Rapport D'expertise : Avis Sur L'approfondissement De

Rapport d’expertise :

Avis sur l’approfondissement de la carrière de la Garenne de Villedieu

BRGM/RP-63570-FR Mai 2014

Cadre de l’expertise :

Appuis aux administrations  Appuis à la police de l’eau ❑

Date de réalisation de l’expertise : Mai 2014

Localisation géographique du sujet de l’expertise : Tournai-sur-Dive - Orne (61)

Auteur BRGM : Alexandra LAURENT

Demandeur : DREAL Basse-Normandie

Le système de management de la qualité et de l’environnement est certifié par AFNOR selon les normes ISO 9001 et ISO 14001.

Ce rapport est le produit d’une expertise institutionnelle qui engage la responsabilité civile du BRGM.

Ce document a été vérifié et approuvé par :

Approbateur : Date : 04/06/2014

Nom : Benoit Vittecoq Directeur BRGM Basse-Normandie

Vérificateur : Date : 27/05/2014

Nom : Equilbey Edouard

Mots-clés : Expertise – appuis aux administrations – carrière – grès armoricain – ressource en eau souterraine – Tournai-sur-dive - Orne

En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante :

Laurent A. (2014) – Avis sur l’approfondissement de la carrière de la Garenne de Villedieu. Rapport d’expertise. Rapport BRGM/RP-63570-FR. 20 p.

Avis sur l’approfondissement de la carrière de la Garenne de Villedieu

Synthèse

Contexte :

Date de la formulation de la demande d’expertise au BRGM : 21/03/2014

Demandeur : DREAL Basse-Normandie

Situation du sujet (commune, lieu-dit et adresse) : Tournai-sur-Dive – Orne (61)

Nature de l’intervention du BRGM : examen du rapport Geoarmor Environnement, 2013, relatif à une demande de modifications des conditions d’exploitation de la carrière de la Garenne de Villedieu située à Tournai-sur-Dive et avis sur la prise en compte adaptée de l’impact des modifications sur les eaux souterraines.

Recommandations du BRGM :

Les documents examinés et les données mises à disposition paraissent insuffisants pour juger de l’impact de l’approfondissement de l’excavation de 15 m sur les eaux souterraines et de surface.

Les informations relatives aux sondages réalisés par la société Orbello sont à préciser et à déclarer en BSS au titre du code Minier. Des recherches bibliographiques pourraient être approfondies afin d’améliorer la connaissance du site, de comprendre le fonctionnement de l’hydrosystème et ainsi d’évaluer plus précisément l’impact de l’approfondissement de l’excavation sur les eaux souterraines et de surface. Ces informations complémentaires sont relatives (i) à l’ancienne carrière située à Villedieu-lès-Bailleul et (ii) à l’étude d’impact réalisée dans le cadre de la mise en exploitation de la carrière, qui pourrait apporter des informations hydrogéologiques notamment.

Le calcul effectué pour estimer le débit de rejet des eaux d’exhaure est incomplet et trop peu détaillé. Il est recommandé d’estimer un débit futur de rejet des eaux d’exhaure minimum et maximum, à partir des hauteurs de précipitations maximales et minimales. La comparaison des méthodes de calcul de la surface mouillée et celle de la surface en eau, utilisée pour estimer le montant des garanties financières apporterait une information complémentaire.

Pour mieux analyser l’impact de la modification des conditions d’exploitation de la carrière de la Garenne de Villedieu sur les eaux souterraines et sur les eaux de surface, le BRGM propose :

- De mesurer les niveaux piézométriques au droit des sondages et des ouvrages à proximité de façon synchrone, en période de hautes eaux et de basses eaux afin de réaliser une carte piézométrique. Cette information supplémentaire permettrait d’estimer l’impact de l’exploitation sur la surface piézométrique et ainsi d’anticiper l’assèchement des ouvrages mais aussi la hausse du débit d’exhaure. - D’effectuer une analyse physico-chimique complète sur les eaux de fond de fosse pour évaluer l’impact qualitatif actuel de l’exploitation de la carrière et d’analyser au moins le fer et le manganèse dans les eaux d’exhaure, pour prévoir, au cours de l’approfondissement de l’excavation, le recoupement de filons ou le relargage d’oxydes de fer.

Aussi il est recommandé d’évaluer les impacts qualitatifs environnementaux de l’approfondissement de la carrière de 15 m, notamment au vu des risques de pollution de la ressource en eau souterraine.

Les mesures préventives envisagées lors de la demande d’autorisation et les actions adaptées en cours d’activité pour s’assurer de la justesse des hypothèses émises lors de l’état initial sur le fonctionnement de l’hydrosystème devront également être présentées à minima.

