BRGM L'ENTREPRISE AU SERVICE DE LA TERRE

ALIMENTATION EN EAU POTABLE DE LA REGION DE ()

ETUDE PRELIMINAIRE A UN FORAGE

par Ph. MAGET

R 31972 CEN 4S/91 JANVIER 1991

BRGM-CENTRE Avenue de Concyr - BP 6009 45060 ORLEANS CEDEX Tél. : 38.64.37.37 INFORMATIONS A NOS LECTEURS

Ce document est un rapport du

BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERES BRGM This document is a report of l'INTMMISI AU SIRVICI DI LA TUM THE BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERES

AGENCE REGIONALE CENTRE

Dans une bibliographie, ce document doit être cité de la manière sui­ vante :

Ph. MAGET 1991 ALIMENTATION EN EAU POTABLE DE LA REGION DE SERMAISES (45) ETUDE PRELIMINAIRE A UN FORAGE RAPPORT R 31972 CEN 4S/91 15 pages dont 7 figures

(auteur, année d'édition, titre, nature et numéro du document, nombre de pages, de figures, de tableaux, de planches, d'annexés).

Le BRGM conserve la propriété intellectuelle de ce document et de ses annexes. La reproduction, la recopie ou la communication intégrales ou partielles de ce document, y compris les annexes, sont soumises à autorisation écrite du BRGM.

© BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERES

All rights reserved. This document, including its annexes, may not be reproduced or copied, in any form or by any means whatsoerver, or lent, given or communicated in any way whatsoerver, in whole or in part, without the prior written consent of the BRGM.

Le contenu de ce document a fait l'objet d'un contrôle technique

rich« dat controla | | rich» da» lacturs

Rapport n° : R 31972 CEN 4S/91

Opération n" : 93.158.20519

Contrat n* : ALIMENTATION EN EAU POTABLE DE LA REGION DE SERMAISES (LOIRET)

ETUDE PRELIMINAIRE A UN FORAGE

SIVOM REGION DE SERMAISES Auteur : Ph. MAGET DDE Subdivision de Malesherbes Rapport N° R 31972 CEN AS/91 PR N" 93.158.20519

RESUME

Le SIVOM de Sermaises regroupe les communes de , Intville-le-Guetard, Morville-en-Beauce, Pannecières, Sermaises et qui captent pour leurs besoins en eau potable la nappe de Beauce. Celle-ci étant trop chargée en nitrates, il est envisagé de capter une ressource plus profonde, de meilleure qualité, signalée par une étude antérieure (BRGM, rapport 82 SGN 905 CEN). Les besoins indiqués sont de 1.220 m3/h; ce qui nécessite une capacité de 60 m3/h.

Le SIVOM, assisté par la DDE du Loiret, a donc demandé au BRGM de définir les caractéristiques prévisionnelles de la nappe dite de "Champigny" et de proposer un programme de forage.

L'étude hydrogéologique et de l'environnement conclut à un forage situé près du captage actuel de Sermaises. Les caractéristiques seraient les suivantes :

- profondeur toit/mur : 120/135 m (+ 30 m au fond) - niveau statique de l'eau : 30 à 40 m de profondeur - productivité : 10 à 110 m3/h (seules valeurs existantes dans une région très large), pour un rabattement de 3 à 30 m - eau calcaire (TH ~34°), renfermant très vraisemblablement des nitrates mais à moins de 30 g/1, avec un peu de fer (0,1 mg/1).

En conclusion, l'absence de références sûres à proximité amène à conseiller un forage de reconnaissance mais conçu de telle façon qu'il puisse fournir des informations fiables et complètes et, de ce fait, être exploitable.

