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MINISTERE DE L'ENVIRONNEMENT Délégué de Bassin Adour-Garonne AGENCE DE L'EAU ADOUR-GARONNE CONSEIL GENERAL DE LA HAUTE-GARONNE SYNDICAT DES COTEAUX HERS-ARIEGE SYNDICAT DE SAINT JORY - CASTELNAU D'ESTRETEFONDS GUIDE POUR LA CONCEPTION DE STATIONS DE REALIMENTATION DE NAPPE BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERES Service géologique régional JVIidi-Pyrénées Toulouse UNIVERSITE PAUL SABATIER Laboratoire de géo et de géoclironolo Toulouse ogie LABORATOIRE DEPARTEMENTAL DE L'EAU ,>^ , GQE/HAUTE-GARONNE ^oulouse 11. AOUT 1968 "i "fc I i^iait I'liUMa^^wiffciiiiliimrtifi BIBLlOTHÉQUH MAI 1988 MINISTERE DE L'ENVIRONNEMENT Délégué de Bassin Adour-Garonne AGENCE DE L'EAU ADOUR-GARONNE CONSEIL GENERAL DE LA HAUTE-GARONNE SYNDICAT DES COTEAUX HERS-ARIEGE SYNDICAT DE SAINT JORY - CASTELNAU D'ESTRETEFONDS GUIDE POUR LA CONCEPTION DE STATIONS DE REALIMENTATION DE NAPPE BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERES Service géologique régional JVIidi-Pyrénées Toulouse UNIVERSITE PAUL SABATIER Laboratoire de géo et de géoclironolo Toulouse ogie LABORATOIRE DEPARTEMENTAL DE L'EAU ,>^ , GQE/HAUTE-GARONNE ^oulouse 11. AOUT 1968 "i "fc I i^iait I'liUMa^^wiffciiiiliimrtifi BIBLlOTHÉQUH MAI 1988

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MINISTERE DE L'ENVIRONNEMENTDélégué de Bassin Adour-Garonne

AGENCE DE L'EAU ADOUR-GARONNE

CONSEIL GENERAL DE LA HAUTE-GARONNE

SYNDICAT DES COTEAUX HERS-ARIEGE

SYNDICAT DE SAINT JORY - CASTELNAU D'ESTRETEFONDS

GUIDE POUR LA CONCEPTION DE STATIONS DEREALIMENTATION DE NAPPE

BUREAU DE RECHERCHESGEOLOGIQUES ET MINIERES

Service géologiquerégional JVIidi-Pyrénées

Toulouse

UNIVERSITEPAUL SABATIER

Laboratoire de géoet de géoclironolo

Toulouse

ogie

LABORATOIREDEPARTEMENTAL

DE L'EAU,>^ , GQE/HAUTE-GARONNE

^oulouse11. AOUT 1968

"i "fc I i^iait I'liUMa^^wiffciiiiliimrtifi

BIBLlOTHÉQUH MAI 1988

MINISTERE DE L'ENVIRONNEMENTDélégué de Bassin Adour-Garonne

AGENCE DE L'EAU ADOUR-GARONNE

CONSEIL GENERAL DE LA HAUTE-GARONNE

SYNDICAT DES COTEAUX HERS-ARIEGE

SYNDICAT DE SAINT JORY - CASTELNAU D'ESTRETEFONDS

GUIDE POUR LA CONCEPTION DE STATIONS DEREALIMENTATION DE NAPPE

BUREAU DE RECHERCHESGEOLOGIQUES ET MINIERES

Service géologiquerégional JVIidi-Pyrénées

Toulouse

UNIVERSITEPAUL SABATIER

Laboratoire de géoet de géoclironolo

Toulouse

ogie

LABORATOIREDEPARTEMENTAL

DE L'EAU,>^ , GQE/HAUTE-GARONNE

^oulouse11. AOUT 1968

"i "fc I i^iait I'liUMa^^wiffciiiiliimrtifi

BIBLlOTHÉQUH MAI 1988

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MINISTERE DE L'ENVIRONNEMENTDélégué de Bassin Adour-Garonne

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CONSEIL GENERAL DE LA HAUTE-GARONNE

