Direction Départementale de l’Agriculture et de la Forêt de la Meurthe-et-Moselle Secrétariat technique du pôle EAU Appui à l’exercice de la police de l’eau souterraine Projet de forage d’écoute sismique à Bréhain-la-Ville Etude réalisée dans le cadre des actions de Service public du BRGM 02-EAU-516 Avril 2002 BRGM/RP-51613-FR Direction Départementale de l’Agriculture et de la Forêt de la Meurthe-et-Moselle Secrétariat technique du pôle EAU Appui à l’exercice de la police de l’eau souterraine Projet de forage d’écoute sismique à Bréhain-la-Ville D. Nguyen-Thé Etude réalisée dans le cadre des actions de Service public du BRGM 02-EAU-516 Avril 2002 BRGM/RP-51613-FR Projet de forage d’écoute sismique à Bréhain-la-Ville Mots clés : Nappe, calcaires, Dogger, coupe prévisionnelle, zone d’appel, Bréhain- la-Ville, Meurthe-et-Moselle. En bibliographie, ce document sera cité de la façon suivante : Nguyen-Thé D. (2002) – Projet de forage d’écoute sismique à Bréhain-la-Ville. Rapport BRGM/RP-51613-FR, 33 p., 9 fig., 4 tab., 1 ann. © BRGM, 2002. Ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l'autorisation expresse du BRGM. 2 Rapport BRGM/RP-51613-FR Projet de forage d’écoute sismique à Bréhain-la-Ville Synthèse la demande de la Direction Départementale de l’Agriculture et de la Forêt de la AMeurthe-et-Moselle, le BRGM a été sollicité par la Direction Régionale de l’Environnement de Lorraine pour donner son avis sur l’incidence de la réalisation d’un ouvrage d’écoute sismique à l’intérieur du périmètre de protection rapprochée du forage AEP de Bréhain-la-Ville (54). Il est demandé d’établir une coupe géologique prévisionnelle des terrains qui seront traversés par le nouveau forage, et également de définir des recommandations techniques concernant la réalisation de cet ouvrage, afin de préserver la ressource en eau potable qui alimente la commune. L’analyse de différents logs litho-stratigraphiques des formations géologiques aux alentours de la commune et l’étude des rares données relatives à l’exploitation du forage AEP permettent de préciser la nature des terrains à l’aplomb de la commune et d’estimer les ordres de grandeurs des paramètres hydrodynamiques de la nappe captée (transmissivité de 2.10-3 m2.s-1, coefficient d’emmagasinement de 3.10-5). Le périmètre d’appel du captage AEP, déterminé à partir de ces résultats, montre que cet ouvrage est vulnérable aux pollutions accidentelles qui pourraient survenir sur le chantier de foration. Des préconisations sont proposées pour effectuer la foration tout en protégeant le forage d’eau communal et la nappe d’eau souterraine captée. Ces recommandations sont notamment : · réaliser le forage d’écoute au marteau fond de trou à l’air ; · télescoper l’ouvrage ; · soigner la cimentation qui doit être faite en plusieurs phases à l’aide de cannes d’injection. Il est en outre recommandé d’arrêter l’exploitation de l’ouvrage AEP pendant les phases effectives de réalisation du forage d’écoute. Rapport BRGM/RP-51613-FR 3 Projet de forage d’écoute sismique à Bréhain-la-Ville 4 Rapport BRGM/RP-51613-FR Projet de forage d’écoute sismique à Bréhain-la-Ville Sommaire Synthèse.................................................................................................................. 3 Sommaire ............................................................................................................... 5 Liste des figures ..................................................................................................... 6 Liste des tableaux................................................................................................... 6 Liste des annexes.................................................................................................... 6 1. Problématique ................................................................................................... 7 2. Situation du projet de nouveau sondage .......................................................... 9 2.1 Géologie........................................................................................................... 9 2.2 Première coupe prévisionnelle des terrains ....................................................... 11 2.3 Hydrogéologie.................................................................................................. 13 2.4 Caractéristiques hydrodynamiques.................................................................... 15 3. Relations entre le forage d’écoute et l’aquifère capté pour l’alimentation en eau potable.................................................................................................... 19 3.1 Conséquences liées aux résultats concernant T et S .......................................... 19 3.2 Spécificités liées à la probabilité du développement d’un réseau karstique........ 