^/ SYNDICAr*Vi T INTERCOMMUNAL DIRECTION REGIONALE DE BESANCON - THISE - CHALEZEULE DE L'INDUSTRIE ET DE LA RECHERCHE
PROJET DE STOCKAGE DE DECHETS INERTES DANS LA CARRIERE DES ANDIERS A CHALEZEULE (25)
ÉTUDE DE FAISABILITÉ
86 SGN 279 FRC PAR C. JAVEY
B. R.G. - ?. JUIN 1986 BIBLIOTHÈQUE
BESANCON/ MAI 1986
BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERES
^ ^ SERVICE GEOLOGIOUE
== = REGIONAL ~ ~ FRANCHE-COMTE BRGM
12, avenue Fontaine Argent - 25 000 BESANCON
Tél. : 81.88.03.11 PROJET DE STOCKAGE DE DECHETS INERTES DANS LA CARRIERE DES ANDIERS A CHALEZEULE (25)
ÉTUDE DE FAISABILITE 86 SGN 279 FRC PAR C. JAVEY
RÉSUMÉ
Le Syndicat intercommunal de BESANCON - THISE - CHALEZEULE a confié au Service géologique régional Franche-Comté du B.R.G.M., l'étude préliminaire de faisabi- lité d'un projet consistant à stocker des déchets inertes dans une carrière.
L'étude avait pour objectif essentiel de déterminer la compatibilité de ce pro- jet avec la conservation de la qualité des eaux souterraines et dans l'affir- mative, de définir les mesures compensatoires éventuelles à envisager.
L'étude a montré que l'exploitation, en fosse, a mis au jour la nappe des cal- caires du Jurassique moyen laquelle se trouve ainsi directement exposée à la pollution. Cette nappe est exploitée par forages à 1,2 km en amont, pour l'ali- mentation en eau potable de l'agglomération bisontine.
La qualité de cet aquifère doit donc être préservée et seuls des matériaux inertes, imputrescibles et neutres vis-à-vis de l'eau peuvent être admis en dépôt sur le site, du moins jusqu'à la mise hors d'eau.
Une fois la mise hors d'eau assurée, le stockage de déchets peu nocifs tels que matériaux de démolition ou déblais divers, pourrait être envisagé mais il nécessite des mesures compensatoires délicates à mettre en oeuvre et sans doute coûteuses (étanchement de la fosse, collecte et évacuation des eaux de ruissellement et d'infiltration, tri préalable rigoureux des matériaux sur un autre site...). Par ailleurs, les parois de l'excavation, hautes et fracturées par les tirs de mines et les intempéries, représentent un risque potentiel de chutes de pierres et de blocs dont il faudra s'affranchir préalablement, quel que soit le parti d'aménagement finalement retenu. - 1 - TABLE__DES MATIERES p_ages
- INTRODyÇTIÇN-gBJETDEL^ETUDE
2 -
3 - MORPHOLOGIE ET GEOMETRIE DE LA CARRIERE-
4 - GEOLOGIE 6
4.1- STRATIGRAPHIE ET LITHOLOGIE 6
4.2 - STRUCTURE ET TECTONIQUE 8
4.3 - PHENOMENE KARSTIQUE 11
5 - HYDROGEOLOGIE 12
5.1 - ENVIRONNEMENT HYDROGEOLOGIQUE DU SITE- 12
5.1.1 - La_nagge_des_calcaires 12
5.1.2 - La_na££e §lluviale_du_Doubs 13
5.1.3 - Rel^tion^ntre^les_differents_a^uifères 13
5.2- INVENTAIRE DES POINTS D'EAU 14
5.3 - PIEZOMETRIE- 15
6 ~ iYâ&yèïi2y=2Si§î§2Hli=2lS2uyïi2S2Si=làH?§2MïSRMi2Si 19
7 - CgN§EgU|NCE|==|UR==LA==FAISABILÎTE==Dy==PRgjET 20 7.1 -NATURE DES MATERIAUX STOCKABLES SUR LE SITE 20
7.2 - MESURES COMPENSATOIRES NECESSAIRES POUR PERMETTRE LE
STOCKAGE DE MATERIAUX DE DEMOLITION ET DEBLAIS DIVERS 21
7.2.1 - Etanchement de l'excavation 21
7.2.2 - Collecte et évacuation des eaux de ruissellement et d' infiltration 22 7.2.3 - Contrôle de la qualité de l'eau de la nappe 22
8 - SUJETIONS GENERALES__D^AMENAGEMENT__DU SITE 23
8.1 -PROBLEME DE L'EAU 23
8.2 - PROBLEME DE LA STABILITE DES FRONTS DE TAILLE 23
9 - CONCLUSION 24 - 2 -
Figure_^ - Plan de situation de la carrière des Andiers et des captages AEP environnants (échelle 1/25 000) ; 4
Figure_2 - Plan schématique montrant la morphologie générale de la carrière 5
Figure 3 - Coupe schématique synthétique transversale montrant la structure géologique et la piézométrie dans le secteur de la carrière des Andiers 7
Figure 4 - Schéma montrant l'orientation des fronts de taille et celle des principales familles de discontinuité (échelle 1/2 000) 9
TABLE DES ANNEXES
e^ - 4 Planches photographiques 26 - 3 -
- INTRODyÇTION=-=gBJET==DE==l/ETUDE
Le Syndicat intercommunal de BESANCON - THISE - CHALEZEULE est propriétaire• d'une importante carrière en fin d'exploitation et souhaite gérer au mieux cet espace situé sur la commune de CHALEZEULE.
Parmi les solutions envisageables, l'utilisation de la carrière comme zone de stockage de déchets inertes paraît particulièrement intéressante, a priori, ne serait-ce qu'en raison de sa situation privilégiée aux portes de BESANCON et de sa capacité importante.