SYNDICAT DES COTEAUX HERS-ARIEGE

SYNDICAT DE SAINT JORY - CASTELNAU D'ESTRETEFONDS

GUIDE POUR LA CONCEPTION DE STATIONS DEREALIMENTATION DE NAPPE

par

F. BEL*G. DEFER "B. DONVILLE

88 SGN 316 MPY

*BUREAU DE RECHERCHES "'UNIVERSITE "LABORATOIREGEOLOGIQUES ET MINIERES PAUL SABATIER DEPARTEMENTAL

Service géologique Laboratoire de géologie DE L'EAUrégional MIdl-Pyrénées et de géociironologle DE HAUTE-GARONNE

Toulouse Toulouse Toulouse

MAI 1988

MINISTERE DE L'ENVIRONNEMENTDélégué de Bassin Adour-Garonne

AGENCE DE L'EAU ADOUR-GARONNE

CONSEIL GENERAL DE LA HAUTE-GARONNE

SYNDICAT DES COTEAUX HERS-ARIEGE

SYNDICAT DE SAINT JORY - CASTELNAU D'ESTRETEFONDS

GUIDE POUR LA CONCEPTION DE STATIONS DEREALIMENTATION DE NAPPE

par

F. BEL*G. DEFER "B. DONVILLE

88 SGN 316 MPY

*BUREAU DE RECHERCHES "'UNIVERSITE "LABORATOIREGEOLOGIQUES ET MINIERES PAUL SABATIER DEPARTEMENTAL

Service géologique Laboratoire de géologie DE L'EAUrégional MIdl-Pyrénées et de géociironologle DE HAUTE-GARONNE

Toulouse Toulouse Toulouse

MAI 1988

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TABLE des MATIERES

INTRODUCTION

1 - CONCEPTION D'UNE STATION DE REALIMENTATION

n" de page

1.1 - Etude de faisabilité 11.2 - Etude du projet 3

1.2.1 Prise en rivière 31.2.2 Disposition générale de la station 41.2.3 Les bassins de décantation 51.2.4 Les bassins d'infiltration 61.2.5 Les puits ou forages d'exhaure 91.2.6 La station de pompage et de refoulement 10

2 - REALISATION D'UNE STATION

2.1 - Travaux de génie civil 112.2 - Travaux souterrains 11

2.2.1 Remblayage par des graves propres 112.2.2 Mise en place de sable filtrant 122.2.3 Exécution des puits 12

3 - L'EXPLOITATION DES STATIONS

3.1 - Les contrôles de qualité de l'eau de rivière 133.2 - Réglage du débit d'infiltration 143.3 - Décolmatage des bassins d'infiltration 153.3 - Contrôle de la qualité de l'eau exhaurée 15

TABLE des MATIERES

INTRODUCTION

1 - CONCEPTION D'UNE STATION DE REALIMENTATION

n" de page

1.1 - Etude de faisabilité 11.2 - Etude du projet 3

1.2.1 Prise en rivière 31.2.2 Disposition générale de la station 41.2.3 Les bassins de décantation 51.2.4 Les bassins d'infiltration 61.2.5 Les puits ou forages d'exhaure 91.2.6 La station de pompage et de refoulement 10

2 - REALISATION D'UNE STATION

2.1 - Travaux de génie civil 112.2 - Travaux souterrains 11

2.2.1 Remblayage par des graves propres 112.2.2 Mise en place de sable filtrant 122.2.3 Exécution des puits 12

3 - L'EXPLOITATION DES STATIONS

3.1 - Les contrôles de qualité de l'eau de rivière 133.2 - Réglage du débit d'infiltration 143.3 - Décolmatage des bassins d'infiltration 153.3 - Contrôle de la qualité de l'eau exhaurée 15

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INTRODUCTION

Ce guide a été établi à l'initiative, et sur financement,du Ministère de l'Environnement (Délégation de Bassin Adour-Garonne),de l'Agence de l'Eau Adour-Garonne, du Conseil Général de la Haute-Garonne (Délégation au Tourisme et à l'Environnement), des syndicatsdes coteaux Hers-Ariège et St. Jory-Castelnau d'Estretefonds. Il estdestiné à tous ceux qui sont impliqués, de près ou de loin, dans laproduction d'eau potable (élus, ingénieurs). Il est le fruit d'unepart de l'expérience acquise en Haiite-Garonne depuis 15 ans et d'autrepart de l'étude exhaustive récente effectuée sur les 11 stations deréalimentation de nappe fonctionnant actuellement dans le départementde Haute-Garonne.

