Pièce
Biblio_RP-69473-FR.pdf · 3 386 mots · du marché « Accord cadre pour investigations, expertises et études techniques : voirie, géotechnique, chaussées et ouvrages d'art », dossier de consultation officiel.
Rapport d’expertise :
Recommandations pour déterminer
l’impact potentiel d’un forage sur
une nappe alimentant les rivières
en Loire-Atlantique
BRGM/RP-69473-FR
Janvier 2020
Cadre de l’expertise :
Appuis aux administrations ☐ Appuis à la police de l’eau ☒
Date de réalisation de l’expertise : septembre-décembre 2019
Localisation géographique du sujet de l’expertise : Loire-
Atlantique
Auteurs BRGM : Pierre Chrétien
Demandeur : Bryan Henning, DDTM 44
Le système de management de la qualité et de l’environnement du BRGM est certifié par AFNOR
selon les normes ISO 9001 et ISO 14001. Contact : qualite@brgm.fr
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prenantes de la présente expertise.
susceptible de compromettre l’indépendance et l’impartialité du BRGM dans la réalisation
de cette expertise.
Ce document a été vérifié et approuvé par :
Vérificateur :
Approbateur :
Nom : Emmanuelle Rouxel
Nom : Alexander Norie
Hydrogéologue régionale
Directeur régional Pays-de-la-Loire :
Date : 13/01/2020
Date : 17/01/2020
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AFNOR selon les normes ISO 9001 et ISO 14001.
Mots-clés : expertise, appuis aux administrations, impact, eau surface, prélèvement,
forage, soutien étiage, Loire-Atlantique, Pays-de-la-Loire.
En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante :
Chrétien P. (2020) – Recommandations du BRGM pour déterminer si un forage impacte
une nappe contribuant au débit d’un cours d’eau. Rapport final. BRGM/RP-69473-FR, 18
p., 2 ill., 1 tabl.
© BRGM, 2020, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans
l’autorisation expresse du BRGM.
Recommandations pour déterminer si un forage impacte une nappe alimentant un cours d’eau
Sommaire
1. Introduction .......................................................................................................................................... 4
1.1. RAPPEL RÉGLEMENTAIRE ......................................................................................................... 4
1.1.1. Le SDAGE Loire-Bretagne .......................................................................................................... 4
1.1.2. L’arrêté cadre « sécheresse » (ACS) du département de Loire-Atlantique ................................ 6
1.2. NAPPE CONTRIBUANT À L’ALIMENTATION D’UN COURS D’EAU ........................................... 6
1.2.1. Aquifères alluviaux ...................................................................................................................... 6
1.2.2. Aquifères sédimentaires des bassins d’effondrement ................................................................. 7
1.2.3. Aquifères de socle ....................................................................................................................... 7
2. Protocole proposé pour vérifier l’absence de relation entre un prélèvement et une nappe
contribuant à l’alimentation d’un cours d’eau .................................................................................. 8
2.1. TRAVAUX DE FORAGE ................................................................................................................ 8
2.1.1 Cas des nouveaux forages (nouveaux prélèvements) ................................................................ 8
2.1.2 Cas des forages existants à régulariser ...................................................................................... 8
2.2. ESSAI DE NAPPE LONGUE DUREE ............................................................................................ 8
2.2.1 Piézomètres de contrôle .............................................................................................................. 8
3. Bibliographie ...................................................................................................................................... 10
4. Déclaration ......................................................................................................................................... 11
Liste des illustrations
Illustration 1 : carte des bassins et des axes concernés par les dispositions 7B-2 et 7B-3 .............................. 6
Illustration 2 : schéma conceptuel des aquifères de socle (R. Wyns, 1998 et 2004) ........................................ 7
Liste des tableaux
Tableau 1 : fréquence d’enregistrement du rabattement pendant l’essai longue durée ................................... 9
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Recommandations pour déterminer si un forage impacte une nappe alimentant un cours d’eau
1. Introduction
La DDTM 44 et la DDT 49 souhaitent s’appuyer sur un protocole partagé pour « vérifier l’absence de relation
entre un prélèvement et les nappes souterraines contribuant à l’alimentation des cours d’eau ou des zones
humides ».
La DDTM 44 a donc sollicité le BRGM pour qu’il propose, dans le cadre de ses missions d’appuis aux
administrations, un protocole destiné à déterminer si un forage capte une nappe contribuant à l’alimentation
des cours d’eau ou des zones humides.