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Sommaire

1. Contexte ...... 6

1.1. EXPLOITATION DE LA CARRIERE ...... 6

1.2. REGLEMENTAIRE ET LEGISLATIF ...... 7

2. Situation ...... 8

2.1. GEOLOGIE...... 8

2.2. HYDROLOGIE/HYDROGEOLOGIE ...... 9

2.3. SYSTEME DE CIRCULATION DES EAUX SUR SITE ET A PROXIMITE ...... 11

3. Remarques sur le dossier examiné ...... 12

4. Avis ...... 14

4.1. IMPACTS ...... 14

4.2. CALCULS ...... 14

4.3. ASPECTS QUANTITATIFS ...... 16

4.4. ASPECTS QUALITATIFS ...... 17

5. Recommandations ...... 18

6. Bibliographie ...... 19

7. Annexes ...... 20

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Liste des illustrations

Figure 1 : Tableau des phases d’exploitation d’après l’arrêté du 28/07/2003 ...... 6

Figure 2 : Tableau des phases d’exploitations, d’après la demande de modification des conditions d’exploitation de la carrière de la Garenne de Villedieu ...... 6

Figure 3 : Coupe géologique de la campagne de Trun SSW – NNE, source : carte géologique (Ménillet, 1994) ...... 8

Figure 4 : Légende de la coupe géologique de la campagne de Trun (Ménillet, 1994) ...... 8

Figure 5 : Localisation du piézomètre (1776X0023/P, carré bleu) le plus proche de la carrière de la Garenne de Villedieu (source : ADES) ...... 9

Figure 6 : Chronique piézométrique sur la période 2007-2014, au piézomètre 01776X0023, situé à Ommeel dans l’Orne (source : ADES) ...... 10

Figure 7 : Carte piézométrique de la DREAL (mise à jour Janvier 2014) ...... 10

Figure 8 : Schéma récapitulatif du circuit des eaux sur le site (source : Geoarmor environnement)...... 11

Figure 9 : Photo de la carrière en activité de la Garenne de Villedieu (à droite) et de la carrière abandonnée située à Villedieu-lès-Bailleul (à gauche) (source : GoogleEarth) ...... 13

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1. Contexte

1.1. EXPLOITATION DE LA CARRIERE

La Société ORBELLO Granulats Normandie (N°Siret : 34436471600078) exploite, à ciel ouvert par abattage de la roche à l’explosif, les grès armoricain de la carrière de la Garenne de Villedieu située à Tournai-sur- Dive dans l’Orne. Les granulats produits sont essentiellement destinés aux chantiers de travaux publics. L’autorisation d’exploitation de la carrière de la Garenne de Villedieu (arrêté du 28/07/2003), transférée à la société ORBELLO dans l’arrêté préfectoral du 09/10/2013, porte sur :

- Une superficie totale de 9.58 ha, dont 6.7 ha environ consacrés aux extractions - Une durée de 30 ans (à partir du 28/07/2003) - Une production maximale de 250 000 tonnes par an - Une cote minimale d’extraction de 90 m NGF

Le rejet des eaux est autorisé dans le ruisseau qui reçoit la « Doucette » et qui alimente la Dives. Les eaux canalisées rejetées dans le milieu naturel doivent respecter certaines prescriptions (arrêté du 28/07/2013), dont :

- pH compris entre 5.5 et 8.5 - débit journalier maximal de 250 m3/j - débit horaire maximal est de 50 m3/h

Dans l’arrêté du 28/07/2003, six phases quinquennales ont été définies :

Phases T+10 ans T+15 ans T+20 ans T+25 ans T+30 ans T0 = 2003 2009-2013 2014-2018 2019-2023 2024-2028 2029-2033 Cote Augmentation Augmentation Augmentation Cote minimale : Actions minimale : 90 de surface à la de surface à la de surface à la 105 m NGF m NGF cote 90 m NGF cote 90 m NGF cote 90 m NGF Figure 1 : Tableau des phases d’exploitation d’après l’arrêté du 28/07/2003

Par rapport au plan de phasage défini dans le tableau ci-dessus, l’état actuel de la carrière de la Garenne de Villedieu correspond davantage à la phase T+20ans (cf. tableau ci-dessus) qu’à la phase T+10ans initialement prévue. C’est pourquoi la société ORBELLO a fait une demande de modifications d’exploitation de la carrière, contenant notamment :

- une modification du plan de phasage (approfondissement à la cote 75 m NGF) - une augmentation du débit de rejet d’exhaure. La société Orbello demande l’autorisation de rejeter un débit journalier moyen de 550 m3/j et un maximum de 828 m3/j, limite maximale fixée par le SDAGE 2010-2015 Seine-Normandie - une actualisation du montant des garanties financières

Le nouveau plan de phasage proposé par la société ORBELLO correspond au plan défini dans le tableau ci- dessous :

Phases T+10 ans T+15ans T+20 ans T+25 ans T+30 ans T = 2003 2009-2013 2014-2018 2019-2023 2024-2028 2029-2033 Etat actuel Cote Augmentation Augmentation Augmentation Actions (~T20, arrêté du minimale : 75 surface à la cote surface à la cote surface à la cote 28/07/2003)) m NGF 75 m NGF 75 m NGF 75 m NGF Figure 2 : Tableau des phases d’exploitations, d’après la demande de modification des conditions d’exploitation de la carrière de la Garenne de Villedieu

Le nouveau phasage proposé pour la période 2014 - 2033 prévoit un approfondissement de la carrière à la cote 75 m NGF sur une surface allant de 2.5 à 6.7 ha.

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Le calcul des garanties financières permettent d’anticiper d’éventuelles difficultés financières, ainsi que la remise en état du site par la société Orbello. Les garanties financières ont été redéfinies en prenant en compte les modifications des conditions d’exploitation de la carrière.