Cette étude, dont la maîtrise d'ouvrage a été assurée parle Conseil Général de Haute-Garonne (M. CASSAN, Vice président,délégué au Tourisme et à l'Environnement), a été réalisée conjointe¬ment par le BRGM (SGR Midi-Pyrénées), l'Université Paul Sabatier(Laboratoire de Géologie et de Géochronologie) et le LaboratoireDépartemental de l'eau de Haute-Garonne.

Ce guide est en fait un résumé des conclusions des 2rapports techniques rédigés par le BRGM au cours de l'étude etauxquels le lecteur pourra se reporter pour plus de détails :

- Rapport de la phase 1 : "Inventaire des stations de réalimentation"n" 86 SGN 710 MPY de décembre 1986, parF. BEL

- Rapport de la phase 2 : "Résultats des expérimentations sur lesstations de Calmont et de St. Jory"n" 86 SGN 315 MPY d'avril 1988, par F. BEL,G. DEFER et B. DONVILLE

Les résultats de cette étude, et en particulier lesexpérimentations effectuées sur les stations de Calmont et de St. Joryen 1987, ont confirmé que la réalimentation de nappe par les eaux derivière était parfaitement adaptée à la production d'eau potable. Deplus il s'avère que le procédé, grâce aux réserves de la nappe, assurela sécurité de l'approvisionnement en cas de pollution accidentelle ettemporaire de la rivière. Enfin, il est économiquement compétitif parrapport aux autres systèmes de production d'eau potable, par exempleles usines de traitement d'eau de surface.

INTRODUCTION

Ce guide a été établi à l'initiative, et sur financement,du Ministère de l'Environnement (Délégation de Bassin Adour-Garonne),de l'Agence de l'Eau Adour-Garonne, du Conseil Général de la Haute-Garonne (Délégation au Tourisme et à l'Environnement), des syndicatsdes coteaux Hers-Ariège et St. Jory-Castelnau d'Estretefonds. Il estdestiné à tous ceux qui sont impliqués, de près ou de loin, dans laproduction d'eau potable (élus, ingénieurs). Il est le fruit d'unepart de l'expérience acquise en Haiite-Garonne depuis 15 ans et d'autrepart de l'étude exhaustive récente effectuée sur les 11 stations deréalimentation de nappe fonctionnant actuellement dans le départementde Haute-Garonne.

Cette étude, dont la maîtrise d'ouvrage a été assurée parle Conseil Général de Haute-Garonne (M. CASSAN, Vice président,délégué au Tourisme et à l'Environnement), a été réalisée conjointe¬ment par le BRGM (SGR Midi-Pyrénées), l'Université Paul Sabatier(Laboratoire de Géologie et de Géochronologie) et le LaboratoireDépartemental de l'eau de Haute-Garonne.

Ce guide est en fait un résumé des conclusions des 2rapports techniques rédigés par le BRGM au cours de l'étude etauxquels le lecteur pourra se reporter pour plus de détails :

- Rapport de la phase 1 : "Inventaire des stations de réalimentation"n" 86 SGN 710 MPY de décembre 1986, parF. BEL

- Rapport de la phase 2 : "Résultats des expérimentations sur lesstations de Calmont et de St. Jory"n" 86 SGN 315 MPY d'avril 1988, par F. BEL,G. DEFER et B. DONVILLE

Les résultats de cette étude, et en particulier lesexpérimentations effectuées sur les stations de Calmont et de St. Joryen 1987, ont confirmé que la réalimentation de nappe par les eaux derivière était parfaitement adaptée à la production d'eau potable. Deplus il s'avère que le procédé, grâce aux réserves de la nappe, assurela sécurité de l'approvisionnement en cas de pollution accidentelle ettemporaire de la rivière. Enfin, il est économiquement compétitif parrapport aux autres systèmes de production d'eau potable, par exempleles usines de traitement d'eau de surface.

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Compte tenu de ce bilan extrêmement positif il est apparuutile de diffuser un guide pour la conception, la réalisation etl'exploitation des stations de réalimentation

En effet, la réalimentation de nappe, procédé utilisant lepouvoir filtrant et épurateur naturel du sol, ne nécessitant niinstallations industrielles volumineuses ni produits chimiques, n'estcependant pas aussi simple à mettre en oeuvre qu'il y paraît àpremière vue. Elle nécessite en particulier une parfaite connaissancede la géologie du sous-sol et du fonctionnement de l'aquifère (sensd'écoulement, perméabilité). La conception d'une station ne peut êtrevalablement effectuée que par des spécialistes de plusieursdisciplines travaillant conjointement (hydrologie, hydrogéologie,hydraulique, chimie, bactériologie) sous la houlette d'un maîtred'oeuvre général.