L’expertise s’inscrit dans le cadre des missions d’Appui aux Administrations menées par le BRGM au titre de
l’année 2019.
1.1. RAPPEL RÉGLEMENTAIRE
1.1.1. Le SDAGE Loire-Bretagne
Les dispositions 7B-2 et 7B-3 du Schéma directeur d’aménagement et de gestion des eaux 2016-2021 du
bassin Loire-Bretagne édictent les règles encadrant les prélèvements à l’étiage dans certains milieux, et
notamment dans les « nappes souterraines contribuant à l’alimentation des cours d’eau ou des zones
humides ».
Disposition 7B-2 : Bassins avec une augmentation plafonnée des prélèvements à l’étiage pour prévenir
l’apparition d’un déficit quantitatif
Sur tous les bassins non classés en zone de répartition des eaux (ZRE) et non visés par l’une des dispositions
7B-3 ou 7B-4), le Sage peut définir l’augmentation possible des prélèvements en période d’étiage, après
réalisation d’une étude HMUC1.
Dans les bassins concernés et pour les prélèvements autres que ceux destinés à l’alimentation en eau potable
ou à la sécurité civile, cette augmentation est plafonnée à la valeur de lame d’eau* figurant dans le tableau
des objectifs de quantité aux points nodaux 2 afin de prévenir l’apparition d’un déséquilibre entre la ressource
et les besoins en eau.
Les services de police des eaux prennent en compte les prélèvements nets, qui intègrent les volumes restitués
dans le même cours d’eau ou la même nappe phréatique à une position donnée (position du point de rejet des
volumes restitués). Ils veillent également à éviter une concentration de pression de prélèvements sur certaines
parties des sous-bassins qui serait préjudiciable à l’atteinte du bon état des eaux.
Sont concernés les prélèvements dans les cours d’eau et leurs annexes, dans les sources et dans les nappes
souterraines contribuant à l’alimentation des cours d’eau ou des zones humides.
Les prélèvements dans les axes réalimentés objets de la disposition 7B-5 sont exclus de la présente
disposition.
Disposition 7B-5 : Bassins avec un plafonnement, au niveau actuel, des prélèvements à l’étiage pour
prévenir l’apparition d’un déficit quantitatif
Dans les secteurs où les étiages naturels sont sévères et ne doivent pas être aggravés par une augmentation
de prélèvements en dehors de la période hivernale, ainsi que dans les secteurs faisant déjà l’objet de
1 Hydrologie, milieux, usages, climat. Voir glossaire du SDAGE pour plus d’informations.
2 On entend par point nodal « les principaux points de confluence du bassin et (les) autres points
stratégiques pour la gestion de la ressource en eau potable ». Voir glossaire du SDAGE pour plus
d’informations.
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Recommandations pour déterminer si un forage impacte une nappe alimentant un cours d’eau
prélèvements importants à l’étiage sans qu’un déséquilibre soit encore avéré, le classement en zone de
répartition des eaux n’est pas justifié. Les prélèvements à l’étiage, autres que ceux destinés à l’alimentation
en eau potable ou à la sécurité civile, sont globalement plafonnés à leur niveau actuel (maximum
antérieurement prélevé).
La mise en place d’une gestion coordonnée des prélèvements est recommandée pour contribuer à une
utilisation plus rationnelle de l’eau et au développement éventuel d’usages nouveaux sans augmentation du
prélèvement global.
Pour tous les usages, sont recherchées et mises en œuvre les mesures permettant ou incitant à la réduction
des prélèvements hors de la période hivernale. Le SAGE peut fixer des objectifs de réduction par usage.
Sont concernés les prélèvements dans les cours d’eau et leurs annexes, dans les sources et dans les nappes
souterraines contribuant à l’alimentation des cours d’eau ou des zones humides.
Dans la région Pays-de-la-Loire, les bassins concernés sont les suivants :
Bassin de la Vilaine à l’exception de l’axe mentionné en 7B-5 ;
Bassin de l’Oudon ;
Bassins Logne, Boulogne, Ognon, Grand Lieu ;
Bassins de l’Auzance, de la Vertonne et des petits côtiers vendéens jusqu’au bassin du Lay ;
Bassins de la Vie et du Jaunay ;
Iles d’Yeu et de Noirmoutier ;
Bassin de la Sèvre Nantaise ;
Bassins Layon-Aubance ;
Bassins Evre-Thau ;
(Les bassins en gras sont partiellement situés en Loire-Atlantique).