Le Syndicat a confié au B.R.G.M. l'étude préliminaire de faisabilité, basée essentiellement sur l'analyse des conditions géologiques et hydrogéologiques du site et de son environnement. Cette étude avait pour objet de déterminer la compatibilité du projet avec la conservation de la qualité des eaux sou- terraines et, dans l'affirmative, de définir les mesures compensatoires éven- tuelles à envisager.
2 ~ iiïyèïîQîL^SSêMSBiQyi (figure O La carrière est située à la périphérie nord-est de l'agglomération bisontine, aux confins des territoires communaux de BESANCON, THISE et CHALEZEULE, dans la zone industrielle. Elle s'étend en totalité sur la commune de CHALEZEULE et au Nord-Est comme au Nord-Ouest, sa limite correspond à la limite communale entre THISE et CHALEZEULE.
3 - MgRPHOLgGIE==ET==GEOMETRIE==DE==LA==CARRIERE (figure 2)
La carrière est ouverte au sommet et à l'extrémité méridionale d'une butte allongée approximativement Nord-Est - Sud-Ouest, qui culmine à près de 300 m d'altitude. Le versant sud-oriental de ce relief descend jusqu'à la plaine alluviale du Doubs qui s'étale à la cote 246 environ et dont il marque la li- mite en rive droite.
L'excavation se présente comme une fosse profonde, aux parois subverticales. Sa longueur au sommet, suivant un axe orienté nord 35° Est, est de 300 m, en- viron, et sa largeur varie de 170 m au Nord, à 90 m au Sud. Sa surface au som- met est donc de 3,9 ha environ.
• • • / a • • - 4 -
Figure_^ - Plan de situation de la carrière des Andiers et des captages AEP environnants (échelle 1/25 000)
Carrière des Andiers
Forage captant la nappe des calcaires du Jurassique moyen
Puits captant la nappe des alluvions du Doubs
Source du ruisseau de Bignon (non captée) - 5 -
! í deTKISE^^^1 Í: ! ! I i.í.l. 297
©260
Xrj> 8 247,90( 260,80«
WQNTfJ
D stock (239/240) le matériaux CTl :oncas
Í^S^áSí^gr
Fig_ure_2 - Plan schématique montrant la morphologie générale de la carrière et la position des prises de vue - (échelle 1/1 000) ¡i : 253,20 |Jhr 290«.
A Banquette et sa cote moyenne approximative (NGF) (257) commune de CHALEZEULE: # Point nivelé (NGF) dans le cadre de l'étude 253,20
Point de prise de vue
fxonti de taiiie.
LvniAz d' - 6 - • ••/•••
Le front de taille principal a une hauteur de 30 à 35 m, en un seul gradin ou, dans la partie méridionale, en deux gradins séparés par une étroite banquette.
Le carreau de la carrière n'est pas à une cote uniforme mais, au contraire, irrégulier et comporte plusieurs banquettes séparées par des gradins marquant un approfondissement général vers le Sud.
Le point le plus élevé du front de taille est à la cote approximative 295 NGF, sur la face nord ; le point le plus bas du carreau se trouve dans l'angle sud de l'excavation, à la cote 240 NGF, environ. A cet endroit, la hauteur totale du front de taille atteint 40 m. Sur l'ensemble de la carrière, la dénivelée totale est de l'ordre de 55 m (entre les cotes 295 et 240). En considérant une hauteur moyenne du front de taille de 35 m sur l'ensemble du site, le vo- lume de l'excavation peut être estimé à 1 400 000 m3 au maximum.
4 - GEOLOGIE (figure 3)
4.1 - STRATIGRAPHIE ET LITHOLOGIE
La carrière des Andiers se trouve dans la zone dite du plateau de BESANCON - THISE, constitué par les formations essentiellement calcaires du Jurassique moyen dans lesquelles se différencient les ensembles suivants, de bas en haut :
- les calcaires à entroques et à. polypiers du Bajocien inférieur,
- les calcaires oolithiques du Bajocien supérieur (Grande oolithe) ,
- les calcaires compacts, sublithographiques et graveleux du Bathonien.
L'épaisseur de chacun de ces trois ensembles est de l'ordre d'une soixantaine de mètres,
- les calcaires à oolithes et à entroques du Callovien. Epais d'une di- zaine de mètres, bien lités, ils terminent la série du Jurassique moyen. Figure_3 - Coupe schématique synthétique transversale montrant la structure géologique et la piêzomëtrie dans le secteur de la carrière des Ândiers.
champ captant de Chailluz carrière des Andiers (projection)
300 - source du Bignon
250 -
200 _ O
150 -
100 -
1 - Lias (marnes) 6 - Oxfordien (marnes) 2 - Bajocien inférieur (calcaires) 7 - Argovien (marnes et 20 m ___-. __ surface piézométrique 3 - Bajocien supérieur (calcaires) calcaires) CZ : champ captant de Chailluz 4 - Bathonien (calcaires) 8 - Rauracien (calcaires) 5 - Callovien (calcaires) 9 - Quaternaire (allu- L 125 m TH : champ captant de l'aérodrome vions graveleuses) F : faille - 8 - • • • / • • •
Ce complexe calcaire très puissant (près de 200 m) est encadré par 2 ensembles marneux épais :
- à la base, les marnes du Jurassique inférieur, ou Lias, (une centaine de mètres), - au sommet, les marnes de l'Oxfordien inférieur (une quarantaine de mètres), représentant la base du Jurassique supérieur.