Outre ce résumé, ce rapport contient 15 pages dont 7 figures. TABLE DES MATIERES

1 - INTRODUCTION 1

2 - LOCALISATION 1

3 - CADRE HYDROGEOLOGIQUE 3

4 - CARACTERISTIQUES HYDROGEOLOGIQUES 7

4.1 - EPAISSEUR 7 4.2 - NIVEAU DE L'EAU 7 4.3 - PRODUCTIVITE 7

5 - QUALITE CHIMIQUE DE L'EAU 10

6 - CHOIX D'UN SITE DE FORAGE 11

7 - FORAGE PREVISIONNEL 13

7.1 - PROGRAMME PROPOSE 13 7.2 - COUPE TECHNIQUE PREVISIONNELLE 14

Figure 1 : Plan de situation - Echelle 1/250.000 2 Figure 2 : Coupe géologique synthétique 4 Figure 3 : Carte géologique 5 Figure 4 : Profil géologique 6 Figure 5 : Carte piézométrique 8 Figure 6 : Choix d'un site de forage 12 Figure 7 : Coupe prévisionnelle d'un forage 15 1

1 - INTRODUCTION

6 communes de la région de Sermaises captent, pour leurs besoins en eau potable, la nappe de Beauce, profonde de moins de 50 m : Audeville, Intville-le-Guetard, Morville-en-Beauce, Pannecières, Sermaises, Thignonville.

La teneur en nitrates devenant excessive, il est envisagé la recherche d'une nouvelle ressource. Une étude antérieure du BRGM (n° 82 SGN 905 CEN, de 1982) qui constitue une base de travail conclut au captage de la nappe profonde de "Champigny".

Par commande du 5 décembre 1990, sur la base de la proposition 90/080, il a été demandé au BRGM, Agence Régionale Centre de :

- définir les caractéristiques prévisionnelles de la nappe (quantité et qualité)

- proposer un programme de forage

Les besoins, évalués avec la DDE, sont de 1.220 m3/j pour l'an 2000, compte tenu des pointes, soit environ 60 m3/h en capacité de pompage.

2 - LOCALISATION cf. figure 1

Carte IGN 1/25.000 : 23.17 Ouest (293.5. MALESHERBES).

Rapport BRGM N° R 31972 CEN 4S/91 - DECEMBRE 1991 2

FIGURE 1

PLAN DE SITUATION ECHELLE 1/250.000

Pn*w-C

&'"•

, UCfcipt

//Nartgevilli%

IW»? CoudiAy J

;is»rvil!i-Dossaiqvijli 10/

»5*

"\ HUrwiiwilUry ïf 51: '/r/ \

•¿T^/y^lsq í»".«í ff Ä 1 "f a\J^W™}\±^* •

CíubHBljLsOí/ *

Rapport BRGM N" R 31972 CEN 4S/91 - DECEMBRE 1991 3

3 - CADRE HYDROGEOLOGIQUE (cf. Figures 3 et 4)

La succession des terrains géologiques rencontres au droit de la région de Sermaises est résumée sur la coupe de la figure n" 2.

Les premiers terrains rencontrés sont les Calcaires de , sur 10 à 40 m suivant la commune concernée. Ils se situent au-dessus du niveau de l'eau.

Sous une mince pellicule de marne (Molasse du Gâtinais) s'étend le principal aquifère de la région : le Calcaire d'Etampes, sollicité par tous les captages. La pollution généralisée de cette nappe - qui se traduit par une teneur en nitrates au-delà des normes de potabilité est à l'origine de la recherche d'une autre ressource "exempte de nitrates".

Les Sables et Grès de Fontainebleau succèdent immédiatement au Calcaire d'Etampes. Cette formation constitue très généralement une barrière à la recherche de l'eau du fait de la finesse exceptionnelle des sables qui est à l'origine :

. de l'instabilité des terrains . de la difficulté de forer . de l'entraînement des sables dans des crépines.

Ces sables constituent cependant un aquifère qui est capté dans les départements voisins (Yvelines, Essonne, Seine-et-Marne), moyennant des équipements élaborés et coûteux, un captage récent à Rambouillet fournit ainsi plus de 100 m3/h.

Le Calcaire de Brie. Il n'est séparé du Sable de Fontainebleau que par 3 mètres de marne (Molasse d'Etrechy) à Sermaises. Il peut être fissuré et fracturé et de ce fait être aquifère ; mais dans ce cas, les ouvertures peuvent être envahies par le Sable de Fontainebleau.

