BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGÍQUES ET MINIÈRES
74, rue de la Fédération - 75-PARIS-150 - Tél. 783 94-00
SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL
B.P. 818 - 45-Orléans-La Source - Tél. 66-06-60
COMPTE RENDU ET INTERPRETATION DES POMPAGES D'ESSAI
EFFECTUES ENTRE LE 15 ET LE 24 SEPTEMBRE 1970
SUR LE FORAGE DU S.I.D.E.N. A ENGLEFONTAINE (NORD)
par
J. DEBUISSON
avec la collaboration de J.P. CLEMENT
SERVICE GÉOLOGIQUE RÉGIONAL NORD-PAS-DE-CALAIS
Fort de Lezennes 59 Lezennes
Tél. 53-10-13
octobre 1970 70-SGN-287-NPA 2.
RESUME
Le nouveau forage du S.I.D.E.N., exécuté sur le territoire de la commune d'Englefontaine, a fait l'objet de pompages d'essai entre les 15 et 24 septembre 1970.
Le programme de ces pompages a été fixé par le Service géologique régional
Nord - Pas-de-Calais du Bureau de recherches géologiques et minières qui a surveille leur réalisation et en a assumé l'interprétation.
3 , 30 m /h constituent le débit d'exploitation maximum de l'ouvrage qui capte la nappe libre de la craie.
Dans les limites de durée des pompages , l'aquifère présente une transmissivité
-3 -3 2 calculée comprise entre 2,4.10 et 2,9.10 m /s. 3.
SOMMAIRE
Pages
RESUME 2
INTRODUCTION 4
1 - SITUATION 4
2 - TRAVAUX 5
2.1 - Reconnais sanee 5
2.2 - Le forage d'exploitation 6
3 - CADRE HYDROGEOLOGIQUE DE L'OPERATION 7
4 - CONDITIONS DANS LESQUELLES SE SONT DEROULES LES ESSAIS 8
4.1 - Pompages par paliers 9
4.2 - Pompage de longue durée à débit constant 10
4.3 - Courbes de descente du plan d'eau durant les essais 11
4.4 - Courbe de remontée du plan d'eau consécutive à l'arrêt
du pompage de longue durée 12
5 - CONCLUSIONS 12
LISTE DES FIGURES
Figure 1 - Carte de situation
Figure 2 - Plan de situation
Figure 3 - Coupe technique du forage
Figure 4 - Caractéristique du forage
Figure 5 - Evolution du rabattement le 16.9.1970
Figure 6 - Evolution du rabattement spécifique le 17.9.1970
Figure 7 - Evolution du rabattement le 18,9.1970
Figure 8 - Evolution du rabattement spécifique les 21,22 et 23.9.1970
Figure 9 - Evolution du rabattement résiduel les 23 et 24.9.1970. 4.
COMPTE RENDU ET INTERPRETATION DES POMPAGES D'ESSAI
EFFECTUES ENTRE LE 15 ET LE 24 SEPTEMBRE 1970
SUR LE FORAGE DU S.I.D.E.N. A ENGLEFONTAINE (NORD)
INTRODUCTION
Le Syndicat intercommunal de distribution d'eau du Nord a été autorisé par arrêté en date du 12 février 1970 à exécuter et exploiter un forage de captage pour l'alimentation en eau des communes du groupement d'Englefontaine; l'ouvrage est destiné à remplacer un puits réalisé en 1957, qui doit être abandonné par suite d'affaissement du terrain.
En accord avec le maître d'oeuvre, et dans le cadre de la convention qui le lie avec l'Etat, le Bureau de recherches géologiques et minières a établi le programme des pompages d'essai, contrôlé leur exécution et interprêté leurs résultats.
1 - - SITUATION (fig, 1 et 2)
Le nouveau forage du S,I,D,E.N. est installé en bordure nord du CD 86 b d'Englefontaine à Salesches, au lieu-dit "Canton de Tassegniêre", â 440 m environ au nord-ouest du puits actuellement en service qui dessert Englefontaine et les communes voisines de Hecq et de Raucourt-au-Bois.