Un montant est ainsi calculé pour chaque phase en fonction :

- de la surface d’emprise des infrastructures - de la surface en chantier (découverte et exploitation) - de la surface en eau.

Ainsi, selon les calculs présentés dans le rapport de demande de modification des conditions d’exploitation, en fin d’exploitation (T+30 ans), la surface en exploitation serait de 7.47 ha et la surface en eau serait de 6.54 ha.

1.2. REGLEMENTAIRE ET LEGISLATIF

La carrière de la Garenne de Villedieu se situe dans le bassin versant de la Dives. La carrière de la Garenne de Villedieu est implantée au droit de la masse d’eau souterraine HG308 – Bathonien-Bajocien de la plaine de Caen et du Bessin, et proche (< 1 km) de la masse d’eau souterraine HG502 - Socle du bassin versant de la Seulles et de l’Orne. Les fiches de ces deux masses d’eau souterraine sont présentées en Annexe 2.

Aucun SAGE (Schéma d’aménagement et de gestion de l’eau) n’est mis en place sur le bassin versant de la Dives, en revanche le SDAGE (Schéma directeur d’aménagement et de gestion des eaux) 2010-2015 du bassin de la Seine et des cours d’eau normands s’applique au droit de la carrière de la Garenne de Villedieu.

Le schéma départemental des carrières (SdC) de l’Orne, approuvé en 1999, est en cours de révision. Dans sa première version, il est écrit que les autorisations accordées devront être compatibles avec le présent schéma. Les décisions qui seront prises ne devront pas remettre en cause les options fondamentales qu’il fixe, à savoir notamment les équilibres environnementaux à préserver.

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2. Situation

2.1. GEOLOGIE

La Société ORBELLO Granulats Normandie exploite, à ciel ouvert par abattage de la roche à l’explosif, les grès armoricains de la carrière de la Garenne de Villedieu située à Tournai-sur-Dive dans l’Orne. La carrière de la Garenne de Villedieu (référencée en BSS : 01175X0020/CA) recoupe les formations calcaires du Bajo- Bathonien sus-jacentes aux grès armoricains (quartzite ordovicienne). La carrière est implantée dans la zone Bocaine, le synclinal le plus long (Granville à Tournai-sur-Dive en passant par Falaise). Les couches les plus dures des synclinaux paléozoïques (grès armoricains et grès de May) constituent des paléo-reliefs (ou zones d’écueils), qui font office de barrage. A leur voisinage les séries calcaires sont très condensés (Bajocien-Bathonien). La coupe géologique de la campagne de Trun (Figure 3 et Figure 4) représente les écueils de la zone bocaine au voisinage de Tournai-sur-Dives.

Figure 3 : Coupe géologique de la campagne de Trun SSW – NNE, source : carte géologique (Ménillet, 1994)

Figure 4 : Légende de la coupe géologique de la campagne de Trun (Ménillet, 1994)

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La cote du terrain naturel varie entre 144 m NGF au sud et 133 m NGF au nord du site.

2.2. HYDROLOGIE/HYDROGEOLOGIE

La carrière de la Garenne de Villedieu est situé en amont d’une source, d’où le cours d’eau de l’étang des Marettes (BDCarthage) part pour rejoindre la Dives, fleuve côtier de Basse-Normandie.

Aucun captage d’eau potable actif n’est recensé sur la commune et aucun SAGE n’a été mis en place sur le bassin versant de la Dives.

Une station hydrométrique, suivie par la DREAL, est située sur la Dives en amont de la carrière de la Garenne de Villedieu à St-Laurent-sur-Dive (I2001010), avec un débit moyen annuel de 0.46 m3/s. Un point de calcul hydrométrique (valeurs établies par corrélation, DREAL) est localisé en aval de la carrière à Ommoy (I2011029), avec un débit moyen annuel de 1.13 m3/s. Les fiches de synthèse de débits caractéristiques, réalisés par la DREAL pour chacune des deux stations, sont présentées en Annexe 1.

17 sondages ont été implantés dans la parcelle au nord de la carrière de la Garenne de Villedieu. Ces sondages n’ont pas été déclarés au titre du code Minier. Les niveaux piézométriques ont été mesurés en novembre 2011 et varient entre 115 et 99 m NGF, respectivement du sud au nord-nord-est. Les ouvrages atteignent quasiment tous les grès armoricains à environ 40 m de profondeur et traversent les formations calcaires (probablement le Bajo-Bathonien) sur une épaisseur d’environ 15 à 20 m, puis ce qui semble être des grès altérés.

Dans le cadre de ses missions de service public, le BRGM gère un réseau de plus de 1400 piézomètres en France, et suit ainsi les niveaux piézométriques des principaux aquifères en France. Ces données quantitatives sont disponibles sur le site ADES (Accès aux Données sur les Eaux Souterraines). Le piézomètre situé le plus proche de la carrière de la Garenne de Villedieu est situé à environ 10 km à l’est (Figure 5).Il est suivi par le BRGM depuis 2007 et recoupe les calcaires du Bathonien-callovien inférieur.

Figure 5 : Localisation du piézomètre (1776X0023/P, carré bleu) le plus proche de la carrière de la Garenne de Villedieu (source : ADES)

La chronique piézométrique est représentée ci-dessous (Figure 6), le battement de la nappe est de l’ordre de 5 m, avec un niveau piézométrique maximum de 120.45 m NGF, relevé le 12/02/2013 et un niveau piézométrique minimum de 115.5 m NGF, relevé le 03/10/2012.