La carrière des Andiers est ouverte dans la partie supérieure du Jurassique moyen. Le front de taille coupe quelques bancs du Callovien, tout à fait au sommet, et la plus grande partie de l'épaisseur des calcaires du Bathonien. Il s'agit de calcaires de teintes claires, blancs, gris, jaunâtres, compacts, sublithographiques, comportant des passées de calcaires graveleux.
4.2 - STRUCTURE ET TECTONIQUE
Le plateau de BESANCON - THISE, ou plateau de la forêt de Chailluz, entaillé par la carrière des Andiers, correspond à une structure monoclinale caracté- risée par une orientation des couches Nord-Est - Sud-Ouest et un pendage géné- ral variant de quelques degrés à 15 degrés vers le Sud-Est, c'est-à-dire vers le Doubs. Il en résulte que les couches sont de plus en plus récentes du Nord-Ouest au Sud-Est. Ainsi, les différentes assises calcaires du Jurassique moyen supportant la forêt de Chailluz, se succèdent depuis les marnes du Jurassique inférieur qui affleurent dans la réigon de TALLENAY, jusqu'aux marnes de la base du Jurassique supérieur qui constituent le substratum de la plaine alluviale du Doubs, entre THISE et CHALEZEULE.
Le plateau est traversé par des failles de direction subméridienne à Nord-Est — Sud-Ouest, c'est-à-dire plus ou moins parallèle à la direction des couches. Ces cassures délimitent des panneaux plus ou moins importants, tantôt affais- sés, tantôt relevés les uns par rapport aux autres. Cependant, dans la région concernée, les failles ont un rejet faible (quelques dizaines de mètres au maximum), insuffisant pour interrompre la continuité du massif calcaire.
Dans le détail, et notamment à l'échelle de la carrière, la tectonique se ma- nifeste par l'existence d'un réseau de diaclases comportant 3 principales familles d'orientation (cf. figure 4) : N° p^lan Orientation Pendage
1 N 135 à 150 subvertical 2 N 35 à 60 subvertical 3 N 0 à 10 subvertical 4# N 10 à 20 4 à 6° E
* : plan de stratification
1
Figure 4 - Schéma montrant l'orientation des fronts de taille par rapport à celles des principales familles de discontinuité. .../... _ lo -
- 1 : Nord 135° à 150°, moyenne 142°, - 2 : Nord 35° à 60°, moyenne 50°, - 3 : Nord 0° à 10°.
Toutes ces discontinuités sont subverticales, peu fréquentes et généralement fermées par un enduit de calcite recristallisée.
S'y ajoutent les joints de stratification correspondant à des couches orien- tées Nord 10° à 20°, inclinées de 4° à 6° vers l'Est, c'est-à-dire vers le Doubs. Ils sont peu fréquents, les bancs ayant une épaisseur le plus sou- vent plurimétrique.
Le degré de fracturation visible est variable suivant les endroits et, notam- ment, suivant l'orientation du front de taille. C'est ainsi que la face ouest, du moins dans ses parties médiane et septentrionale, paraît la plus fracturée tandis que la face sud, au contraire, montre des surfaces remarquablement ré- gulières sur lesquelles on ne décèle pratiquement aucun plan de fracture.
Une fracturation importante se manifeste à trois niveaux :
- Au sommet du front de taille, sur une hauteur de quelques mètres cor- respondant à la zone d'altération. La roche est naturellement dislo- quée, altérée ; toutes les fissures, plus ou moins élargies par dis- solution, et les poches creusées dans le calcaire sont remplies d'ar- gile d'altération (photo 6, en haut," à gauche).
- Dans l'angle nord de la carrière, au bas du chemin d'accès où l'on observe, sur toute la hauteur du front de taille, une zone plus ou moins broyée, colmatée par des produits argileux, probablement en re- lation avec une faille.
- A la surface du front de taille, où l'on observe une fissuration, parfois très intense, provoquée par les tirs de mines et accentuée par les intempéries, notamment le gel, en hiver (photo 8). Mais cette fissuration, liée à l'exploitation, ne concerne qu'une faible épais- seur de roche au voisinage du front de taille, et n'affecte pas le massif calcaire.
• ••/••• .../... - 11 -
Globalement, en-dessous de la zone d'altération superficielle, on peut con- sidérer que la carrière des Andiers est creusée dans un massif de calcaires compacts, peu fissurés. Ceci est prouvé par les flaques d'eau qui stagnent longtemps après les pluies à des altitudes différentes sur les banquettes du fond de l'excavation.
4.3 - PHENOMENE KARSTIQUE
Le phénomène du karst consiste dans le lessivage des roches fissurées et so- lubles, telles les calcaires, par des eaux superficielles et souterraines en mouvement. Cette action aboutit à la formation :
- en surface, d'entonnoirs ou de dépressions fermées plus ou moins cir- culaires (dolines) , résultant de l'élargissement et de l'approfondis- sement progressif de fractures ou de l'effondrement de la voûte de cavités souterraines,
- en profondeur, de conduits, cheminées, galeries, parfois de véritables cavernes, aux formes les plus diverses qui s'enfoncent par gradins dans le massif calcaire.
Les calcaires du Jurassique moyen sont particulièrement sensibles au phénomène karstique, comme en témoignent les très nombreux entonnoirs et dolines qui parsèment la forêt de Chailluz et le bois communal de THISE.
Dans la partie inférieure du karst, existent fréquemment des circulations d'eau souterraines, permanentes ou temporaires.
Lorsque le massif calcaire est traversé par une rivière, comme c'est le cas ici (le Doubs) , le niveau des eaux karstiques est généralement en liaison avec celui du cours d'eau qui représente le niveau de base du karst. Ordinai- rement, la rivière draine les eaux karstiques des coteaux. La montée de l'eau dans la rivière induit une élévation du niveau des eaux souterraines dans les parties contiguës du massif karstique et, inversement, la baisse de l'eau dans la rivière s'accompagne d'une descente du niveau des eaux souterraines.