Enregistré au B.R.G.M. sous le numéro 38-1-40, il a pour coordonnées :
X = 692,04 ) (Feuille au 1/50 000 - n° 38 -
y = 278,29 ) Avesnes-sur-Helpe)
z = +137,50 EPD 5.
Il faut signaler qu'une ancienne sablière qui exploitait les sables landé¬ niens à environ 250 m à l'ouest du forage sert actuellement de décharge publique.
Etant donné l'épaisseur des terrains sur la craie aquifère, les risques de pollution sont assez restreints. Néanmoins, on se doit d'attirer l'attention sur ce fait.
2 - TRAVAUX
2.1- Reconnaissance
Un sondage de reconnaissance a été effectué en avril 1969 par l'entreprise
Intrafor-Cofor de Quiévrechain. Ce sondage qui porte le numéro 38-1-2 est situé à environ 80 m au sud du forage d'exploitation (x = 691,97, y = 278,20, z = +140 EPD),
Il a recoupé les terrains suivants :
0,00 â 0,20 m Terre végétale brun foncé
0,20 à 7,75 m Limon jaune argileux Limons pleistocenes QUATERNAIRE
7,75 à 8,90 m Sable vert un peu argileux
partiellement jauni et Sable du Quesnoy ferrugineux
8,90 à 14,00 m Argile noire ligniteuse, 3 Landênien Argile de Clary un peu sableuse TERTIAIRE
14,00 à. 14,10 m Sable argileux et ferru¬ gineux, jaune rouille, Sable de Grandglise avec silex brisés de la craie
14,10 à 21,10 m Craie grise à silex
21,10 â 21,15 m Marne crayeuse vert bleuté
21,15 à 23,50 m Craie gris-blanchâtre à
silex SECONDAIRE
Turonien supérieur (Crétacé) 23,50 a 23,80 m Marne crayeuse verte
23,80 à 25,00 m Craie grise à silex
25,00 à 25,20 m Marne crayeuse verte
25,20 à 32,40 m Craie verdâtre dure, trës fissurée
32,40 à 34,00 m Marne argileuse vert bleuté Turonien moyen
(Coupe décrite par G. WATERLOT. Interprétation B.R.G.M.) 6.
Le sondage a rencontré une nappe superficielle dans les limons et sables verts, dont le niveau se situait â 2,52 m sous le sol au moment des travaux.
Le niveau de la nappe de la craie s'établissait à 16 m de profondeur à la date des travaux.
Il faut, une fois de plus, déplorer que ce sondage ait été rebouché.
Equipé d'un simple tube lanterné en matière plastique, il aurait fait utilement fonc¬ tion de piézomètre d'observation.
2.2 - Le forage d'exploitation
Il a été exécuté par la Compagnie générale de travaux d'hydraulique
(S.A.D.E.) et a recoupé les terrains suivants : ' .
.0,00 à 0,40m Terre végétale ^ QUATERNAIRE
0,40 â 6,50 m Limon jaune, argileux
6,50 à 8,00 m Sable fin jaune, argileux
8,00 à 9,50 m Sable fin jaune, avec passée d'argile grise
9,50 à 11,50 m Argile noire
11,50 à 13,60 m Sable argileux fin, noir i LANDENIEN
13,60 à 13,85 m Argile jaune, ferrugineuse; débris de lignite, silex cassés, gravillons de craie grise 7.
