ETDDE HYDROGEOLOGIQDE OD PROJET DE CONTODRNEMENT DO CD 465 BRGM A SERMAMAGNY (90) 87 SGN 472 FRC par Y. ATLAN, H. BRANEYRE, C. JAVEY, J.P. VANCON CONSEIL GENERAL DU TERRITOIRE DE BELFORT SERVICE DES ROUTES Hotel du Département Cité administrative Vauban - 90 020 BELFORT BESANCON, AOUT 1987 BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERES SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL Service Géologique Régional Franche-Comté 12. avenue Fontaine Argent - 25000 BESANÇON - Tél.: 81.88.03 11 ETUDE HYDROGEOLOGIQDE DD PROJET DE CONTOORNEMENT DO CD 4 65 A SERMAMAGNY (90) 87 SGN 472 FRC par Y- ATLAN, H- BRANEYRE, C- JAVEY, J.F. VANCON RESGME Le projet de doublement du CD 465 prévoit la réalisation de tra- vaux routiers à l'intérieur des périmètres de protection des cap- tages alimentant en eau le District de l'agglomération de BELFORT. A la demande du Conseil Général du Territoire de Belfort, le B.R.G.M., Service géologique régional de Franche-Comté, a procédé à l'étude hydrogéologique de la zone du projet, de façon à préci- ser la vulnérabilité de la nappe et des captages et l'impact hy- drogéologique des projets routiers. L'étude a comporté : - l'exécution de forages (3) pour essais de pompage, - l'exécution de piézomètres (10), - une campagne géophysique électrique, - des analyses de l'eau des captages et de la rivière Savoureuse . Un modèle mathématique de- la nappe a été mis au point, qui a per- mis de définir directions et vitesses des écoulements dans la nappe. En conclusion, il apparaît que : - la nappe alluviale est vulnérable, car sans couverture peu perméable en surface. dans les conditions de l'étude (moyennes eaux), les risques de propagation vers les captages à travers l'aquifère, d'une pollution accidentelle survenant le long de l'un des tracés routiers, sont peu importants, il y a une étroite liaison entre les cours d'eau (Savoureuse et ses affluents) et la nappe : si une pol lution accidentelle était véhiculée en partie par les cours d'eau, elle atteindrait rapidement les captages proches de la rivière- - 1 - TABLE DES MATIERES 1 - INTRODUCTION 4 1.1 - OBJET DE L'ETUDE 4 1.2 - MODALITES ADMINISTRATIVES 4 2 - CADRE GENERAL DE LA ZONE ETDDIEE 5 2.1 - SITUATION GEOGRAPHIQUE 5 f 2.2 - CADRE GEOLOGIQUE 5 2.3 - CADRE HYDROGEOLOGIQUE 7 3 - COLLECTE DES DONNEES - RESDLTATS- 3.1 - RECHERCHE DOCUMENTAIRE, DEPOUILLEMENT ET ANALYSE DES DONNEES 8 3.1.1 - LES CAPTAGES DU D.A.B. 8 3.1.2 - DONNEES PONCTUELLES EXISTANTES 9 3.2 - RECONNAISSANCE DE LA ZONE D'ETUDE 10 3.2.1 - SONDAGES DE RECONNAISSANCE 10 3.2.2 - PIEZOMETRIE 11 3.2.3 - POMPAGES D'ESSAI 13 3.2.4 - PRELEVEMENTS ET ANALYSES D'EAU 13 4 - SYNTHESE DES RESDLTATS OBTENUS 14 4.1 - GEOMETRIE DU RESERVOIR 14 4.1.1 - CARTE DE LA PROFONDEUR DU TOIT DU SUBSTRATUM IMPERMEABLE 14 4.1.2 - LIMITES LATERALES 15 - 2 - 4.2 - CARACTERISTIQUES HYDROGEOLOGIQUES 15 4.2.1 - NIVEAU PIEZOMETRIQUE 15 4.2.2 - ESTIMATION DES CARACTERISTIQUES HYDRO- DYNAMIQUES 16 4.3 - QUALITE DE L'EAU 17 5 - MODELISATION 18 5.1 - PRINCIPES DE LA MODELISATION 18 5.2 - CARACTERISTIQUES DU MODELE 19 5.2.1 - LE MAILLAGE UTILISE- 19 5.2.2 - LES DONNEES INTRODUITES 19 5.3 - CALAGE DU MODELE EN REGIME PERMANENT 23 5.3.1 - DONNEES DE DEPART 23 5.3.2 - RESULTATS DE L'ETALONNAGE 24 5.3.3 - BILAN DES DEBITS 28 5.3.4 - TRAJECTOIRE DES LIGNES DE COURANT 28 6 - CONCLUSIONS 30 - 3 - TABLE DES ANNEXES Annexe 1 - Carte d'implantation des travaux et de profondeur du substratum de la nappe alluviale de la Savoureuse (échelle 1/5 000) hors texte Annexe 2 - Tableaux des principales données des ouvrages anciens (2a) et des ouvrages réalisés dans le cadre de l'étude (2b) 33 Annexe 3 - Coupes lithologiques des sondages mécaniques réalisés dans le cadre de l'étude 36 Annexe 4 - Résultats de la campagne de reconnaissance géophy- sique par sondages électriques 53 Annexe 5 - Carte piézométrigue de la nappe de la Savoureuse au 14 mai 1987 hors texte Annexe 6 - Résultats des pompages d'essai 61 Annexe 7 - Résultats des analyses d'eau 70 TABLE DES FIGDRES Figure 1 - Plan de situation de la zone étudiée - échelle 1/25 000 6 Figure 2 - Tableau des résultats des relevés piézométriques 12 Figure 3 - Configuration et codification du maillage utilisé 20 Figure 4 - Carte des perméabilités 21 Figure 5 - Bilan des flux horizontaux, par tronçon de rivière 25 Figure 6 - Carte piézométrique en moyennes eaux 26 1 - INTRODUCTION 1.1 - OBJET DE L'ETUDE Les captages gui alimentent en eau potable le District de l'Ag- glomération belfortaine (D.A.B.) sont implantés dans la nappe alluviale de la Savoureuse, au Nord de BELFORT. Le projet de doublement du CD. 465 prévoit la réalisation de travaux à l'in- térieur des périmètres de protection des captages. Un tel projet ne peut donc être envisagé sans une étude hydrogéologigue détail- lée de la zone des captages. Cette étude a pour objet : - de déterminer les caractéristiques hydrodynamiques et physico-chimiques de la nappe de la Savoureuse dans le secteur des captages du D.A.B., - d'estimer les conséquences des travaux sur les débits et sur la qualité de l'eau pompée pour l'alimentation en eau potable des collectivités concernées, - de définir les mesures a prendre pour limiter tous les risques de pollution. 