Dans la carrière des Andiers, les traces d'érosion karstiques sont fréquentes au sommet du front de taille (zone d'altération). En profondeur, elles sont peu importantes, tant en nombre qu'en envergure : elles se limitent à quelques cavités de faibles dimensions, apparemment peu développées, visibles princi- palement dans la partie sud de la carrière, vers le tiers supérieur du front
• ••/•* • - 12 -
de taille (photo 6). "L'accident" le plus important est représenté par une fracture verticale, élargie par dissolution (photos 6 et 7). Cette fracture qui affecte toute la hauteur du front de taille sur la face est, dans la partie méridionale de la carrière, appartient ä la famille de fractures n" 3.
Tous ces "accidents", d'origine karstique, sont en grande partie colmatés par des produits argileux.
5 - HYDROGEOLOGIE
5.1 - ENVIRONNEMENT HYDROGEOLOGIQUE DU SITE
L'environnement hydrogéologique de la carrière des Andiers a déjà été évoqué au paragraphe précédent.
5.1.1 — Lana22ede£> calcaires
Les eaux météoriques s'infiltrent et circulent dans les fissures et conduits karstiques du massif pour rejoindre et alimenter en profondeur la nappe aqui- fère des calcaires dont le niveau piézométrique est en relation avec celui du Doubs.
La présence d'une nappe d'eau dans les calcaires est conditionnée par l'exis- tence, en profondeur, d'un écran imperméable représenté par l'épaisse série marneuse du Jurassique inférieur. Ainsi, toute la tranche des calcaires com- prise entre le niveau du Doubs et le toit des marnes du Jurassique inférieur constitue un milieu entièrement saturé : la nappe des calcaires est contenue dans les pores de la roche lorsque celle-ci possède une porosité de matrice comme c'est le cas, notamment, pour certains niveaux calcaires oolithiques. Cependant, même les calcaires compacts, qui sont intrinsèquement imperméables, présentent, lorsqu'ils sont fracturés, une perméabilité "apparente" de fis- sures qui dépend de la nature, de la dimension (ouverture) et de la fréquence des diaclases. Il en résulte que les débits et les vitesses d'écoulement, dans le massif calcaire peuvent varier considérablement d'un point à un autre tant verticalement qu'horizontalement.
Dans la carrière des Andiers, existe un plan d'eau permanent, localisé le plus souvent dans l'angle sud de l'excavation, (secteur le plus profond) mais qui, / - 13 -
• ••/••• en période de pluies abondantes, s'élève de façon importante et envahit une grande partie du fond de la carrière.
En l'absence de nivellement précis, une question importante doit être posée immédiatement : ce plan d'eau représente-t-il le niveau piézométrique de la nappe des calcaires ou bien s'agit-il d'une simple accumulation d'eau météo- rique qui s'infiltre très difficilement et stagne au fond de la carrière du fait de l'imperméabilité relative du massif calcaire ? La réponse sera donnée au paragraphe 5.3.
5.1.2 — La_nap_p_e_alluviale du Doubs
Les alluvions du Doubs qui occupent le lit majeur (plaine inondable) compor- tent, à la partie inférieure, des dépôts grossiers : sables, graviers, galets, d'épaisseur variable, n'excédant pas 5 à 6 m, recouverts par des sédiments fins, argilo-limoneux épais de 1 à 3 m.
Les alluvions grossières contiennent une nappe aquifère, dont le niveau est également en liaison avec celui du Doubs.
5.1.3 - Relation_entre_les différents_a^uifères
En amont de l'aérodrome de THISE, le substratum des alluvions est constitué par les marnes de l'Oxfordien inférieur qui, stratigraphiquement, recouvrent les calcaires du Jurassique moyen. La nappe supérieure, alluviale, et la nappe inférieure des calcaires sont indépendantes l'une de l'autre, séparées qu'elles sont par cet écran marneux imperméable. La nappe des calcaires est alors captive sous les marnes.
En aval de l'aérodrome, les alluvions reposent directement sur les calcaires du Jurassique moyen ce qui se traduit par l'équilibre hydrostatique et la continuité du niveau piézométrique entre l'eau du Doubs, l'eau de la nappe alluviale et l'eau de la nappe des calcaires du coteau (figure 3).
En période de hautes eaux, la nappe alluviale est alimentée à la fois par l'eau du coteau calcaire et par la rivière. En période d'étiage, les apports d'eau du coteau sont très faibles et l'alimentation par l'eau du Doubs prédominante. .../... - 14 -
La nappe des calcaires du plateau de BESANCON - THISE a plusieurs exutoires connus qui sont, d'amont en aval :
- l1exurgence temporaire du ruisseau du Bignon, qui sort en bordure de la plaine alluviale du Doubs, au pied de la voie ferrée, à 1 ,2 km au Nord-Est de la carrière des Andiers,
- l1 exurgence permanente de Billecul qui sortait en bordure du Doubs, immédiatement en aval du pont de la République à BESANCON et qui a disparu à la suite des travaux de construction du grand collecteur rive droite,
- l1exurgence permanente du ruisseau de la Mouillère qui sort en bordure du Doubs, un peu en aval de la passerelle Denfert-Rochereau,
- 1'exurgence temporaire d'AVANNE, qui sort en bordure du Doubs, à l'en-' trée amont du village.
5.2 - INVENTAIRE DES POINTS D'EAU (figure 1)
Aucune des sources énumérées ci-dessus n'est utilisée pour l'alimentation en eau potable des collectivités.