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Illustration 1 : carte des bassins et des axes concernés par les dispositions 7B-2 et 7B-3
1.1.2. L’arrêté cadre « sécheresse » (ACS) du département de Loire-Atlantique
L’article 3 de l’arrêté cadre portant sur les limitations et les interdictions de prélèvement dans les cours d’eau
et les nappes (« arrêté cadre sécheresse ») du département de la Loire-Atlantique précise que celui-ci
s’applique aux cours d’eau et leur nappe d’accompagnement dans une limite de 100 m de part et d’autre
des cours d’eau ou plans d’eau connectés.
L’article 3 ajoute par ailleurs qu’il revient aux usagers de démontrer la déconnexion de leurs installations
régulières de prélèvement au cours d'eau et à la nappe d’accompagnement. Les études permettant cette
caractérisation sont réalisées sur la base du protocole construit avec les services de l'État.
Les mesures de restriction de l’arrêté cadre ne s'appliquent pas si l'origine de la ressource est déconnectée
du milieu aquatique à l'étiage.
1.2. NAPPE CONTRIBUANT À L’ALIMENTATION D’UN COURS D’EAU
Les aquifères de Loire-Atlantique peuvent être répartis en trois catégories :
1. Les aquifères alluviaux (en particulier celui des alluvions de la Loire) ;
2. Les aquifères sédimentaires des bassins d’effondrement (par exemple Machecoul, Saffré, Grand-Lieu,
Nord-sur-Erdre, Saffré, Campbon, Saint-Gildas-des-Bois, Saint-Sulpice-des-Landes) ;
3. Les aquifères du socle cristallin.
1.2.1. Aquifères alluviaux
Les nappes alluviales sont associées à un cours d’eau et des échanges s’opèrent entre eux.
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1.2.2. Aquifères sédimentaires des bassins d’effondrement
Lorsqu’ils sont libres, ils sont généralement connectés au réseau hydrographique de surface.
En revanche, lorsqu’ils sont captifs, ils ne participent pas à l’alimentation des cours d’eau ou des zones
humides.
1.2.3. Aquifères de socle
S’ils ne constituent pas en volume l’origine principale de l’eau souterraine du département, les aquifères de
socle forment par la superficie qu’ils couvrent la catégorie d’aquifères la plus rencontrée en Loire-Atlantique.
Il a été décrit dans la littérature3 que ces aquifères de socle sont dans le cas général :
des aquifères continus multicouches ;
libres ;
connectés au réseau hydrographique de surface (cours d’eau et zones humides) ;
caractérisés par un niveau piézométrique peu profond.
Ainsi en Loire-Atlantique, sauf exception (nappe captive d’un bassin d’effondrement sédimentaire ou autre cas
particulier localisé), les eaux souterraines sont connectées au réseau hydrographique de surface et
contribuent à l’alimentation des cours d’eau et des zones humides.
Illustration 2 : schéma conceptuel des aquifères de socle (R. Wyns, 1998 et 2004)
3 cf. Lachassage et collab. (2001), Caballero et collab. (2007) et Mougin et collab. (2008).
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Recommandations pour déterminer si un forage impacte une nappe alimentant un cours d’eau
2. Protocole proposé pour vérifier l’absence de relation entre
un prélèvement et une nappe contribuant à l’alimentation d’un
cours d’eau
2.1. TRAVAUX DE FORAGE
Dans cette partie, le protocole proposé vise à obtenir une information fiable et précise concernant les
formations géologiques recoupées et l’équipement des ouvrages considérés.
2.1.1 Cas des nouveaux forages (nouveaux prélèvements)
Un rapport de fin de travaux mentionnera la succession des couches traversées par le forage. Celle-ci sera
décrite (lithologie, cote) sur la base de l’analyse des déblais de forages (cuttings – échantillonnage à réaliser
tous les mètres) par un professionnel (géologue, hydrogéologue ou foreur expérimenté). Ce rapport présentera
également l’équipement du forage réalisé (coupe technique détaillée).
En contexte sédimentaire, la réalisation d’une diagraphie de radioactivité naturelle (gamma-ray) réalisée sur
toute la profondeur du forage et avant son équipement permettra de détecter d’éventuels horizons argileux et
d’évaluer leur épaisseur.
2.1.2 Cas des forages existants à régulariser
En cas de régularisation d’un forage existant, si la coupe technique n’est pas connue et le log géologique n’est
pas décrit, il sera exigé :
Une inspection caméra pour identifier les passages crépinés du tubage et qualifier son état ;
Une diagraphie de radioactivité naturelle (gamma-ray) ;
Le pétitionnaire devra en outre démontrer la présence d’une protection adéquate du forage vis-à-vis des
infiltrations d’eaux superficielles et l’absence de risque de mise en relation de deux aquifères (par exemple :
coupe technique originale validée, ou contrôle de cimentation par diagraphie CBL (log sonique)).