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Figure 6 : Chronique piézométrique sur la période 2007-2014, au piézomètre 01776X0023, situé à Ommeel dans l’Orne (source : ADES)

D’après les mesures piézométriques réalisées en novembre 2011 par la Société Orbello, la nappe s’écoule du sud-ouest vers le nord-est, suivant globalement la topographie. Les formations calcaires surmontent les grès armoricains, probablement altérés sur les 10 premiers mètres et fracturés et fissurés dans l’horizon inférieur.

La DREAL réalise et met à jour régulièrement une carte, à l’échelle de la Basse-Normandie, des premiers niveaux d’eau rencontrés depuis la surface du sol, soit directement à l’affleurement (plans d’eau, sources, rivières, zones humides), soit sous la surface du sol. L’interpolation est effectuée à l’aide du module VerticalMapper du logiciel MapInfo. La carte piézométrique mise à disposition par la DREAL (janvier 2014) est représentée sur Figure 7.

Figure 7 : Carte piézométrique de la DREAL (mise à jour Janvier 2014)

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La carrière de la Garenne de Villedieu se situe entre les isopièzes 130 et 120 m NGF (Figure 7). Actuellement le fond de fouille de la carrière est à 88 m NGF. L’exploitant souhaite approfondir le fond de fouille à 75 m NGF. Les mesures piézométriques réalisées en novembre 2011 montrent une cote piézométrique au sud de l’ouvrage d’environ 113 m NGF.

2.3. SYSTEME DE CIRCULATION DES EAUX SUR SITE ET A PROXIMITE

Geoarmor environnement, 2013 présente un schéma récapitulatif de la circulation des eaux sur le site, présenté dans le rapport de demande de modification des conditions d’exploitation de la carrière de la Garenne de Villedieu (Figure 8).

Figure 8 : Schéma récapitulatif du circuit des eaux sur le site (source : Geoarmor environnement).

Eaux d’exhaure

D’après l’arrêté du 28/07/2003, le débit du rejet des eaux d’exhaure ne doit pas dépasser 250 m3/j avec un débit horaire maximum de 60 m3/h. Or d’après le suivi du débit moyen journalier depuis 2011 (relevé mensuel du compteur), présenté dans le rapport de Geoarmor environnement, 2013, le débit maximal autorisé est dépassé régulièrement. La moyenne journalière depuis janvier 2011 est de 378 m3/j et au cours de l’année 2013 de 550 m3/j avec un maximum à environ 720 m3/j en février 2013 (d’après la lecture du graphique présenté p25 dans le rapport Geoarmor Environnement, 2013).

Eaux de ruissellement

D’après le rapport de Geoarmor environnement, 2013, les eaux reçues sur le site correspondent aux eaux de ruissellement sur l’excavation et aux eaux souterraines drainées par le front de taille. Ces eaux sont recueillies dans un bassin de décantation et rejetées au nord-ouest du site dans un fossé vers le cours d’eau de l’étang des Marettes.

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Les eaux reçues sur le site sont considérées équivalentes à la pluie efficace (ruissellement+infiltration), la transpiration est estimée nulle, puisque le site est excavé. L’évaporation est également supposée nulle, bien que quelques millimètres d’eau s’évaporent chaque jour. Néanmoins cette hypothèse permet de surestimer la quantité d’eau rejetée plutôt que l’inverse.

La moyenne annuelle des précipitations relevées à Alençon sur la période 1981-2010 est de 746,7 mm, d’après le rapport de Geoarmor environnement, 2013. Le minimum des moyennes mensuelles des précipitations est de 41.7 mm en août et le maximum de 83.5 mm en février. Le débit des eaux de ruissellement sur le site de la carrière est calculé en multipliant la moyenne des précipitations par la surface du site (95 800 m2)

3 ² V Eaux de ruissellement (m ) = Précipitations moy. (mm) x Surface site (m )

3 3 Q Eaux de ruissellement (m /h) = V Eaux de ruissellement (m ) / (Nb jours x 24)

Soit un débit moyen mensuel des eaux de ruissellement compris entre 5.4 et 10.8 m3/h, avec un débit moyen annuel de 8.1 m3/h (ou 196 m3/j).

La hauteur des précipitations maximales n’est pas indiquée dans le rapport.

3. Remarques sur le dossier examiné

Sur la base des documents et des données mises à disposition, les remarques suivantes peuvent être formulées :

 Les sondages de reconnaissance de gisement, réalisés par la société Orbello ne sont pas déclarés en BSS au titre du code Minier. Pour rappel, les données confidentielles déclarées en BSS ne sont pas diffusées au public. Les informations relatives aux sondages réalisés par la société Orbello à préciser en BSS sont : o Localisation de tous les ouvrages o Profondeur des ouvrages o Coupes géologiques détaillées (dont l’état de fissuration de la roche) o Equipements des ouvrages o Précision sur les arrivées d’eau o Mesures piézométriques (cote du repère, cote du sol, date de mesure, …)

Peu d’informations sont reportées dans le rapport sur ces sondages, tous ne sont pas localisés sur une carte. Aucun résultat de sondage ne vient argumenter le dossier.