Le Calcaire de Champigny se développe au-dessous, séparé du calcaire précédent par une couche de marne verte (dite de "Romainville" ou "supragypseuse") dont l'épaisseur varie de 6 à 20 m (10 m à Sermaises), et qui joue le rôle d'écran imperméable. Cet écran disparaît plus au Sud du SIVOM. Le Calcaire de Champigny se révèle également aquifère et fait l'objet de captages en Essonne et à Malesherbes.

Plus bas encore, on entre dans des argiles jusqu'au conglomérat siliceux qui forment le substratum des aquifères envisageables.

Rapport BRGM N° R 31972 CEN 4S/91 - DECEMBRE 1991 4

FIGURE 2 - COUPE GEOLOGIQUE SYNTHETIQUE

TERTIAIRE DE LA BEAUCE

— • : Sables- - ".'de "Sologne CD c o O © o O > m 2: r^ m m Marnes _ z • et Sables __ de l'Orléanaisj_

X > XJT" Calcaire —y-; © in O de Pithiviers_"_j C C Js js'ilTJ Sol > I ¿Molasse © z du Câlinais- _m. n T T -J:E-' r V Q S O 1 7v-{. tn O — Calcairx e -H m "Sables > 2: © m d Etampes'.-I:\: ;'•;: m Ë0& "|—Fontainebleau

en I X z> I -r- C.dxe Brie z T I ' • ' o (/> 3=T=C X vertes: m — Calcaire • de~Château-Landon » 1 l j_7 m ZZCalcTde © 1^ '- - ' O —~—1——r~ O •CaleT*!,- . -. ' . • r m de Moranc'ez —'• Z X^ m CO

ZZ © > . SotJ« •*• «**3>l* ' :h- CO Craie ^—r 1 ' .s.u. • . 'C /'. ~/r*»*Ji«9-«l 0 j 1 m rV ' / ¿* Newonri T V "••-•'•y'- ~ , Y ' z r^y ,',-1<^Q -*o w 0 \ / -I —T ö ( o •f' Pow^in^we ** 0 « /( I tf i s.u. ° *» U m « >- - Poodmgwc C ^ 0 ^, d« G>c* * r 0 V 5

FIGURE 3 - CARTE GEOLOGIQUE

ranUAiÑtBrr,

Calcaire d'Etampes Calcaire du Gàtmais

> STAMPIEN CD Sables de Fontainebleau Calcaire de Bne Argiles vertes SANNOISIEN

nzr^n Calcaire de Champigny Calcaire de Cháteau-Lendon et'marnes de Nemours } LUCIEN ——._. _——• Limite méridionale des argiles vertes du Sannoisien

Echelle V250 000

10 lî 20 25Km 69 SGL U9 BDP 6

FIGURE 4

PROFIL GEOLOGIQUE ENTRE MORVILLE ET AUDEVILLE

Echelle ho« a ont »le : 1/100 000

Morville Intvillel* sw en Beduce Gudard

(Cf. carte géologique à 1/50.000 Malesherbes)

Rapport BRGM N° R 31972 CEN 4S/91 - DECEMBRE 1991 7

4 - CARACTERISTIQUES HYDROGEOLOGIQUES (cf. figure n° 5) 4.1 - Epaisseur

- Calcaire de Brie : 5 à 9 m

- Calcaire de Champigny : 7 à 39 m (valeur la plus probable : 15 m à Sermaises).

On voit donc que l'aquifère de Brie risque de présenter un potentiel trop limité.

4.2 - Niveau de l'eau

- Le Calcaire de Brie est en équilibre hydrostatique avec les nappes supérieures (Sable de Fontainebleau, Calcaire d'Etampes) cf. Sermaises, Rouvres-St-Jean, ce qui montrerait l'absence de protection vis à vis des sables sus-jacents.

- Les mesures relatives au Calcaire de Champigny sont éloignées. La pression hydrostatique semble plus faible à Blandy. A Malesherbes, elle est carrément plus faible de 1,5 kg/cm2. Le doute subsiste donc pour la région de Sermaises.