1.2 - MODALITES ADMINISTRATIVES L'étude a été réalisée à la demande du Département du Territoire de Belfort, par le Service géologique régional Franche-Comté du B.R.G.M.. - 5 - 2 - CADRE GENERAL DE LA ZONE ETUDIEE 2.1 - SITUATION GEOGRAPHIQUE (cf. figure n° 1 et annexe 1) La zone des captages du D.A.B. concernée par le projet de double- ment du CD. 465 est située dans la plaine alluviale de la Savou- reuse, au Nord de BELFORT, entre VALDOIE et SERMAMAGNY. Les deux tracés routiers envisagés traversent la plaine allu- viale, à l'Ouest des captages, à l'intérieur du périmètre de pro- tection rapprochée et localement très près, et même légèrement à l'intérieur du périmètre de protection immédiate, en ce gui con- cerne la variante centre. La région étudiée concerne l'ensemble de la plaine alluviale dans la zone des captages. Elle est limitée approximativement : - au Nord, par la limite communale entre SERMAMAGNY, CHAUX et LACHAPELLE-SOUS-CHAUX, - au Sud, par une ligne passant immédiatement au Sud de la colline du Monceau, - à l'Est et à l'Ouest, par les premiers reliefs qui marquent la limite morphologique de la plaine alluviale. Elle couvre une superficie d'environ 5 km2. 2.2 - CADRE GEOLOGIQUE La plaine alluviale de la Savoureuse est occupée par des allu- vions d'origine fluviatile ou fluvio-glaciaire constituées par un mélange de sables, de graviers, et de galets, parfois de grosse taille (diamètre supérieur à 10 cm). Ces matériaux, déposés sous régime plus ou moins torrentiel, ne sont pas homogènes et des ni- veaux très grossiers, riches en galets peuvent passer rapidement, tant verticalement que latéralement, à des dépôts plus fins, al- lant des sables aux silts et limons. De même, l'épaisseur des alluvions n'est pas constante et peut varier de quelques mètres à plus de 10 mètres. Dans la région étudiée, la vallée de la Savoureuse est creusée dans les séries anciennes primaires de la bordure méridionale des Vosges. - 6 - Figur e_l^ PLAN DE SITUATION DE LA ZONE ETUDIEE secteur d1etude échelle 1/25 000 - 7 - Ainsi sur la plus grande partie du site, le substratum est repré- senté par les assises du Permien constituées essentiellement par des argilolites admettant localement quelques intercalations len- ticulaires de grès plus ou moins altérés, l'ensemble ayant une teinte rougeâtre caractéristique. Ce n'est qu'à l'extrémité sud que l'on trouve, sous les allu- vions, les schistes, d'âge dinantien ; ces derniers affleurant dans la montagne du Salbert, forment la butte-témoin du Monceau au centre de la plaine alluviale et bordent celle-ci, au Sud-Est, 2.3 - CADRE HYDROGEOLOGIQUE Les alluvions de la Savoureuse renferment une nappe aquifère d'un grand intérêt pour l'agglomération belfortaine puisque les puits qui y sont implantés alimentent en eau potable une grande partie du D.A.B. et, en appoint, deux Syndicats des Eaux et un réseau communal. Le volume exploité annuellement est de l'ordre de 6 000 000 m3 et dessert une population évaluée à 80 000 per- sonnes. Les argilites du Permien, comme les schistes dinantiens consti- tuent le substratum imperméable de la nappe. La Savoureuse reçoit deux petits affluents en rive droite : - le RhÔme, au Nord-Ouest, qui coule au pied du versant oc- cidental de la vallée et se jette dans la Savoureuse a 300 m au Sud du CD. 24, - le Verbote, au Sud-Ouest, issu des grands étangs de Mal- saucy et de la Véronne et qui coule au pied du massif du Salbert avant de se jeter dans la Savoureuse au lieu-dit "Le Monceau". Ces rivières, à caractère torrentiel, sont en partie asséchées en été et leurs rives sont peu colmatées. - 8 - 3 - COLLECTE DES DONNEES 3.1 - RECHERCHE DOCUMENTAIRE, DEPOUILLEMENT ET ANALYSE DES DONNEES Méthode - Recueil auprès de la Direction départementale de l'Equi- pement de toutes les informations techniques concernant le projet de doublement du CD. 465. - Recueil auprès du D.A.B. de toute la documentation dispo- nible concernant la géologie, 1 ' hydrogéologie, la qualité de l'eau de la nappe de la Savoureuse et les caractéris- tiques des captages. - Consultation des archives de la Banque des Données du Sous-Sol du B.R.G.M.