Aucun élément géologique spécifique du site n’est mentionné, ni cité dans l‘étude hydrogéologique : les coupes géologiques des sondages réalisés ne sont pas jointes en annexe. Les sondages ont-ils déjà reconnus en profondeur les terrains au niveau de l’approfondissement demandé de 75 m NGF ? Une reconnaissance de l’état de fissuration/fracturation des formations a-t-elle été établie ? Des arrivées d’eau sur le front de taille actuel ont-elles été observées ? Des paramètres hydrodynamiques ont-ils été mesurés, calculés ? Ce sont des questions auxquelles les réponses auraient permis de mieux appréhender la connaissance du site, de son hydrosystème et des impacts. Il aurait été intéressant d’avoir une description du contexte géologique spécifique de la carrière.

 Etant donné l’existence d’une ancienne carrière située à Villedieu-lès-bailleul et à proximité de la carrière de la Garenne de Villedieu (Figure 9), il serait intéressant de comparer les données des deux sites, notamment afin de mieux appréhender la cote piézométrique au droit de cette ancienne carrière, les sens d’écoulement, les débits de nappes et les vitesses de remplissage de la carrière après exploitation.

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Figure 9 : Photo de la carrière en activité de la Garenne de Villedieu (à droite) et de la carrière abandonnée située à Villedieu-lès-Bailleul (à gauche) (source : GoogleEarth)

 Geoarmor Environnement a fourni au BRGM le relevé du compteur sur la canalisation d’exhaure, permettant de calculer un débit du rejet des eaux d’exhaure. Le fichier reçu indique un débit maximal rejeté de 849 m3/j en janvier 2011 et de 790 m3/j en février 2013, ce qui diffère des valeurs présentées dans le rapport (maximum de 720 m3/j en février 2013, cf. paragraphe 2.3). Les dépassements réguliers des débits journaliers sont mentionnés dans l’étude. Ils peuvent, semble-t-il, être justifiés en partie par des périodes de fortes précipitations, mais ces dépassements ne sont pas entièrement expliqués. De plus, la valeur de référence considérée est celle du SDAGE de Seine-Normandie (1l/s/ha), mais à partir de quelle valeur de dépassement, le fonctionnement actuel du système pourrait être considéré comme excessif ? Ainsi pour mieux comprendre le fonctionnement de l’hydrosystème, notamment lors d’années plus sèches, il aurait été intéressant de connaître la chronique antérieure des débits de rejet d’exhaure (2003 – 2011).

 Le rapport ne mentionne pas l’étude d’impact réalisée en 2003 pour la demande d’autorisation, ni de l’étude hydrogéologique associée. L’étude ne prend pas en compte les faits constatés et les mesures réalisées depuis le début d’exploitation du site, vieux de 10 ans. Le changement de propriétaire a éventuellement rendu cette tâche difficile. Néanmoins, il aurait été intéressant : o de présenter la compréhension du fonctionnement de l’hydrosystème en 2003 o d’expliciter la méthode de calcul utilisée pour estimer le débit maximal autorisé en 2003. Le débit maximal autorisé pour les eaux d’exhaure est de 250 m3/j. o de lister les mesures préventives définies pour anticiper une pollution ponctuelle (fuites d’hydrocarbures d’un engin en fond de fosse). L’approfondissement de l’excavation nécessite-t-il de revoir ces mesures préventives, puisque la zone saturée est approchée voire atteinte ?

 Les paramètres physico-chimiques (pH, DCO, T°, MES, Hydrocarbures) sont analysés dans les eaux d’exhaure tous les trimestres, or dans le rapport Geoarmor Environnement, 2013 seulement deux mesures sont présentées pour l’année 2013.

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4. Avis

4.1. IMPACTS

Les impacts éventuels sur les eaux souterraines de l’approfondissement d’une carrière sont de plusieurs ordres et ont été énumérés par Gravost, 1988 :

- Hydrodynamiques o abaissement significatif de la cote piézométrique au droit du site o assèchement des ouvrages à proximité de la carrière (ouvrages agricoles et domestiques, absence d’ouvrages pour l’AEP, forages géothermiques (non recensés sur la zone d’étude)) o perturbation des échanges verticaux entre nappes (dans notre cas entre celle des calcaires du Bajo-bathonien et celle des grès armoricain) - Physico-chimique o Augmentation des matières en suspension (MES) (si le débit du rejet augmente) et dégradation de la qualité du cours d’eau o Diminution du pH (précipitation des bicarbonates et des hydroxydes de fer et de manganèse. Ces modifications persistent à l’aval mais s’atténuent assez rapidement, soit par dilution, soit par interaction avec l’aquifère qui impose son faciès chimique aux eaux qui l’imprègnent o Modification de la qualité chimique ou bactériologique des eaux, avec ou sans intervention de polluants - Hydrothermique o Variations de températures engendrées par les carrières dans les nappes souterraines o Influence sur des aménagements en aval : pompe à chaleur sur nappe par exemple o Influence des températures dans les cours d’eau, souvent négligeables par rapport aux fluctuations naturelles de la température dans le cours d’eau - Hydrobiologique o Modification des équilibres biologiques dans les rivières ou dans les carrières (eutrophisation notamment).