Il faut ajouter enfin que la réalimentation de nappe,uniquement utilisée jusqu'ici pour la production d'eau potable, peutl'être aussi pour produire de l'eau industrielle de bonne qualité. Eneffet certaines industries (teintureries, chimie fine, etc ...)exigent de l'eau parfaitement filtrée. L'eau potable distribuée dansle réseau étant souvent jugée d'un coût prohibitif, les industrielsgros consommateurs peuvent avoir intérêt à produire eux-mêmes leureau, surtout lorsque leurs usines sont situées près d'un cours d'eauet sur une nappe alluviale.

Nous traiterons successivement leis problèmes spécifiquesconcernant :

- la conception- la réalisation- l'exploitation des stations.

Les recommandations émises dans ce guide s'adressent biensijr d'abord aux concepteurs de stations en Haute-Garonne. Ellespeuvent cependant être facilement extrapolées aux régions voisines etmême à d'autres pays présentant des caractéristiques hydrogéologiquessemblables.

*

»

Compte tenu de ce bilan extrêmement positif il est apparuutile de diffuser un guide pour la conception, la réalisation etl'exploitation des stations de réalimentation

En effet, la réalimentation de nappe, procédé utilisant lepouvoir filtrant et épurateur naturel du sol, ne nécessitant niinstallations industrielles volumineuses ni produits chimiques, n'estcependant pas aussi simple à mettre en oeuvre qu'il y paraît àpremière vue. Elle nécessite en particulier une parfaite connaissancede la géologie du sous-sol et du fonctionnement de l'aquifère (sensd'écoulement, perméabilité). La conception d'une station ne peut êtrevalablement effectuée que par des spécialistes de plusieursdisciplines travaillant conjointement (hydrologie, hydrogéologie,hydraulique, chimie, bactériologie) sous la houlette d'un maîtred'oeuvre général.

Il faut ajouter enfin que la réalimentation de nappe,uniquement utilisée jusqu'ici pour la production d'eau potable, peutl'être aussi pour produire de l'eau industrielle de bonne qualité. Eneffet certaines industries (teintureries, chimie fine, etc ...)exigent de l'eau parfaitement filtrée. L'eau potable distribuée dansle réseau étant souvent jugée d'un coût prohibitif, les industrielsgros consommateurs peuvent avoir intérêt à produire eux-mêmes leureau, surtout lorsque leurs usines sont situées près d'un cours d'eauet sur une nappe alluviale.

Nous traiterons successivement leis problèmes spécifiquesconcernant :

- la conception- la réalisation- l'exploitation des stations.

Les recommandations émises dans ce guide s'adressent biensijr d'abord aux concepteurs de stations en Haute-Garonne. Ellespeuvent cependant être facilement extrapolées aux régions voisines etmême à d'autres pays présentant des caractéristiques hydrogéologiquessemblables.

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1 - CONCEPTION D'UNE STATION DE REALIMENTATION

Il convient avant toute chose de bien définir lesobjectifs de la future station :

- soit une simple augmentation du débit des captages, '

- soit un abaissement du taux des nitrates,- soit enfin les deux cumulés.

Si la différence d'objectif change peu de choses sur leplan qualitatif, par contre une optimisation des installations estpossible sur le plan quantitatif.

Ceci dit la conception d'une station comporte deux phasessuccessives :

- une étude de faisabilité,- l'étude du projet lui-même.