13,85 à 16,00 m Craie grise a silex
16,00 â 17,00 m Craie grise
17,00 à 17,70 m Silex noirs cassés
17,70 à 18,70 m Craie grise à silex
18,70 à 19,30 m Marne grise crayeuse TURONIEN SUPERIEUR
19,30 à 19,80 m Craie grise marneuse
19,80 à 20,50 m Marne verte compacte avec quelques silex
20,50 à 21,70 m Marne verte crayeuse
21,70 à 26,00 m Craie noduleuse avec nombreux silex noirs
26,00 â 30,00 m Craie grise à silex
3Pi0g_ a_32i70_m_ _£E§iê_S£ÎËê
31,70 à 33,00 m Marne verte plastique TURONIEN MOYEN
(Coupe décrite et interprétée par J.P. CLEMENT).
Le forage a fait l'objet d'une acidification les 7 et 8 septembre 1970 :
5 tonnes d'acide ont été injectées à 26 m de profondeur, à contre courant. Avant cetti
3 opération, on avait obtenu par pompage un débit de 19 m /h avec 7,11 m de rabattement
r< 3 Apres acidification, le débit a pu être "poussé" à 45 m /h pour 8,26 m de rabattement
3 - CADRE HYDROGEOLOGIQUE DE L'OPERATION
La nappe libre de la craie turonienne est ici en début du bassin d'alimen-
3 tation, mais elle fournit cependant des débits de l'ordre de 50 m /h en plusieurs
points de la région.
Pendant la durée des travaux, on a noté les niveaux suivants pris par
rapport au sol : Cote NGF
Le 7 septembre 20,69m . + 116,81
Le 15 septembre 20,79 m + 116,71
Le 21 septembre 20,90m + 116,60
Le phénomène de décrue de la nappe est probablement à l'origine de ces abaissements. Il peut s'agir également de rabattements résiduels résultant des pompages qui ont précédé les prises de niveaux.
Au forage de reconnaissance effectué en avril 1969, le niveau statique
était à la cote + 124, la nappe étant à peu prës â cette époque de l'année en son point le plus haut.
Forte amplitude de fluctuation, gradient hydraulique élevé (écoulement vers le nord) significatif d'une faible transmissivité de la craie expliquent sans doute concouremment la différence de cote constatée sur le forage de reconnais¬ sance et sur le forage d'exploitation.
4 - CONDITIONS DANS LESQUELLES SE SONT DEROULES LES ESSAIS
- Pompe ALTA, 1460 tours/minute, avec crépine â 31,80 m
- Mesure des débits au tube de Pitot (opercule 3") placé à 29 m du forage
à l'extrémité de la conduite de refoulement
- Mesure des niveaux d'eau à la sonde électrique Rossignol dans un tube
piézométrique dont l'orifice est à +0,45 m du sol naturel (+ 137,95 EPD)
Aucune chute de pluie n'est venue perturber le déroulement des essais qui ont eu lieu du 15 au 24 septembre de la maniere suivante : 9,
4. 1 - Pompages par paliers
3 Le_25_se2tembrej^_de_]^0h_a_j^9h, le débit varie entre 35 et 75 m /h; ce pompage était plus particulièrement destiné à tester l'ouvrage et à fixer les débits des paliers suivants. i
Le_26_se£tembrei_de_8h_â_20h
(1) NS = 21,24 m
1 Q = 44,8 m"^/h (2) ND = 29,50 m
Rabattement = 8,26 m
Le_27_se2tembrej^_de_8h_à_20h
NS = 21,54 m Q = 35 m^/h (débit final)
ND = 25,70 m
Rabattement : 4,16 m
Le ¿8 segtembre^_de_8h_à_20h
NS = 21,56 m Q = 25,9 m^/h
ND = 24,00 m
Rabattement : 2,44 m
A partir de ces données, il est possible de tracer la courbe caractéristique
. , , .3 du forage (fig. 4) : â partir d'un point A correspondant à un débit horaire de 32 m , les accroissements du rabattement sont nettement disproportionnés par rapport aux
. . (1) augmentations de débit. Ce point critique représente en premiere approximation la valeur du débit que l'on ne saurait dépasser pour une exploitation prolongée.