En revanche, la ville de BESANCON est alimentée partiellement en eau par sept forages impantés sur la commune de THISE, exploitant la nappe des calcaires du Jurassique moyen et répartis en deux groupes :
- l'un, sur le coteau, à l'Ouest du village, entre la forêt de Chailluz et la Côte des Buis, comportant les forages CZ2, CZ6, CZ7, CZ8,
- l'autre, en bordure de la plaine alluviale du Doubs au Sud du village, entre la voie ferrée et l'aérodrome, comportant les forages TH3, TH4, TH6.
La carrière des Andiers se trouve, respectivement à 1,2 km et à 1,75 km en aval des groupes de forages de THISE (TH) et de la Forêt de Chailluz (CZ).
• ••/••• .../... - 15 -
Par ailleurs, un puits à drains rayonnant (Puits Raney) capte la nappe des alluvions du Doubs, au Sud de l'aérodrome, en bordure de la RN 73. Cet ou- vrage n'est plus utilisé actuellement mais il est maintenu en état de fonc- tionnement et pourrait être remis en service en cas de besoin.
D'autres ouvrages captant la nappe des alluvions du Doubs ou celle des cal- caires du Jurassique moyen sont implantés dans la région mais, compte-tenu des conditions géologiques et hydrogéologiques, ils ne peuvent en aucune ma- nière être menacés par une pollution quelconque en provenance de la carrière des Andiers ; II s'agit :
- de trois puits captant la nappe alluviale sur la commune de CHALEZE. Ils sont situés sur la rive opposée du Doubs et, dans ce secteur, la nappe des alluvions est isolée de celle des calcaires par l'écran im- perméable que constituent les marnes oxfordiennes,
- d'un puits aux alluvions sur la commune de ROCHE-LEZ-BEAUPRE et d'un forage profond aux calcaires sur la commune de NOVILLARS, ces deux ouvrages étant situés à plus de 4 km, en amont (hydraulique) de la carrière.
5.3 - PIEZOMETRIE
Afin de connaître de façon précise les cotes du fond de la carrière et celle du plan d'eau, quatre points ont été nivelés (cotes NGF) le 21 mars 1986 (figure 2) .
Le fond de l'excavation, limité par le front de taille principal, comporte 4 banquettes de largeur variable, séparées par des gradins hauts de 5 à 7 m. Les banquettes correspondent à des surfaces structurales (toit d'un banc) et, comme les couches calcaires, sont inclinées de 4° à 6° vers l'Est. Leur alti- tude moyenne décroît du Nord au Sud :
- 258 NGF, pour la banquette A (au pied de la rampe d'accès principale) , - 252 NGF, pour la banquette B, - 246 NGF, pour la banquette C, - 239 NGF, pour la banquette D, la plus profonde, située dans l'angle sud de la carrière et noyée en permanence. - 16 -
Le 02 avril 1986, un relevé piëzomêtrique général a été réalisé de façon à pouvoir corréler les différents niveaux d'eaux significatifs dans la zone d'étude. A cette date, après les pluies abondantes de la période pascale, les eaux étaient hautes et le Doubs en crue. Les résultats sont consignés dans le tableau ci-dessous :
COTE DESIGNATION COTE SOL (NGF) DU NIVEAU STATIQUE (NGF)
Carrière des Andiers (gradin D) 239/240 249,25
Chamg cagtant de Chailluz (nappe des calcaires) . CZ2 (Fl) 293 (1) 259,8 . CZ8 (F2a) 293 (1) 259,7 . CZ7 (F2b) 297 (1) 258,1 . CZ6 (F3) 300 (1) 256,7
Chamg cagtant de l'aérodrome (nappe des calcaires) . TH4 (Fl) 246 (1) 245,3 . TH3 (F2) 246 (1) 245,6 . TH6 (F3) 246 (1) 244,9
Source du Bignon (nappe des calcaires) 246 - 248 (2)
Source de la Mouillère 241 (1)
Puits Raney^ de l'aérodrome 245,5 (1) 244,5 (1) (nappe des alluvions du Doubs)
Le Doubs^ au gont de CHALEZEULE 244,5 (3)
(1) : cote estimée d'après le nivellement général de la France (carte topographique IGN BESANCON 1-2 à 1/25 000).
(2) : Le ruisseau de Bignon prend naissance à la limite du coteau et de la plaine alluviale du Doubs, à la base d'une petite falaise calcaire. • ••/••• * *
L'eau sort par diverses fissures et cavités de la roche à des cotes variant de 246 m (niveau de la plaine alluviale du Doubs) à plus de 248 m, suivant l'abondance et la durée des précipitations.
(3) : La cote du Doubs en étiage est 242,80 au pont de CHALEZEULE.
Par ailleurs, Monsieur GRIFFON, Ingénieur au Service des Eaux de BESANCON nous a fourni les renseignements suivants :
- En octobre 1985, alors que les eaux étaient particulièrement basses, le niveau statique de la nappe des calcaires se situait a une cote moyenne 242/243 dans les forages de Chailluz et dans ceux de l'aéro- drome, ce qui signifie que l'amplitude des fluctuations du niveau de la nappe peut atteindre 15 à 20 m dans les forages de Chailluz et 2 à 3 m dans les forages de l'aérodrome.
- 7 000 m3 à 8 000 m3 sont prélevés quotidiennement dans la nappe des calcaires pour l'alimentation partielle en eau potable de l'agglomé- ration bisontine :
. 230 m3/h, 14 à 15 heures par jour, dans les forages de Chailluz,
. 330 m3/h, 12 à 14 heures par jour, dans les forages de l'aérodrome.
- En pompage, le niveau dynamique de la nappe des calcaires descend jusqu'à des cotes atteignant :
. 240 à 235, dans les forages de Chailluz,
. 220 à 225, dans les forages de l'aérodrome.
