacité en cas dexhaure lié à lapprofondissement de la carrière de la Boverie. Néanmoins, à léchelle des lentilles, la réelle efficacité de ces ouvrages ne peut être vérifiée que par la réalisation dessais de pompage de longue durée.

Selon lanalyse des chroniques piézométriques et les résultats dessais de traçage (EWTS, 2011), le piézomètre JTR18, implanté en bordure nord de la fosse dextraction, constitue un ouvrage hydrogéologiquement bien connecté au système de Tridaine. Ce site présente des caractéristiques favorables à la mise en place dun dispositif dexhaure.

Dans le cadre des travaux de modélisation réalisés par le groupe dHydrogéologie et Géologie de lEnvironnement du Département ArGEnCo (ULg), plusieurs tests prédictifs de scénarii quantitatifs de gestion des eaux souterraines liés à l'approfondissement de la carrière de la Boverie ont été réalisés à laide du code de calcul SUFT3D.

Les simulations de pompage, au piézomètre JTR18 uniquement ou aux piézomètres JTR17 et JTR18 simultanément, ont démontré que, sur base des hypothèses de modélisation choisies, il était possible, en pompant à un débit de lordre de 160 m³/h, de rabattre de manière importante (~20 mètres en 13 mois) et homogène le niveau deau, au droit de la carrière, sans augmenter fortement les flux en provenance des formations géologiques entourant les lentilles calcaires (ArGenCo, 2012). Remarquons que la vitesse de rabattement est fortement influencée par la porosité réelle du milieu et son hétérogénéité spatiale.

Selon ces mêmes simulations, il est ensuite possible de stabiliser le rabattement sous le niveau dexploitation de la carrière en diminuant le débit de pompage à une valeur équivalant au débit moyen de la source de Tridaine soit 103 m³/h (ArGenCo, 2012). Lamplitude des fluctuations piézométriques de la nappe stabilisée, liées aux variations naturelles, notamment saisonnières, de la recharge, est estimée à une dizaine de mètres. Notons que cette amplitude sera certainement fortement dépendante de la porosité du milieu.

Sur base des résultats du modèle, et sous les conditions de modélisation définies, il est possible dassurer un débit de pompage dau moins 100 m³/h permettant, non seulement, de satisfaire de manière continue, mais également, de sécuriser lapprovisionnement en eau de lAbbaye Saint Remy et de la ville de Rochefort (demande cumulée de lordre de 70 m³/h).

Il conviendra bien entendu de valider le modèle ou daméliorer la calibration par des mesures faites lors de réels essais de pompage de longue durée. Le JE77 pourrait servir à un tel essai, bien que limité en débit (cf. chapitre V).

231

tre IV : Résultats

Dans le cas où un ouvrage ne peut assumer seul un débit dexhaure de lordre de 160 m³/h, le débit pompé peut être réparti sur plusieurs ouvrages. Ce cas de figure a été simulé en répartissant uniformément un débit pompé de 160 m³/h sur les piézomètres JTR17 et JTR18, respectivement implantés au sein de la lentille de lArche et de la lentille du Lion. Selon les résultats de la modélisation, cette configuration engendre également un rabattement de 20 mètres à 30 mètres généralisé aux deux lentilles calcaires.

Il convient de souligner que lensemble de ces observations est basé sur les résultats du modèle numérique conçu à une échelle régionale (plateau du Gerny). La représentation de lhétérogénéité des formations géologiques y est relativement limitée. La conception dun modèle local, à léchelle des lentilles calcaires (travaux en cours – ULg), devrait offrir un outil à temps de calcul court, intégrant plus dhétérogénéités du système, pouvant constituer un outil de gestion des volumes deau souterraine lors de lapprofondissement de la carrière de la Boverie.

Notons également que les ouvrages implantés, à ce jour, au niveau des sites présentés comme idéaux dans le cadre de travaux dexhaure sont actuellement sous-dimensionnés par rapport aux conditions de pompage nécessaires telles que décrites ci-dessus. La mise en place dun dispositif dexhaure nécessitera dès lors la réalisation de nouveaux ouvrages.

Dun point de vue qualitatif, leau de la source de Tridaine possède, quelles que soient les conditions hydrologiques, un faciès hydrochimique de type «bicarbonaté calcique légèrement magnésien» typique des écoulements souterrains en milieu calcaire. La concentration en nitrates de leau de la source de Tridaine est stable (~20 mg/l) et donc inférieure à la norme de potabilité (Moniteur belge, 2004).