(1) Les niveaux sont donnés depuis le haut du tube piézométrique, soit â +0,45 m du
sol,
(2) Les niveaux pris en considération ne correspondent pas tout à fait à une stabili¬ sation. 10.
4.2 - Pompage de longue durée â débit constant
Il s'est déroulé entre le 21 septembre (I4hl5) et le 23 septembre
3 et a duré 44 heures et 15 minutes, au débit de 30 m /h. Au départ, le niveau d'eau se situait à 21,35 m du sommet du tube piézométrique. En fin de pompage, il était à
24,81 m sous le même repère, soit un rabattement de 3,46 m évoluant semble-t-il vers une stabilisation proche.
Un limnigraphe a été installé le 21 septembre à I4h00 sur le puits du S.I.D.E.N, (38-1-39) dont la pompe était arrêtée depuis environ 5h00 du matin.
La pompe s'est remise en marche à 22h00 environ. Entre 14hl5 et 22hO0 le puits n'a pas
été influencé par le pompage. L'exploitation sur le puits a cessé à 4h30 le lendemain matin 22 septembre pour reprendre vers 22h00 environ et s'arrêter de nouveau â 3h40 le 23. Le forage 38-1-39 n'a jamais été influencé. Le limnigraphe a été enlevé le même jour â 15h30 pour être placé sur le forage 38-1-40 afin d'y enregistrer la fin de la remontée du plan d'eau.
REMARQUE
Monsieur le Maire de Poix-du-Nord craignait que le puits communal n° 2 de la commune (n° 38-1-37) subisse l'influence du forage du S.I.D.E.N, On se proposait donc de surveiller le niveau d'eau dans ce puits pendant les essais. Ce fut chose impossible en raison du régime d'exploitation quasi permanent de l'ouvrage. Il est de toute façon fort peu probable que les pompages au forage du S,I,D,E.N. aient une répei cussion néfaste sur le puits communal de Poix-du-Nord situé â prës de 700 m de là. 11
4.3 - Courbes de descente du plan d'eau durant les essais
Inter2rétation_£ar_la_methode_semi-logarithmigue_^Ja^
On a reporté sur les figures 5,6,7 et 8 l'évolution du rabattement s
( ou du rabattement spécifique -- lorsque le débit Q a varié ) observée durant les pompages par paliers et pendant l'ultime pompage de longue durée.
L'analyse des différentes courbes de descente révèle leur allure iden¬
tique et permet de conclure que l'aquifère se comporte pendant la durée des pompages comme un milieu infini. Apres l'effet de capacité qui se prolonge durant une trentaine de minutes en moyenne, les points s'alignent sur une droite unique dont la pente i,
égale à l'augmentation du rabattement par cycle logarithmique, permet de calculer la
transmissivité T.
Si l'on a reporté le rabattement s en ordonnée arithmétique, on a
T - 0.183 Q
S'il s'agit du rabattement spécifique on a
^ ^ 0,183
On obtient ainsi
/ 0 Figure 5 : T = 7,8.10 m /s Figure 6 : T = 2.10~"^ m^/s Figure 7 : T = 2,7. 10~^ m^/s Figure 8 : T = 2,4. 10~^ m^/s
Les trois dernières valeurs de T sont homogènes. La premiere est tirée
3 de l'interprétation du pompage effectué au débit de 44,8 m /h, pour lequel l'écoule¬ ment n'est plus laminaire (voir caractéristique du forage, fig. 4) : elle doit être
rejetée. 12.
4,4 - Courbe de remontée du plan d'eau consécutive à l'arrêt du pompage de longue durée (fig. 9) .
Le principe dit de superposition des écoulements permet par la méthode d'interprétation semi-logarithmique de calculer T. Apres l'effet de "post-production" analogue pour la remontée à celui de capacité du puits, il vient :
T = 2,9, lO"^ m^/s.