En ce qui concerne le niveau du plan d'eau de la carrière des Andiers, les cotes suivantes ont été relevées :
- 245, environ, en octobre 1985, en période d'étiage, le plan d'eau étant strictement localisé dans le secteur D,
- 246,95, le 21 mars 1986,
• *•/••• • ••/••• ~ 1 ö ~
- 249,85, le 02 avril 1986, après les pluies abondantes de la période pascale, le plan d'eau occupant le secteur D et la quasi totalité du secteur C,
- 248,65, le 09 avril 1986,
- 248,10 le 15 avril 1986,
- 250,25, le 25 avril 1986, après plusieurs jours de pluie, le Doubs étant en forte crue. A cette cote, la partie la plus basse de la pla- teforme B commence à être noyée.
Entre octobre 1985 (basses eaux) et le 25 avril 1986 (hautes eaux), l'ampli- tude de la fluctuation du niveau de la nappe, dans la carrière, dépasse donc 5 m (5,25 m).
Les renseignements piézométriques qui précèdent permettent de faire les remarques suivantes :
- Les différentes cotes de la nappe des calcaires (forages de Chailluz et de l'aérodrome, source Bignon, source de la Mouillère... ) de la nappe des alluvions du Doubs (Puits Raney) et celle du Doubs, montrent que ces trois aquifères sont en relation hydrodynamique. Le Doubs cons- titue bien le niveau de base qui se situe vers la cote 242/243, en période d'étiage.
- Les pompages dans la nappe des calcaires provoquent un rabattement important (une trentaine de mètres dans les forages de l'aérodrome) du niveau de la nappe et le cône d'influence peut s'étendre très loin des captages. Ainsi, on sait par expérience que la productivité des forages de la Papeterie de NOVILLARS est affectée, en période d'étiage, par les pompages dans le forage communal qui exploite la même nappe à une distance de 650 m, en aval. On a remarqué également que, depuis la mise en service des forages de THISE, la période de tarissement annuelle de la source de Bignon est de plus en plus prolongée.
- Il ne fait pas de doute que le niveau du plan d'eau de la carrière des Andiers est celui de la nappe des calcaires, mis au jour par l'ex- ploitation. La partie la plus profonde de la carrière se trouve à la
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cote moyenne 239/240, donc en-dessous du niveau du Doubs ä l'étiage (242,80 au pont de CHALEZE). L'excavation pénètre donc profondément dans la nappe aquifère des calcaires du Jurassique moyen ; c'est ainsi que la hauteur d'eau, le 02 et le 25/04/86 dépassait 10 m au droit de la banquette D. Ces constatations rendent inutile la réali- sation d'un traçage colorimétrique.
Cependant, les calcaires, en fond de carrière, sont peu fissurés et l'eau de la nappe circule assez lentement. C'est ce qui explique que l'exploitant a pu extraire, une partie des matériaux à sec, sous le niveau de la nappe. En effet, lorsqu'il ne pleuvait pas, il était possible d'assécher assez facilement la fosse en établissant une sorte de circuit fermé : l'eau, pompée au point le plus bas, dans l'angle sud de l'excavation, était rejetée dans l'angle nord-est, 300 m en amont et une douzaine de mètres plus haut.
6 - |VALyATigN==DES==RlSgyES==DE==POLLyTION_=DES==EAyX==SOyTERRAINES
Les calcaires du Jurassique moyen dans lesquels est creusée la carrière des Andiers constituent un milieu naturel fissuré, karstifié (partie supérieure) à peu karstifié. Dans un tel milieu, caractérisé par une perméabilité de fissures, deux types d'écoulement coexistent :
- un écoulement lent, sous forme de nappe, imprégnant le massif rocheux,
- un écoulement très rapide dans les fissures et conduits karstiques, au-dessus de la nappe.
En raison des vitesses de circulation des eaux souterraines souvent élevées, les répercussions d'une pollution de surface sur la nappe sont toujours ra- pides. Le pouvoir de filtration et d'auto-épuration du milieu est nul ou très faible. L'extension importante des réseaux aquifères permet la propa- gation lointaine de la pollution et sa diffusion sur un front étendu.
Dans le.cas présent, la vulnérabilité du site est encore accentuée par le fait que la nappe, mise à nu par l'exploitation, se trouve directement ex- posée à la pollution. .../... - 20 -
Par ailleurs, toute pollution de la nappe des calcaires sur le site de la carrière se propagera dans la nappe des alluvions du Doubs, ces deux aquifères étant en relation hydrodynamique.
En période d'étiage, le rabattement important consécutif aux pompages AEP dans la nappe des calcaires, peut modifier complètement les directions d'écoulement de celle-ci et il n'est pas impossible que la carrière des Andiers se trouve dans le rayon d'influence des captages, notamment de ceux de l'aérodrome, bien qu'elle soit située à 1,2 km, plus ou moins en aval hydraulique de ces derniers.
7 - œNSEQyENCES==SUR==LA==FAISABILITE==Dy==PRgjET
7.1 - NATURE DES MATERIAUX STOCKABLES SUR LE SITE
La carrière des Andiers est creusée dans les calcaires du Jurassique moyen, milieu fissuré, perméable, qui renferme une nappe exploitable et exploitée à 1,2 km en amont. Dans le fond de la carrière, la nappe est à l'air libre, ce qui la met dans un état de vulnérabilité maximale. Dans ces conditions, seuls les matériaux de remblaiement inertes, imputrescibles et strictement neutres vis-à-vis de l'eau peuvent être admis sur le site, sans aménagement particulier et sans autre précaution qu'un contrôle rigoureux de leur na- ture. Ces matériaux sont représentés essentiellement par les excédents de terrains naturels, non réutilisables sur place, offerts par les opérations de terrassements des chantiers de la région : terre végétale, limons, ar- giles, marnes et roches diverses, essentiellement calcaires.