2.2. ESSAI DE NAPPE LONGUE DUREE
Le protocole à mettre en œuvre repose principalement sur la réalisation d’un essai de nappe longue durée
destiné à :
1. Déterminer les caractéristiques hydrodynamiques de l’aquifère (transmissivité et coefficient
d’emmagasinement) ;
2. Vérifier l’absence de relation entre le prélèvement et la nappe contribuant au débit d’un cours d’eau.
L’essai de nappe est réalisé à partir du nouveau forage ou du forage faisant l’objet d’une régularisation. Un ou
plusieurs piézomètres de contrôle représentatifs de la nappe libre superficielle sont mis en place afin de
mesurer les variations de la nappe lors du pompage.
Remarque : le suivi des variations du niveau de la nappe alimentant les cours d’eau au droit d’un piézomètre
de contrôle pendant l’essai de nappe constitue la seule véritable nouveauté par rapport à ce que la police de
l’eau exigeait auparavant dans les notices d’incidence des dossiers de forage.
2.2.1 Piézomètres de contrôle
Ils sont représentatifs de la nappe libre superficielle alimentant les cours d’eau ou les zones humides.
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Recommandations pour déterminer si un forage impacte une nappe alimentant un cours d’eau
Leur nombre est apprécié au regard des caractéristiques géologiques et du sens d’écoulement de la nappe
au droit du site. Un réseau de piézomètres est privilégié dès lors que le sens d’écoulement est difficile à
déterminer (horizons fracturés en particulier).
La distance entre le piézomètre de contrôle et le point de prélèvement doit être adaptée au contexte géologique
et à la durée de pompage. En effet, le dossier de déclaration du forage exploité doit démontrer que le
piézomètre de suivi est bien situé dans la zone d’influence théorique du prélèvement. Ce postulat sera vérifié
ultérieurement par le bureau d’études, qui recalculera cette zone d’influence théorique en utilisant les
caractéristiques hydrodynamiques de terrain obtenues par interprétation de l’essai de nappe longue durée.
Il est également envisageable de positionner des piézomètres à proximité des enjeux « eaux superficielles »
identifiés. Parfois, des ouvrages existent à proximité du point de prélèvement. Dès lors que cela est pertinent,
ces ouvrages peuvent être équipés aux mêmes fins que les piézomètres de suivi faisant l’objet du présent
protocole.
Les piézomètres de contrôle doivent être représentatifs de la nappe superficielle :
Leur profondeur est adaptée aux variations piézométriques de la nappe superficielle (effets de
battements).
Ils disposent d’une faible cimentation en tête, afin de capter la zone d’influence, et sont crépinés de la
base de la cimentation jusqu’au fond de l’ouvrage. S’ils sont voués à être remblayés (dans les règles
de l’art) à l’issue de l’essai de nappe, ils sont dispensés de dalle de propreté et capot métallique.
Ils sont équipés d’un enregistreur piézométrique, la fréquence des enregistrements étant adaptée au projet de
prélèvement. Il est généralement conseillé les fréquences suivantes :
Étape du protocole Fréquence d’enregistrement
Au démarrage du pompage (1ère
toutes les minutes
demi-heure)
Phase de stabilisation toutes les 15 minutes
Arrêt du pompage // phase de
toutes les minutes
récupération (ou de remontée)
Tableau 1 : fréquence d’enregistrement du rabattement pendant l’essai longue durée
Si la capacité de stockage de l’appareil le permet, on peut tout-à-fait maintenir une fréquence de quelques
minutes pendant tout l’essai et éviter ainsi une éventuelle erreur d’acquisition pouvant conduire à
recommencer le protocole d’essai.
En cas d’utilisation d’un groupe électrogène, une vigilance particulière devra être assurée pour éviter toute
pollution aux hydrocarbures.
2.2.2 Essai de nappe longue durée
Un délai de 72 h sera respecté entre la fin des travaux de forage et le démarrage de l’essai de nappe.
Le pompage d’essai doit idéalement être réalisé deux fois, en période de basses eaux (mesure de la plus forte
incidence) et en période de hautes eaux (mesure de la connexion des nappes). Il est néanmoins possible de
privilégier une période intermédiaire au cours de laquelle l’irrigation n’est pas encore importante (selon les
conditions climatiques, avril/mai).