4.3 - Productivité

- Calcaire de Brie

Références Débit Rabattement Débit m3/h m spécifique m3/h/m

Rouvres-St-Jean (5.1004) 10 ? Rouvres-St-Jean (5.1005) 12 14 0,9 Sermaises (5.1007) 12 6 2 Nangeville (6.1009) 5 ? Nangeville (6.1029) 15 ? Nangeville (6.1034) 80 3,5 23 Mainvilliers (6.1033) 107 13 8 Blandy (6.9) 49 1.9 26

Rapport BRGM N° R 31972 CEN 4S/91 - DECEMBRE 1991 5^1 CARTE PIEZOMETRIQUE

Hydroi'schypse de la nappe

Ligne de partage des eaux souterraines

Direction d'écoulement

Ligne de dénoyage du calcaire d'Etampes

Piézomètre de Ce'sarville

Echelle: 1/50.000

Rapport BRCM N° R 31972 CEN AS/91 - DECEMBRE 1991 •i, w#- -„-*« i* ?*

ï» m t.i >• •** 9

Le potentiel est donc très irrégulier.

Dans la région de Sermaises, il pourrait être de l'ordre de 20 m3/h, ce qui est insuffisant pour le SIVOM.

- Calcaire de Champigny

Le forage le plus proche représentatif de cet aquifère seul donne : 110 m3/h pour un rabattement de 3,4 m

. débit spécifique : 32 m3/h/m . transmissivité : 1 à 9.10-2 m2/s

A Méréville, plusieurs forages donneraient plus de 100 m3/h.

Mais à Augerville, un forage récent a donné 10 m3/h seulement. Il est cependant plus éloigné.

Rapport BRGM N° R 31972 CEN AS/91 - DECEMBRE 1991 10

5 - QUALITE CHIMIQUE DE L'EAU

L'eau du Calcaire de Brie captée à Rouvres-St-Jean, fournit une eau chargée jusqu'à 35 mg/1 de nitrates.

Elle contient un peu de fer (0,09 mg/1), soit au-dessous des normes de potabilité (Sermaises, Rouvres-St-Jean).

L'eau du Calcaire de Champigny a montré les caractéristiques suivantes à Malesherbes :

. Résistivité : 1.700 ohms.cm . pH : 7,25 . TH : 34" . TAC : 23° . Cl : 57 mg/1 . S0A : < 5 mg/1 . N03 : 22,5 mg/1 (32 à Augerville) .Fe : 0,12 mg/1 (0,11 à Augerville)

L'eau contient donc encore des nitrates, mais à une teneur moindre que dans le réservoir sus-jacent.

Rapport BRGM N° R 31972 CEN 4S/91 - DECEMBRE 1991 11

6 - CHOIX D'UN SITE DE FORAGE

Il dépend des critères suivants :

- Productivité

Mathématiquement, nous n'avons pas d'arguments pour choisir un site (éloignement des points de référence). Cependant, il est préférable de se placer sur la partie supérieure du synclinal où la proba­ bilité de fracturation du calcaire est la plus grande, soit à l'Est de Sermaises.

- Qualité de l'eau

On sait que plusieurs captages où la formation est peu profonde donnent une eau chargée en nitrates. Il est donc recommandé de se déplacer vers le Sud.

- Vulnérabilité

La nappe s'écoule vers le Nord. Or, il existe plusieurs forages anciens ou agricoles qui atteignent le réservoir visé (Sermaises, Rouvres-St-Jean, ...) Il faudra également se placer en amont du plus grand centre d'ac­ tivités, Sermaises (urbanisation, zone industrielle, station d'épuration, dépôts d'ordures). Un captage devra donc se placer en amont hydraulique, soit au Sud de Sermaises.

- Besoins en eau

La zone Sud-Est est prioritaire (dans le quadrilatère Sermaises - Audeville - Intville - Thignonville). En outre, Sermaises est, de loin, le plus gros consommateur, avec une zone industrielle pour laquelle on connaît un gros consomma­ teur.

- Réseau existant

Dans la zone qui paraît la plus favorable (le Sud-Est), il y a 3 réseaux indépendants, avec réservoirs. Celui de Sermaises est le plus gros ; son captage est à mi-chemin entre Sermaises et Intville (293.5.1037).

CONCLUSIONS

Un site optimal pourrait être la station de Sermaises, à une vingtaine de mètres du captage actuel. Cependant, les travaux de forage risquent de perturber le captage actuel pendant la traversée du Calcaire d'Etampes.