L’impact peut également être d’ordre environnemental. En effet la sensibilité aux pollutions de la ressource en eau augmente lorsque la zone saturée est atteinte, d’autant plus si la ressource en eau est exploitée.

Les impacts considérés dans le rapport Geoarmor Environnement, 2013 portent essentiellement sur les aspects quantitatifs. D’une part sur le rejet des eaux d’exhaure et d’autre part sur le niveau piézométrique. Les aspects qualitatifs ne sont pas discutés, ni l’impact environnemental. Des mesures préventives ont dû être définies dans la demande d’autorisation de 2003, le rapport ne les mentionne pas et ne sont pas discutées dans le cadre de la modification des conditions d’exploitation.

4.2. CALCULS

La demande de modification des conditions d’exploitation porte sur une augmentation du débit des eaux d’exhaure. Cette demande est appuyée par un calcul (bilan, formule de Schneebeli) et limité par le SDAGE 2010-2015 Seine-Normandie : le SDAGE préconise en effet un rejet maximal admissible de 1 l/s/ha, soit un débit journalier de 828 m3/j pour la carrière de la Garenne de Villedieu d’une superficie de 9.58 ha.

Ce calcul permet d’estimer un débit « moyen futur » du rejet des eaux d’exhaure, afin de permettre l’exploitation à sec de la carrière, et en considérant un approfondissement de l’excavation de 15 mètres supplémentaires.

En revanche, le calcul effectué ne permet pas d’évaluer un débit minimum et maximum, afin d’anticiper notamment des rejets importants, lors par exemple d’années humides, qui pourraient impacter les eaux de surface.

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Débit des eaux souterraines (ESO) drainées

En considérant que les eaux d’exhaure réunissent les eaux de ruissellement recueillies sur le site et les eaux souterraines drainées, le débit des eaux souterraines drainées a été calculé en soustrayant le débit des eaux de ruissellement au débit des eaux d’exhaure, ou

Q ESO Drainées = Q Rejet Eaux d’exhaure – Q Eaux de ruissellement

Le débit du rejet des eaux d’exhaure a été moyenné sur la période janvier 2011 - octobre 2013, soit une moyenne de 378 m3/j ou 15.7 m3/h. Le débit des eaux de ruissellement, quant à lui, est calculé à partir des précipitations annuelles moyennées sur la période 1981-2010, soit un débit de 8.1 m3/h. Ce qui fait un débit « moyen » des eaux souterraines drainées de 7.6 m3/h (cf. rapport Geoarmor Environnement, 2013).

Or comme discuté au paragraphe 2.3, le débit du rejet des eaux d’exhaure varie entre un minimum et un maximum, respectivement de 200 et 720 m3/j sur la période janvier 2011 - octobre 2013. Le débit des eaux de ruissellement sur le site varie entre 5.4 et 10.8 m3/h par mois, autrement dit

3 3 200 < Q Rejet Eaux d’exhaure < 720 m /j ou 8.3 < Q Rejet Eaux d’exhaure < 30 m /h,

3 5.4 < Q Eaux de ruissellement moyen mensuel < 10.8 m /h, moyenné sur la période 1981-2010

Si on considère que le débit minimum de rejet des eaux d’exhaure (8.3 m3/h) correspond aux périodes de faibles précipitations, et donc du débit des eaux ruissellement minimum (5.4 m3/h), autrement dit

Q ESO Drainées min = Q Rejet Eaux d’exhaure min – Q Eaux de ruissellement min

Q ESO Drainées max = Q Rejet Eaux d’exhaure max – Q Eaux de ruissellement max

Alors d’après le calcul présenté dans le rapport de Géoarmor environnement, le débit des eaux souterraines varie entre 3 et 19 m3/h, avec une moyenne à environ 7.6 m3/h, soit

3 Q ESO Drainées min = 3 m /h

3 Q ESO Drainées max = 19 m /h

3 Q ESO Drainées moy = 7.6 m /h

La formule de Schneebeli, utilisée pour calculer la hausse de débit, fait référence à une surface mouillée (cf. p49 du rapport Geoarmor Environnement, 2013).

Q Eaux souterraines = 2.5 K H x √(S)

Q : débit d’épuisement (m3/s) K : perméabilité (m/s) S : surface mouillée de la fouille (m²) H : rabattement effectué dans la fouille par rapport au niveau initial de la nappe (m)

D’après Schneebeli, 1987, « en calculant la surface mouillée à partir du niveau initial de la nappe, on aura tendance à surestimer légèrement le débit ».

Un calcul de surface en eau est effectué pour estimer le montant des garanties financières en phase T+10 ans (2013) et en phase T+30 ans (2013) (cf. Annexe 2 du rapport Géoarmor Environnement 2013). Cette surface en eau devrait correspondre à la surface mouillée utilisée dans la formule de Shneebeli, puisqu’on souhaite estimer la hausse du débit entre la phase T+10 ans et T+30 ans.

BRGM/RP-63570-FR 15 Avis sur l’approfondissement de la carrière de la Garenne de Villedieu

Or la « surface en eau », calculée pour estimer le montant des garanties financières, en phase T+10 ans (2013) est de 5.53 ha et celle en phase T+30 ans (2029-2033) est de 6.54 ha. Ces surfaces ne correspondent pas à celles proposées dans le calcul du rapport Geoarmor Environnement, 2013 qui sont respectivement pour les mêmes phases 2.5 ha et 3.6 ha.