En l'absence d'un suivi piézométrique d'une durée suffisante (plusieurs années) et d'un plan topographique précis, il est difficile d'évaluer le volume de remblai nécessaire pour mettre le site hors d'eau. Par rapport à la cote maximale relevée le 02 avril 1986 (249,85), il semble raisonnable de prendre une marge de sécurité supplémentaire d'au moins 3 m, ce qui porte à 253 m la cote de mise hors d'eau. A cette cote, la totalité des secteurs D, C, et une partie du secteur B seraient sous l'eau et le volume de matériaux nécessaire pour remblayer jusqu'à ce niveau peut être estimé très approximativement entre 120 000 et 150 000 m3. .../... - 21 -
Une fois le site mis hors d'eau, on pourrait envisager de poursuivre le rem- blaiement en ajoutant aux déblais naturels décrits ci-dessus, des matériaux de démolition et/ou des déblais divers. Ces produits, très hétérogènes, sont constitués en majeure partie de terre, sable, pierres, blocs, béton, terre cuite (tuiles et briques), verre..., en principe inertes vis-à-vis de l'eau mais également, en quantité plus ou moins importante :
- de la ferraille, qui produit des hydroxydes métalliques,
- du plâtre, qui produit des sulfates,
- du bois, du carton, du papier, matières putrescibles,
- des résidus goudronneux et asphaltiques, en provenance de chaussées, qui sont producteurs d'hydrocarbures et de résidus phénoliques,
- d'autres produits, en faible quantité, qui sont polluants (peintures, vernis...).
Ces matériaux ne sont donc pas sans nocivité mais leur mise en dépôt pour- rait être acceptée à condition de mettre en oeuvre des mesures compensatoires visant à protéger la nappe aquifère des calcaires.
7.2 - MESURES COMPENSATOIRES NECESSAIRES. POUR PERMETTRE LE STOCKAGE DE MATERIAUX DE DEMOLITION ET DEBLAIS DIVERS
Elles ont pour objectifs :
- d'assurer l'étanchéité du fond et des parois de l'excavation,
- de collecter et d'évacuer les eaux de ruissellement et d'infiltration.
7.2.1 - Etanchenjent_de_l^excayation
Pour assurer l'étanchéité après la mise hors d'eau, il faudra recourir à la mise en place sur le fond et les parois de la carrière d'une couche de terre argileuse compactée d'une épaisseur, minimale de 1 m. L'efficacité de cet écran artificiel devra être contrôlée au moyen d'essais d'absorption in situ. Il s'avérera alors peut être nécessaire de mettre en place une couche de terre argileuse supplémentaire dont l'épaisseur pourra être fixée en fonction des résultats des essais d'absorption.
Contre les parois, la terre argileuse sera disposée sous forme d'une digue, d'une largeur minimale de 1 m, qui sera élevée progressivement au fur et à mesure du remplissage de l'excavation.
7.2.2 - Collecte et évacuation des eaux de ruissellement_et d'infiltration
L'étanchéité du site étant, en principe, assurée, il convient de limiter les apports d'eaux de ruissellement en provenance des pentes voisines et d'éviter que les eaux de percolation ne s'accumulent dans la décharge. Pour cela les mesures suivantes doivent être envisagées :
- en ce qui concerne les eaux de ruissellement :
. drainage périphérique contournant la bordure amont du site,
- en ce qui concerne les eaux de percolation :
. modelage du fond étanche de façon à lui donner une pente générale vers un point bas,
. mise en place sur le fond d'une couche de matériau drainant, repo- sant sur, et recouvert par une nappe anticontaminante en géotextile, genre Bidim,
. au point le plus bas, édification d'un puits au fur et à mesure du remplissage de l'excavation, pour permettre de contrôler le niveau des eaux de percolation et d'assurer leur extraction par pompage,
. récupération des eaux pompées dans un bassin de stockage où il sera possible de contrôler leur qualité,
. rejet des eaux recueillies dans le réseau d'évacuation des eaux pluviales ou vers une station d'épuration suivant les résultats des contrôles périodiques de qualité.
7.2.3 - Çontrôle_de_la qualité de l'eau de la nappe
Dans tous les cas, au moins un piézomètre devra être implanté en-dehors et en aval du site de stockage, permettant l'échantillonnage et le contrôle de la .../... - 23 -
qualité de l'eau de la nappe.
8 - SUJETIONS==GENERALES==D^AMENAGEMENT==Dy==SITE
Quel que soit le projet retenu (stockage de matériaux de déblai, activité industrielle, loisirs...), toute opération de réaménagement de la carrière des Andiers sera confrontée à deux problèmes principaux liés :
- le premier, à l'existence d'une nappe d'eau permanente et extrêmement vulnérable, dans le fond de la carrière,
- le second, à la stabilité des fronts de taille.
8.1 - PROBLEME DE L'EAU
La présence de la nappe impose, pour tout aménagement une mise hors d'eau préalable et celle-ci ne peut se faire qu'avec des matériaux parfaitement neutres vis-ä-vis de l'eau, comme indiqué dans la première partie du para- graphe 7.1.
Si l'aménagement envisagé est susceptible de polluer, la nappe aquifère devra être protégée contre tout risque de contamination et l'on aura à résoudre, également, le problème de collecte et d'évacuation des eaux de ruissellement et des eaux usées.
Dans tous les cas, il est conseillé d'installer, dès à présent, une échelle limnimêtrique en fond de carrière pour permettre de préciser la cote maximale de mise hors d'eau, grâce à. une période d'observation beaucoup plus longue.