20 3.2.1 Eventuelle communication du forage d’écoute avec la nappe captée pour l’AEP ........................................................................................... 20 3.2.2 Risques induits par la réalisation du forage d’écoute............................. 21 3.3 Influence du forage AEP sur les écoulements et vulnérabilité de celui-ci vis-à-vis des travaux de fonçage ....................................................................... 21 3.4 Incidences éventuelles de la réalisation du forage d’écoute sur les ouvrages situés en aval .................................................................................................... 23 4. Recommandations techniques pour le fonçage ................................................ 25 4.1 Travaux de fonçage .......................................................................................... 25 4.2 Gestion du forage AEP..................................................................................... 28 Conclusion.............................................................................................................. 29 Bibliographie.......................................................................................................... 31 Annexes .................................................................................................................. 33 Rapport BRGM/RP-51613-FR 5 Projet de forage d’écoute sismique à Bréhain-la-Ville Liste des figures Figure 1 – Situation de la commune de Bréhain-la-Ville........................................ 7 Figure 2 – Carte géologique du secteur de Bréhain-la-Ville ................................... 9 Figure 3 – Log stratigraphique d’Audun-le-Roman................................................ 10 Figure 4 – Positions relatives des forages sur la commune de Bréhain-la-Ville ...... 11 Figure 5 – Carte piézométrique locale de l’aquifère du Dogger.............................. 14 Figure 6 – Courbe de Theis et droite de Jacob........................................................ 16 Figure 7 – Coupe prévisionnelle schématique des terrains à Bréhain-la-Ville......... 19 Figure 8 – Ecoulement général dans un aquifère karstique..................................... 20 Figure 9 – Périmètre d’appel en fonction du gradient hydraulique.......................... 22 Liste des tableaux Tableau 1 – Coupe des terrains à Audun-le-Tiche. .................................................. 10 Tableau 2 – Coupe géologique de la partie supérieure du forage de reconnaissance. 12 Tableau 3 – Première coupe prévisionnelle des formations géologiques.................. 12 Tableau 4 – Essai de pompage réalisé par la Générale des Eaux.............................. 15 Liste des annexes Annexe 1 – Log de référence du secteur de Crusnes à Bréhain-la-Ville................ 34 Annexe 2 – Titre de l’annexe ............................................................................... 39 6 Rapport BRGM/RP-51613-FR Projet de forage d’écoute sismique à Bréhain-la-Ville 1. Problématique Dans le cadre du programme de surveillance des zones hiérarchisées du bassin ferrifère Lorrain, une sonde sismique va être installée à Bréhain-la-Ville (nord de la Meurthe-et- Moselle) afin d’étudier les risques d’effondrements miniers sur le territoire de la commune, par le biais de l’enregistrement d’éventuels bruits émis par les ouvrages souterrains (figure 1). Figure 1 – Situation de la commune de Bréhain-la-Ville (sur fond SCAN100® IGN). Cette sonde sera mise en place et cimentée pour être solidaire des terrains au fond d’un sondage de 40 mètres de profondeur et de 165 mm (tubé en 113/125 mm) de diamètre. L’ouvrage est prévu d’être foncé dans le bourg de Bréhain-la-Ville, à environ 35 mètres de l’emplacement de l’unique forage AEP de la commune (d’indice national 01132X0069) et à l’intérieur de son périmètre de protection rapprochée. Dans ce contexte, se pose la question de la pérennité de l’alimentation en eau potable de la commune pendant la durée des travaux et par la suite, en raison des perturbations physico-chimiques susceptibles d’être induites par ceux-ci. En particulier, les travaux de foration risquent-ils de perturber le fonctionnement du captage AEP, notamment lors de la phase de cimentation ? Rapport BRGM/RP-51613-FR 7 Projet de forage d’écoute sismique à Bréhain-la-Ville 8 Rapport BRGM/RP-51613-FR Projet de forage d’écoute sismique à Bréhain-la-Ville 2. Situation du projet de nouveau sondage 2.1 GEOLOGIE La commune de Bréhain-la-Ville est située sur les terrains calcaires du Jurassique moyen de la partie nord-est du Bassin de Paris. Régionalement, les formations s’organisent en une structure monoclinale qui est limitée vers le nord par la côte du Dogger au niveau des agglomérations de Rédange, Ruissange,