Le calcul de ces quatre surfaces n’est pas détaillé dans le rapport. Il est nécessaire de préciser dans chaque cas le détail du calcul de ces surfaces, puisqu’elles sont réutilisées par la suite pour estimer la hausse du débit de rejet d’exhaure et par conséquent pour demander l’autorisation de rejeter un débit journalier moyen plus élevé (de 250 m3/j à 550 m3/j).

Estimation de la hausse du débit de rejet des eaux d’exhaure

Il serait nécessaire de refaire le calcul du débit de rejet des eaux d’exhaure en estimant un débit minimum et maximum et pas seulement un débit moyen. En effet la société Orbello demande une autorisation de rejeter un débit maximum de 828 m3/j.

Afin d’avoir une idée, et en reprenant la formule de Schneebeli et le calcul présenté dans le rapport Geoarmor Environnement, 2013 :

√

Surface mouillée (S)

S actuelle (à T10 ans) = 55 300 m² S future (à T30 ans) = 65 400 m²

3 Débit des eaux souterraines drainées : 3 < Q ESO drainées actuel < 19 m /h

3 En appliquant la formule de Schneebeli, on obtient 4 < Q ESO drainées futur < 29 m /h

En ajoutant le débit des eaux de ruissellement (paragraphe 2.3) au débit des eaux souterraines, selon la logique prise pour calculer le débit du rejet des eaux d’exhaure dans le rapport, on obtient alors,

3 3 9.8 < Q Rejet Eaux d’exhaure futur < 40.2 m /h, soit 236 < Q Rejet Eaux d’exhaure futur < 964 m /j

Le débit de rejet des eaux d’exhaure serait donc compris environ entre 230 et 970 m3/j

4.3. ASPECTS QUANTITATIFS

Le calcul effectué pour estimer la hausse du débit de rejet d’exhaure est peu détaillé. Il est effectué en trois temps :

 Dans un premier temps, le débit moyen des eaux souterraines drainées est estimé à environ 7.4 m3/h. Or on montre ci-dessus, qu’en utilisant le même calcul et les mêmes paramètres, le débit des eaux souterraines drainées est effectivement en moyenne de 7.4 m3/h, mais varie entre environ 3 et 19 m3/h.

 Dans un deuxième temps, la hausse du débit des eaux souterraines drainées est estimée à partir de la formule de Schneebeli. D’après Geoarmor Environnement, 2013, « l’approfondissement de 15 m va augmenter le débit d’exhaure de 7.4 à 12.5 m3/h en moyenne », or le débit des eaux souterraines drainées variant entre 3 et 19 m3/h, alors le débit « futur » des eaux souterraines drainées variera entre environ 4 et 29 m3/h.

16 BRGM/RP-63570-FR Avis sur l’approfondissement de la carrière de la Garenne de Villedieu

 Dans un troisième temps, le débit « futur » des eaux d’exhaure est estimé en ajoutant au débit des eaux souterraines drainées, le débit des eaux de ruissellement. D’après Geoarmor Environnement, 2013, « le débit de rejet futur pourra donc atteindre en moyenne 500 m3/j, avec des pointes supérieures […] Ce débit reste bien inférieur à 828 m3/j ».

En reprenant le même calcul mais en estimant un débit minimum et maximum, le débit futur pourrait atteindre un maximum à 970 m3/j. Ces calculs pourraient être précisés en prenant en compte la hauteur maximale des précipitations journalières, notamment sur la période 2011-2013 (cette période correspond à la période de relevés du compteur de la canalisation de rejet des eaux d’exhaure).

Geoarmor Environnement a fourni au BRGM le relevé du compteur sur la canalisation d’exhaure, permettant de calculer un débit des eaux d’exhaure. Le fichier reçu indique un débit maximal rejeté sur la période 2011- 2013 de 849 m3/j en janvier 2011 et de 790 m3/j en février 2013. Ces valeurs pourraient permettre de revoir à la hausse les débits « futur » de rejet des eaux d’exhaure à plus 1100 m3/j. Ainsi, le dispositif d’évacuation des eaux d’exhaure devrait être précisé, et notamment son adéquation avec de tels débits.

Les données piézométriques relevées par la société Orbello ne sont pas présentées dans le rapport. Néanmoins, Geoarmor Environnement a fourni au BRGM les données piézométriques mesurées en novembre 2011, dans les sondages situés au nord de la carrière. Ces données ne permettent pas de déterminer l’impact de l’approfondissement de la carrière sur la surface piézométrique.

Afin d’anticiper les variations de la nappe dues à l’exploitation de la carrière et d’évaluer le débit des eaux souterraines drainées, il serait nécessaire de connaître le rabattement de la nappe d’eau souterraine. Le débit de rejet des eaux d’exhaure suite à l’approfondissement de l’excavation sera ainsi d’autant mieux prévisible.

Le rapport ne mentionne pas l’impact de l’approfondissement de la carrière à la cote 75 m NGF sur la remise en état du site, notamment par rapport à la création d’un plan d’eau.

4.4. ASPECTS QUALITATIFS

Les paramètres physico-chimiques (pH, DCO, T°, MES, Hydrocarbures) sont analysés dans les eaux d’exhaure tous les trimestres, or dans le rapport Geoarmor Environnement, 2013 seulement deux mesures sont présentées pour l’année 2013.