Une analyse de la distribution des concentrations en sulfates au sein des lentilles calcaires a permis de constater que leau débitée à la source de Tridaine résulte dun mélange entre des volumes deau très sulfatée et peu sulfatée. Des eaux peu sulfatées en provenance de la lentille de lArche senrichissent en sulfates lors de leur déversement vers la lentille du Lion via les niveaux schisteux riches en sulfures interstratifiés des Membres de la Boverie et de Bieumont. Cette masse deau sulfatée est ensuite diluée par des volumes deau peu sulfatés en provenance de la partie amont de la lentille du Lion, générant une eau de concentration intermédiaire à la source de Tridaine.

La concentration moyenne en sulfates à la source de Tridaine, calculée sur base des résultats danalyse chimique collectés entre 2006 et 2011 est de 101 mg/l. Les concentrations minimale et maximale mesurées durant cette période sont respectivement de 55 mg/l et de 142 mg/l.

232

tre IV : Résultats

Le piézomètre JTR18 offrant, en cas dexhaure, les meilleurs atouts dun point de vue quantitatif, diverses analyses ont été effectuées sur cet ouvrage afin de préciser ses caractéristiques qualitatives. Actuellement, le faciès hydrochimique global de leau prélevée dans cet ouvrage équivaut à celui de la source de Tridaine, ce qui signifie que les éléments chimiques majeurs y sont présents en proportions équivalentes. La teneur en sulfates y est néanmoins inférieure à celle de la source de Tridaine (< 50 mg/l). Cela sexplique par le fait que le JTR18 est actuellement implanté à lamont de la zone de déversement de la nappe contenue dans la lentille de lArche vers la lentille du Lion, et par conséquent, à lamont de la zone de mélange des eaux souterraines.

En cas dexhaure, louvrage JTR18 sera lexutoire de lensemble du système hydrogéologique constitué par les deux lentilles calcaires et les niveaux schisteux riches en sulfures interstratifiés. Etant, par conséquent, positionné à laval de lensemble du système et de la zone de mélange, les eaux pompées au sein de cet ouvrage devraient alors présenter, à long terme, une signature chimique a priori relativement proche de celle de la source de Tridaine.

Néanmoins, la distribution et la richesse en minéralisations sulfurées au sein du massif nétant connues que de manière ponctuelle (via les forages), lintensité des processus doxydation des sulfures liée au dénoyage progressif du substratum rocheux et la prédiction des concentrations en sulfates lors de travaux dexhaure constituent des paramètres difficilement évaluables.

Sil était nécessaire, durant la période dexhaure, de diminuer la concentration en sulfates au sein du Membre du Lion, un pompage dans le Membre de lArche pourrait être envisagé de manière à inverser le gradient piézométrique entre les deux lentilles calcaires et, par conséquent, supprimer le flux deau souterraine au travers des membres de la Boverie et de Bieumont et donc, lenrichissement en sulfates des eaux pompées au JTR18.

En ce qui concerne les concentrations en nitrates, toutes les teneurs mesurées jusquici sont inférieures à la valeur de 50 mg/l imposée en Région wallonne (Moniteur belge, 2004) pour les eaux potabilisables. De plus faibles concentrations en nitrates (< 10 mg/l), observées localement, semblent liées à un processus naturel de dénitrification induit par le caractère captif des nappes deau souterraines sollicitées par les ouvrages concernés. Limpact de travaux dexhaure sur lévolution des teneurs en nitrates est difficilement prévisible. La réduction des temps de séjour de leau dans le milieu souterrain pourrait modifier les processus naturels de dénitrification décrits. Un comportement préventif est dès lors souhaitable. Il est recommandé :

-

-

Deffectuer un rabattement progressif de la nappe dans les lentilles calcaires conditionné par un suivi régulier de la qualité des eaux ; De limiter les contaminations diffuses dorigine superficielle.

233

tre VI : Conclusions générales

La stabilité dans le temps du faciès hydrochimique (eaux bicarbonatées calciques légèrement magnésiennes) mais aussi des caractéristiques physiques (température, turbidité et conductivité électrique) de leau de Tridaine indique que, malgré des vitesses de transit élevées dans la nappe, les eaux infiltrées sont suffisamment tamponnées, assurant ainsi une protection naturelle de la nappe. Le recoupement éventuel de conduits karstiques lors de lapprofondissement de la carrière pourrait altérer cette protection.

Lanalyse piézométrique et les mesures de débits réalisées dans le cadre de cette étude ont démontré quun processus dexhaure amènerait le ruisseau de lEntre-deux-Falleux, qui traverse lextrémité nord-est de la lentille du Lion, en situation perchée et infiltrante de manière permanente. Ce ruisseau participe de manière non négligeable à lalimentation de la nappe. Son débit moyen dinfiltration a été estimé à 21 m³/h. Ce processus dinfiltration ne semble pas avoir actuellement dimpact sur la qualité de la source de Tridaine. Cependant, la permanence du caractère perché de ce ruisseau pourrait amplifier le degré dactivation des phénomènes karstiques localisés au niveau du talweg au risque daugmenter lapport en eau dorigine superficielle au sein du système.