Il est réalisé à un débit fixe, identique à celui du débit d’exploitation visé. Il se prolonge jusqu’à ce qu’il permette
d’établir ou d’exclure un lien entre l’aquifère exploité et la nappe superficielle. Dans tous les cas, la durée de
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Recommandations pour déterminer si un forage impacte une nappe alimentant un cours d’eau
pompage n’est pas inférieure à 72 h. Le débit de pompage étant en règle général difficilement maintenu
parfaitement constant pendant l’essai, sa mesure est enregistrée en continu pendant tout l’essai.
La durée de pompage doit être étayée et argumentée dans le dossier descriptif de l’essai de nappe,
notamment en tenant compte des caractéristiques hydrodynamiques théoriques de la nappe et du rayon
d’influence du pompage. La pertinence de la durée de pompage sera vérifiée ultérieurement par les résultats
de l’essai de pompage (caractéristiques hydrodynamiques vérifiées).
Les mesures piézométriques sont, dans chacun des ouvrages (forage + piézomètres) :
débutées au moins 24 h avant le début du pompage ;
poursuivies après l’essai de pompage afin de couvrir la phase de remontée de nappe (récupération).
La fréquence d’enregistrement de la descente et de la récupération dans le forage suit les mêmes règles que
celles présentées pour le piézomètre de contrôle dans le Tableau 1.
L’évacuation des eaux de forage ne doit pas perturber l’enregistrement des piézomètres, et doit être réalisée
en aval des dispositifs de mesure ou sur un autre bassin versant. Elles ne doivent pas constituer une nuisance
pour les eaux superficielles (turbidité, débit, température, pollution…).
Les pluies qui surviennent durant l’essai de pompage sont datées, quantifiées et prises en compte dans
l’analyse des essais de pompage.
Le service police de l’eau est informé au moins un mois avant les travaux des dates de début et fin du chantier,
du nom de la ou des entreprises retenues pour l’exécution des travaux de sondages, forages, puits, ouvrages
souterrains et, sommairement, des différentes phases prévues dans le déroulement de ces travaux, y compris
la phase de réalisation de l’essai de pompage.
2.2.3 Rapport de fin de travaux
Le pétitionnaire doit remettre au service instructeur un rapport de fin des travaux qui contient une description
du protocole réellement mis en œuvre, le résultat des pompages d’essais, leur interprétation et l’évaluation de
l’incidence de ces pompages sur la nappe alimentation les cours d’eau ou les zones humides.
Le rapport d’essai doit notamment présenter une comparaison des données d’entrées théoriques avec les
données mesurées (l’objectif est de démontrer la pertinence du dispositif de suivi déployé sur la base des
valeurs théoriques), puis conclure sur la relation entre la nappe exploitée et la nappe superficielle.
3.
4. Bibliographie
CABALLERO Y., WYNS R, MIEHE J.-M., et collab. (2007) - Estimation de la réserve en eau souterraine
participant au soutien d’étiage des rivières, dans le socle granitique de corse. Application au bassin versant
du haut-Rizzanese. Rapport final. BRGM/RP-55121-FR, 105 p.,65 ill,1 ann.
LACHASSAGNE P., WYNS R., BÉRARD P., BRUEL T., CHÉRY L., COUTAND T., DESPRATS J.-F.,
LESTRAT P. (2001) - Exploitation of high-yields in hard-rock aquifers : downscaling methodology combining
GIS and multicriteria analysis to delineate field prospecting zones. Groundwater, vol.39, (4), pp.568-581.
MOUGIN B., ALLIER D., BLANCHIN R., CARN A., COURTOIS N., GATEAU C. PUTOT E., avec la
collaboration de JEGOU J.P., LACHASSAGNE P., STOLLSTEINER P. et WYNS R. (2008) – SILURES
Bretagne – Rapport final – Année 5 - BRGM/RP-56457-FR. 129 p., 37 ill., 7 ann. dont 2 planches.
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5. Déclaration
Le BRGM déclare qu’il n’existe aucun lien d’intérêt :
- entre le BRGM et l’objet ou les différentes parties prenantes de la présente expertise,
- entre les salariés du BRGM qui seront impliqués et l’objet ou les différentes parties
prenantes de la présente expertise,
susceptible de compromettre l’indépendance et l’impartialité du BRGM dans la réalisation
de cette expertise.
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Texte extrait tel quel de la pièce officielle, qui seule fait foi. La mise en page du document d'origine peut différer.