Rapport BRGM N° R 31972 CEN 4S/91 - DECEMBRE 1991 12

FIGURE 6

CHOIX D'UN SITE DE FORAGE - Echelle 1/25.000

*-^:;; />ut Ancien forage AEP Forage agricole CUMA 293.5.1010 -)-.y 293 _5.1024 de Rouvres 293.5.1043 PUITS AEP

•L» p^age agricole ^••'.1 293_5-t)27 !

Ec/x?/k: 1/25.000

Rapport BRGM N° R 31972 CEN AS/91 - DECEMBRE 1991 13

7 - FORAGE PREVISIONNEL 7.1 - Programe proposé

- Niveau capté

Un captage pourrait comprendre : . les 2 niveaux calcaires (Brie + Champigny) . le Calcaire de Champigny seul

La deuxième solution est plus recommandable : . indépendance possible des 2 nappes . teneur en nitrates moindre (donc moins grande vulnérabilité) . pas de risque d'entraînement du sable.

- Diamètre

Il est fonction de l'équipement choisi :

. 1 pompe avec contrat de maintenance pour un changement rapide de pompe en cas de panne . 2 pompes, l'une venant en secours de l'autre (solution traditionnellement retenue pour les puits peu profonds).

En outre, vu le débit demandé (60 m3/h) et la profondeur de l'eau, il faut retenir une pompe de 8" (200 mm). Le diamètre minimal de la chambre de pompage serait donc, au minimum :

. 9" 5/8 (244 mm) pour 1 pompe . 18" 1/2 (477 mm) pour 2 pompes

Mais il faut tenir compte des tubes d'exhaure choisis.

- Niveau statique de l'eau (site à la cote +126 m) :

1ère nappe (Calcaire de Brie) : vers 29 m de profondeur 2ème nappe (Calcaire de Champigny) : 30 à 40 m de profondeur. - Niveau dynamique

Il déterminera la profondeur de la "chambre de pompage". En se basant sur le forage de Malesherbes, on aurait un rabattement de 2 m pour un débit de 60 m3/h. Dans ce cas, une chambre de pompage à 57 m (au-dessus des sables) serait suffisante. Cependant, il faut tenir compte d'une marge d'erreur. On est donc amené à l'une des solutions suivantes :

Rapport BRGM N* R 31972 CEN 4S/91 - DECEMBRE 1991 14

1) Tube large jusqu'à la base des sables ; mais compte tenu de la faible épaisseur du Calcaire de Brie, il est plus économique de le descendre jusqu'au toit du réservoir à capter. Mais le forage en grand diamètre dans ce niveau est très délicat et coûteux.

2) Forage pour 1 seule pompe.

CONCLUSION

On retiendra, au stade de l'étude, la solution étroite :

. elle correspond à un forage de reconnaissance qui fournira des données fiables, sans risque d'extrapolation

. elle permettra une exploitation en toute sécurité.

7.2 - Coupe technique prévisionnelle cf. figure 7.

Rapport BRGM N° R 31972 CEN 4S/91 - DECEMBRE 1991

¡ 15

FIGURE 7

COUPE PREVISIONNELLE

•ro S iL *.^v\ û _« *> '" I 1 : tl"l¡ /)<>'—)

CAIÍQ-I'*-

16

«i-, •.-._;23»

d.S.l e4/tft"«ws"9

-MO £ ¿I

€0 ï5 ? Seit'« Í¿> r*-níví-ru-ti<«-"

¿?t»> fr**»»** rrù Áuxi.

XE1

lOO Z 10 M¿>U«x ¿*icA¿n. d £.r>i¿->i>j. 103 Ca-ic-cw*- ^ e> r¡* 1

HO ."5 (4.4. mt-Át- í

• 1)8 '<^i:i..-/io i 120 ï M CaltJtírt. Xt C-/>***>/*$nf i atc\ (i"~) '/ 135 ÍJO '..(35 Ii7 frrtilt ¿T c.nv¡l*>r«¿r+r Bacín*-. -/Î* ?•& Rapport BRGM N° R 31972 CEN 4S/91 - DECEMBRE 1991