La valeur de DCO en janvier 2013 (DCO = 146 mg/l) dépasse la limite fixée à 125 mg/l par l’arrêté du 28/07/2003. Il est important de noter qu’au même moment, en janvier 2013, les débits de rejet sont au maximum avec un débit d’environ 720 m3/j. Afin d’analyser l’impact qualitatif actuel et d’estimer l’impact futur, il est nécessaire de juger sur des chroniques complètes de mesures (2003 – 2013)

Dans son état actuel, il est possible déjà de connaître aisément par analyse de prélèvement d’eau, l’état physico-chimique des eaux recueillies en fond de fosse et d’en déduire si les recoupements des filons et le relargage d’oxydes de fer ont déjà eu une incidence par rapport aux eaux souterraines environnantes (analyse des ions majeurs, dont le fer et de quelques métaux comme le Mn, As, Pb, Zn, Cu, Cd, Sb, Mo,…).

L’approfondissement de la carrière en accroitra les effets. En plus des premiers effets constatés de manière qualitative, il sera possible d’estimer si l’aggravation du phénomène risque d’être significatif ou pas, et dans l’affirmative quelles mesures permettraient d’en limiter les effets (traitements, suivis…). Les estimations faites devront ensuite être vérifiées par au moins quelques mesures de contrôle en cours de réalisation pour s’assurer que les approximations faites étaient bien nécessaires.

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5. Recommandations

Pour mieux analyser l’impact de la modification des conditions d’exploitation de la carrière de la Garenne de Villedieu sur les eaux souterraines et sur les eaux de surface, le BRGM propose :

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6. Bibliographie

Documents examinés

Geoarmor Environnement, 2013 – Demande de modification des conditions d’exploiter au titre des ICPE (Installations classées pour la protection de l’environnement). Rapport MT/R6528b. Orbello Granulats Normandie : Vitré. 66p.

Geoarmor Environnement, 2014 – Demande de modification des conditions d’exploiter au titre des ICPE (Installations classées pour la protection de l’environnement) – Note complémentaire en réponse au courrier de la DREAL du 21/02/2014. Rapport MT/R6528e. Orbello Granulats Normandie : Vitré. 66p.

Sites internet consultés

BRGM. Carrières & Matériaux – Obervatoire des matériaux [en ligne]. Disponible sur http://materiaux.brgm.fr (consulté le 23/04/2014).

BRGM. SIGES - Système d’information pour la gestion des eaux souterraines en Seine-Normandie [en ligne]. Disponible sur http://sigessn.brgm.fr (consulté le 23/04/2014).

DREAL Basse-Normandie. Eau biodiversité mer et paysages. Disponible sur http://www.basse- normandie.developpement-durable.gouv.fr/eau-et-milieux-aquatiques-r303.html (consulté le 23/04/2014).

DREAL Basse-Normandie. Risques et pollutions – mines et carrières. Disponible sur http://www.basse- normandie.developpement-durable.gouv.fr/mines-et-carrieres-r194.html (consulté le 23/04/2014).

Références bibliographiques

Arnaud L., 2004. Demande d’exploitation d’une carrière sur le territoire de la commune de Feugères (Manche) - Avis hydrogéologique du BRGM. RP-53409-FR. BRGM : Caen. 17p.

Castany G., 1998. Hydrogéologie Principes et méthodes. Dunod : Paris. 237p.

DRIRE Basse-Normandie, 1999, Schéma départemental des carrières de l’Orne. Préfecture de l’Orne. Rapport. 148p.

Gravost M., 1988. Intéractions entre les carrières et les eaux souterraines et superficielles – Bilan des connaissances techniques. Rapport 87 SGN 391 PAC. BRGM : Marseille. 60p.

Le Berre P., 2002. Carrière de Termon à Saint Brice-Brice-de-Landelles (50) – Dossier de demande de renouvellement et d’autorisation d’extension de carrière – Tierce expertise hydrogéologique du dossier réalisé par le Bureau d’études « Géoarmor ». RP-51993-FR. BRGM : Rennes. 22p.

Ménillet F., Gonzalès G., Kuntz G., Rioult M., Havlicek P., Lebret P., 1994 – Carte géologique de la France (1/50 000), feuille Vimoutiers (177). Orléans : BRGM.

Ménillet F., Rioult M., 1994, Notice explicative, carte géologique de la France (1/50 000), feuille Vimoutiers (177). Orléans : BRGM, 91 p.

Pannet P., 2013, Révision des Schémas Départementaux des Carrières : Cartographie de la ressource disponible. Région Basse-Normandie. Rapport BRGM/RP-61558-FR. BRGM : Caen. 90 p.

Schneebeli G., 1987. Hydraulique souterraine. Eyrolles : Paris. 354p.

BRGM/RP-63570-FR 19 Avis sur l’approfondissement de la carrière de la Garenne de Villedieu

7. Annexes

Annexe 1 : Fiche de synthèse de débits caractéristiques

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22 BRGM/RP-63570-FR Avis sur l’approfondissement de la carrière de la Garenne de Villedieu

Annexe 2 : Fiche des masses d’eau souterraine du référentiel V1

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