Vu limportance du débit deau de surface infiltré au niveau du talweg de lEntre- deux-Falleux, celui-ci devra faire lobjet dune attention particulière tant au niveau quantitatif que qualitatif. Un monitoring adapté du ruisseau est vivement conseillé. En cas de problème qualitatif, les actions suivantes seront envisagées :

xMise en œuvre de mesures agro-environnementales ciblées au droit de la zone de prévention et du bassin versant ; xTravaux d’étanchéisation du lit du ruisseau sachant que ces derniers limiteraient la recharge de la lentille du Lion.

Sur base de l’ensemble des informations collectées dans le cadre de cette étude, un approfondissement de la carrière de la Boverie sous le niveau de la nappe d’eau souterraine, tout en garantissant un approvisionnement en eau à l’Abbaye et à la ville de Rochefort, équivalant, tant en quantité qu’en qualité, à la situation actuelle est théoriquement faisable. Notons toutefois que, les caractéristiques et processus chimiques de la nappe variant spatialement et temporellement dans les conditions actuelles et naturelles, il est difficile de prévoir l’ampleur des variations de la qualité chimique de la nappe au droit d’un nouveau point de prélèvement (site JTR18). En conséquence, les vérifications et précautions suivantes sont de mise:

Avant tout commencement des travaux d’exhaure :

xVérification de la faisabilité technique d’un pompage à débit élevé (~160 m³/h) à partir d’un seul ou plusieurs ouvrages et vérification expérimentale des résultats de modélisation des scénarii quantitatifs par la mise en œuvre d’un essai de pompage de longue durée. Celui-ci serait couplé à un prélèvement d’échantillons en vue d’analyses chimiques (notamment les sulfates et les nitrates), bactériologiques et des pesticides.

234

Pendant les travaux dexhaure :

x

x

x

x

x

x

x

x

tre VI : Conclusions générales

Définition dune zone de prévention autour de la partie calcaire du talweg du ruisseau de lEntre-deux-Falleux, maintien du monitoring de débit et, si nécessaire, travaux détanchéisation du talweg ; Maintien dun dispositif de monitoring piézométrique au sein des lentilles calcaires et des formations environnantes avec une attention particulière sur déventuelles inversions de gradient piézométrique au sein des unités géologiques suspectées dêtre en relation, même de façon limitée, avec le système de la Lomme, notamment le Membre de Bieumont et lextrémité sud- ouest de la lentille calcaire du Membre de lArche. Le réseau de piézomètres est à définir sur base des résultats de lessai de pompage de longue durée ; Vérifier linfluence du pompage dexhaure sur le niveau de la nappe deau souterraine de la Formation de Neuville par un monitoring piézométrique de louvrage JTR15 ou dun ouvrage équivalent ; Assurer un dénoyage progressif du substratum calcaire alternant des phases transitoires et des phases de stabilisation de la nappe deau souterraine et accompagner ce phasage de simulations numériques régulières à laide dun outil de gestion des volumes deau souterraine, à temps de calcul court, intégrant au mieux les hétérogénéités du système (modèle local développé par le laboratoire ArGenCo - ULg) ; Malgré 60 ans dexploitation de la roche par la carrière de la Boverie, la qualité de leau souterraine a toujours été maintenue. Afin de préserver la qualité de leau pompée, les précautions dusage impliquant que le niveau de la nappe deau souterraine soit au moins 10 mètres plus bas que le plancher dexploitation doivent être maintenues. Le débit dexhaure pompé en phase de stabilisation de la nappe devra donc être géré en conséquence ; Assurer un contrôle régulier des caractéristiques chimiques de leau dexhaure notamment en ce qui concerne la concentration en ions sulfates et nitrates ; Equiper, dun système de pompage, un ouvrage implanté au sein du Membre de lArche de manière à pouvoir générer une inversion de gradient piézométrique entre les lentilles calcaires et, par conséquent, interrompre les flux écoulés au travers des Membres argileux riches en sulfures de la Boverie et de Bieumont en cas daugmentation excessive de la concentration en sulfates au sein des eaux dexhaure ; Mettre en place des dispositifs de pompage de remplacement pour pallier à un éventuel déficit quantitatif et/ou qualitatif de lalimentation en eau de la ville de Rochefort et de lAbbaye Saint-Remy.

Fait à Namur, le 21 juin 2012.

B ONNIVER I.H ALLET V.M EUS P H .

235