1.1 - Etude de faisabilité

Elle a pour objectif de définir si le projet de station deréalimentation est réalisable ou non et à quel prix. Pour cela leséléments suivants seront examinés :

a) les besoins en eau à court, moyen et long terme de manière à biendéfinir la taille de la future station,

b) le débit d'étiage de la rivière de manière à s'assurer qu'elle seraen mesure de fournir les besoins de pointe qui en général sesituent en été (juillet - aoiit).'En particulier il ne faut pasoublier "le débit réservé",

c) la qualité de l'eau de rivière et son degré de pollution éventuel.Pour cela on examinera les analyses disponibles (Agence de l'Eau,DDASS, BRGM, etc...). Dans le cas où les analyses seraientinsuffisamment nombreuses, un suivi de la qualité des eaux devraêtre effectué pendant quelques mois en mettant l'accentparticulièrement sur la turbidité et les métaux lourds. On essayeraaussi dans la mesure du possible d'évaluer les risques futurs depollution (projets d'installations industrielles, stationsd ' épuration , etc . . . ) ,

1 - CONCEPTION D'UNE STATION DE REALIMENTATION

Il convient avant toute chose de bien définir lesobjectifs de la future station :

- soit une simple augmentation du débit des captages, '

- soit un abaissement du taux des nitrates,- soit enfin les deux cumulés.

Si la différence d'objectif change peu de choses sur leplan qualitatif, par contre une optimisation des installations estpossible sur le plan quantitatif.

Ceci dit la conception d'une station comporte deux phasessuccessives :

- une étude de faisabilité,- l'étude du projet lui-même.

1.1 - Etude de faisabilité

Elle a pour objectif de définir si le projet de station deréalimentation est réalisable ou non et à quel prix. Pour cela leséléments suivants seront examinés :

a) les besoins en eau à court, moyen et long terme de manière à biendéfinir la taille de la future station,

b) le débit d'étiage de la rivière de manière à s'assurer qu'elle seraen mesure de fournir les besoins de pointe qui en général sesituent en été (juillet - aoiit).'En particulier il ne faut pasoublier "le débit réservé",

c) la qualité de l'eau de rivière et son degré de pollution éventuel.Pour cela on examinera les analyses disponibles (Agence de l'Eau,DDASS, BRGM, etc...). Dans le cas où les analyses seraientinsuffisamment nombreuses, un suivi de la qualité des eaux devraêtre effectué pendant quelques mois en mettant l'accentparticulièrement sur la turbidité et les métaux lourds. On essayeraaussi dans la mesure du possible d'évaluer les risques futurs depollution (projets d'installations industrielles, stationsd ' épuration , etc . . . ) ,

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- 2 -

d) l'existence d'une nappe aquifère superficielle et ses principalescaractéristiques- géométriques- hydrauliques

- chimiques

g)

extension, épaisseurperméabilité, transmissivité, piézométrie (sensd'écoulement), profondeur de l'eau et varia¬tions saisonnièresteneur en nitrates,pollution éventuelle

conductivité, salinité.

e) l'environnement général (urbain, rural) et son évolution probable(projets d'extension urbaine, projets industriels, périmètres deprotection, etc...),

f) l'existence de terrains disponibles soit déjà acquis par lacollectivité soit à acheter. Ces terrains doivent de préférence sesituer près de la rivière mais en zone non inondable.OXUUCi. ^i. co UC xo J.J.VJ.C1C IliaXO Cll ¿.une liUll XllUllUOUXC ,

la possibilité de poser les conduites d'amenée et de refoulement del'eau (relief, ouvrages d'art, etc...).

L'examen des différents éléments ci-dessus va permettre dedéterminer non seulement si le projet est réalisable mais encore, dansle cas positif, la mise en concurrence éventuelle de plusieurs sites.Dans ce dernier cas le choix pourra être d'ordre économique. En effetà ce stade de l'étude il doit être possible d'évaluer le montant de1 ' investissement.

- 2 -

d) l'existence d'une nappe aquifère superficielle et ses principalescaractéristiques- géométriques- hydrauliques

- chimiques

g)

extension, épaisseurperméabilité, transmissivité, piézométrie (sensd'écoulement), profondeur de l'eau et varia¬tions saisonnièresteneur en nitrates,pollution éventuelle

conductivité, salinité.

e) l'environnement général (urbain, rural) et son évolution probable(projets d'extension urbaine, projets industriels, périmètres deprotection, etc...),

f) l'existence de terrains disponibles soit déjà acquis par lacollectivité soit à acheter. Ces terrains doivent de préférence sesituer près de la rivière mais en zone non inondable.OXUUCi. ^i. co UC xo J.J.VJ.C1C IliaXO Cll ¿.une liUll XllUllUOUXC ,

la possibilité de poser les conduites d'amenée et de refoulement del'eau (relief, ouvrages d'art, etc...).