8.2 - PROBLEME DE LA STABILITE DES FRONTS DE TAILLE
Depuis leur abandon, les parois de la carrière, fracturées par les tirs de mines et soumises aux intempéries, sont en pleine évolution et donnent lieu à de fréquentes chutes de pierres particulièrement en période de pluies et au dégel.
Les fronts de taille principaux sont subverticaux et atteignent 30 à 35 m de hauteur par endroits. Ils sont localement divisés en deux parties par une banquette mais celle-ci est le plus souvent trop étroite (1 m à 4 m de lar- geur) pour offrir une protection suffisante. Seules les parois de l'extrémité méridionale de l'excavation montrent des surfaces régulières, de bonne tenue. Partout ailleurs, à différents niveaux, on observe des blocs et des masses rocheuses, parfois volumineuses (plusieurs m3), en équilibre précaire, susceptibles de se détacher à tout moment.
La présence de blocs et masses rocheuses instables est quasi générale au som- met du front de taille dans la partie correspondant à la zone d'altération. A cet endroit la roche est altérée, karstifiée, plus ou moins disloquée. La gangue argileuse qui remplit les fissures et cavités est entraînée par les- sivage, ce qui libère les blocs et provoque leur chute.
Dans les conditions actuelles, les chutes de pierres et de blocs représentent un danger quasi permanent pour la sécurité des personnes et des biens amenés à circuler ou évoluer au pied des fronts de taille.
Ainsi, tout projet de réaménagement de la carrière des Andiers doit, en pre- mier lieu prendre en compte et étudier le problème de la stabilité des parois et définir les moyens à mettre en oeuvre pour garantir la sécurité pendant et après les travaux de réaménagement. A cet égard, il convient de signaler qu'une simple purge des blocs et masses rocheuses instables n'aurait qu'un effet limite dans le temps.
9 - CONCLUSION
L'étude a montré que le plan d'eau occupant le fond de la carrière des Andiers est sans aucun doute celui de la nappe des calcaires qui est exploitée à 1,2 km au Nord-Est pour l'alimentation en eau potable de l'agglomération bison- tine. Bien que cela ne soit pas prouvé, il n'est pas impossible que le site se trouve dans le rayon d'influence des captages, dont les pompages, en étiage, rabattent le niveau de la nappe jusqu'à une cote inférieure de 20 à 25 m à celle relevée dans la carrière.
Quoiqu'il en soit, la qualité de l'aquifère doit être préservée, et, dans tous les cas, seuls des matériaux inertes, imputrescibles et neutres vis-à-vis de l'eau peuvent être admis en dépôt, sans autre précaution qu'un contrôle rigou- reux de leur nature, jusqu'à la mise hors d'eau du site ; en fait, il ne peut - 25 - s'agir que de matériaux de déblais naturels (terre, limon, argile, marne, roches) provenant de chantiers de terrassement.
Une fois la mise hors d'eau assurée, le stockage de matériaux de faible noci- vité tels que produits de démolition ou déblais divers peut être envisagé mais les mesures compensatoires nécessaires à la protection de la nappe (ëtan- chement du fond et des parois de l'excavation, drainage, collecte et évacua- tion des eaux de percolation) sont délicates à mettre en oeuvre et sans doute coûteuses.
Dans tous les cas, un tri préalable rigoureux des matériaux sur un site moins vulnérable, tel qu'il est prévu par le Syndicat, est indispensable.
Par ailleurs, compte-tenu de l'état des parois, l'aménagement du site, quel que soit le parti finalement retenu, ne peut être envisagé sans que soient prises préalablement les mesures visant a garantir la sécurité des personnes et des biens, pendant et après les travaux. - 26 -
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4 PLANCHES PHOTOGRAPHIQUES - 27 -
Photo_j_ (21/03/86) Vue d'ensemble de la carrière prise depuis l'angle nord de la banquette A (au pied de la rampe d'accès).
Photo_2 (21/03/86) Vue d'ensemble de la carrière prise depuis l'extrémité sud de la banquette A, large de quelques mètres seulement à cet endroit. A cette époque, le plan d'eau (cote 246,95 NGF) couvre la banquette D et une petite partie de la ban- quette C. - 28 -
Photo_3 (21/03/86) Vue de la carrière prise depuis l'angle sud-est de la banquette A, large de quelques mètres seulement à cet endroit.
Photo_4 (21/03/86) Vue d'ensemble de la carrière prise depuis le bord de la banquette A dans l'angle nord, au pied de la rampe d'accès. Au premier plan s'étend la banquette B. - 29 -
Photo_5 (09/04/86) Vue de la carrière prise depuis le bord de la banquette B, dans l'angle nord. A cette époque, le plan d'eau (248,65 NGF) occupe la banquette D et la plus grande partie de la banquette C.
Photo_6 (21/03/86) Vue du front de taille dominant la banquette D dans l'angle sud de la car- rière. Les cavités et poches karstiques creusées dans la roche, visibles en haut à gauche et à mi-hauteur du front de taille sont remplies d'argile et se vident progressivement par lessivage. Noter, à l'extrême gauche, la grande fracture subverticale qui coupe le front de taille sur toute sa hauteur. - 30 -
Photo_7 (21/03/86) Vue rapprochée de la grande fracture signalée sur la photo 6. L'argile d'altération qui remplit la fracture dans sa partie élargie (en haut du cliché) est entraînée par le lessi- vage sous forme de coulées ou de petits "paquets" qui tombent sur la banquette A,
Photo_8 (21/03/86) Vue rapprochée d'une partie du front de taille ouest immédiatement au-dessus de la banquette C. En surface, la roche est intensément fracturée sous l'ef- fet des tirs de mines et des intempéries (gel).