5 - CONCLUSIONS
L'interprétation des pompages d'essai effectués sur le nouveau forage
du S.I.D,E.N. à Englefontaine aboutit aux résultats suivants :
3 1°) Le débit critique de l'ouvrage se situe vers 32 m /h. On préconise
3 , , , ' 30 m /h pour le débit maximum de l'exploitation future,
2°) La transmissivité hydraulique de l'aquifère, calculée avec une bonne approximation, témoigne d'un milieu relativement peu perméable :
2,4.10~^ J, DEBUISSON, Ingênieur-hydrogéologue avec la participation de : J,P, CLEMENT, Technicien-géologue Service géologique régional Nord - Pas-de-Calais du B.R.G.M. B. R. G. M. Fig. I Service géologique régional NORD - PAS-DE-CALAIS Rapport n. : 70 SGN 287 NPA Plan n» :G/655 Dale : 5-10-1970 .ENGLEFONTAINE(Nord). Carto do situation * "\ . Ï u 38-1-37 Puits communal n°2dc Poix-du-Nord_ Puits du SI.D.E.N. 1957_ 38-1-40 Nouveau forage du SLDE.N._ 1/JB000 Fig. 2 B. R. G. M. Servies géologique régional NORD - PAS-DE-CALAIS Rapport n- :70SGN 287 NPA Plan n<= : G/656 • ENGLEFONTAINE.(Nord). Date : 30-9-1970 Plan de situation Nouveau forage du SIDEN N°38-U0 Chemin d accès LA FOSSE A CHARBON " wrs Englcfontainc Puits du SIDEN 1957 N° 38-1-39 Vers Poix-du-Nord Echelle 1/2000 B. R. G. M. Service géologique régional NORD - PAS-DC-CALAIS Rapport n° :70SGN287NF& Plan n- :GI657 Date :5-10-1970 EN6LEF0NTAINE (Nord) forage du SJD.EM.-N°38-1-¿0 _Coupo technique. +0,30 m- soL 012pOmm 14,00 m -M 0 1000mm NS= 20,69m. Le 7-9-1970 21.50 m- 33.00m- Echelle des hauteurs 1/200 B. R. G. M. Service géologique régional NORD - PAS-DE-CALAIS • ENGLEFONTAINE(Nord)_ Rapport n. :70SGN 287 NPA Plan n° GISS8 Caractéristique du forage 38-1-40 Date : 1-10-1970 B. R. G. M. F/g. 5 Service géologique régional NORD - PAS-DE-CALAIS Rapport n. :70SGN 287 NPA Plan n* : G1659 Date : 1-10-1970 3 4 5 6 7 8 9 100 4 5 6 7 8 9 Temps (en minutas} •- B. R. G. M. Fig. 6 Service géologique régional NORD - PAS-DE-CALAIS Rapport n- :70 5GN287NPA Plan n- G1660 Date : 1-10-1970 dftl fit 'Q IS 5C 01 5 6 7 8 9 100 A 5 6 7 8 9 1000 Temps (en minutes) Fig. 7 B. R. G. M. Service géologique régional NORD - PAS-DE-CALAIS n> :70SGN287 NPA n= ; G 1661 1-10-1970 4 5 6 7 8 9 4 5 6 7 8 9 1 456789 100 2 4 5 6 7 8 9 1000 4 5 6 7 8 9 Temps (en minutes)- Fig. B. R. G. M. Service géologique régional NORD - PAS-DE-CALAIS Rapport n- : 70 SGN 287 NPA Plan n» : G/662 Date : 2-10-1970 HttHM:l"HH!Htn.m"j| i H I Ultl Hi 2 3 4 3 4 5 6 7 8 9 T«mps(en minutes) B. R. G. M. Fig. 9 Service géologique régional NORD - PAS-DE-CALAIS Rapport n. :70SGN287NPA Plan n= : G1663 Date : 2-10-1970 4 5 6 7 8 91000 4 5 6 7 8 9 10 000 4 5 6 7 8 9