L'examen des différents éléments ci-dessus va permettre dedéterminer non seulement si le projet est réalisable mais encore, dansle cas positif, la mise en concurrence éventuelle de plusieurs sites.Dans ce dernier cas le choix pourra être d'ordre économique. En effetà ce stade de l'étude il doit être possible d'évaluer le montant de1 ' investissement.

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- 3 -

1.2 - Etude du projet

Comme on peut le voir sur le schéma ci-après, une stationde réalimentation se compose de quatre parties essentielles :

- la station de pompage en rivière et la conduite d'amenée d'eaubrute,

- les bassins de décantation et d'infiltration,

- les puits d'exhaure,

- la station de pompage et la conduite de refoulement vers le chateaud'eau.

Refoulement<

Stationde pompage

Bassind'infiltration

Bassinde décantation Prise

en rivière

X-"rî>~..T.i'..".CJ".x.ï t

.»..'.. " ... ..">*¿.» ., I

\¿¿ií^ií^:-'A^f""-^^^^^^'"- Alluvions limoneuses.v.v.v4if^^ vT\D^T^) / ^r -» .* » ^^ ^^^

Germes(100 ml) ^

FIG. IrSCHEtlA DE FONCTIONNEMENT D'UNE STATION DE REALIMENTATION

1.2.1 - La prise en rivière

1.2.1.1 - Choix de l'emplacement

Dans la mesure du possible, afin de minimiser le coût dela conduite d'amenée, on se placera le plus près possible des bassins.Il faut en plus tenir compte des paramètres suivants :

- les risques d'érosion ou d'envasement des berges (méandres),

- la nature du sol (problèmes géotechniques),

- l'épaisseur d'eau en étiage (dénoyage des crépines),

- les sources de pollution (sorties d'égout, rejets de stationsd'épuration, etc...),

les facilités du branchement électrique (transformateur)

- 3 -

1.2 - Etude du projet

Comme on peut le voir sur le schéma ci-après, une stationde réalimentation se compose de quatre parties essentielles :

- la station de pompage en rivière et la conduite d'amenée d'eaubrute,

- les bassins de décantation et d'infiltration,

- les puits d'exhaure,

- la station de pompage et la conduite de refoulement vers le chateaud'eau.

Refoulement<

Stationde pompage

Bassind'infiltration

Bassinde décantation Prise

en rivière

X-"rî>~..T.i'..".CJ".x.ï t

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Germes(100 ml) ^

FIG. IrSCHEtlA DE FONCTIONNEMENT D'UNE STATION DE REALIMENTATION

1.2.1 - La prise en rivière

1.2.1.1 - Choix de l'emplacement

Dans la mesure du possible, afin de minimiser le coût dela conduite d'amenée, on se placera le plus près possible des bassins.Il faut en plus tenir compte des paramètres suivants :

- les risques d'érosion ou d'envasement des berges (méandres),

- la nature du sol (problèmes géotechniques),

- l'épaisseur d'eau en étiage (dénoyage des crépines),

- les sources de pollution (sorties d'égout, rejets de stationsd'épuration, etc...),

les facilités du branchement électrique (transformateur)

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- 4 -

1.2.1.2 - Nombre de pompes

Il est impératif de prévoir 2 pompes dont une de secours.

1.2.1.3 - Position des crépines

En général celles-ci sont fixées sur le fond de la rivièrede manière à éviter le dénoyage en étiage. Cette position ne s'avèrepas idéale à l'usage car d'une part elles peuvent se colmater (dépôtsde sédiments, algues) avec le risque de détériorer les pompes, d'autrepart l'eau du fond de la rivière peut être insuffisamment oxygénée. Orune bonne teneur en oxygène dissous de l'eau brute est un facteurimportant du bon fonctionnement des bassins d'infiltration. Aussi estil conseillé de fixer les- crépines sous une bouée flottante de manièreà toujours prélever une eau superficielle bien oxygénée.

1.2.2 - Disposition générale de la station

1.2.2.1 - Plan- type d'une station

Il est fonction du sens d'écoulement de la nappesouterraine et aussi de la topographie du terrain. En effet il estimpératif que les puits d'exhaure soient placés à l'aval hydrauliquedes bassins d'infiltration .D'autre part, étant donné que le transfert d'eau entre les bassins dedécantation et les bassins d'infiltration se fait par gravité, il estlogique de placer les décanteurs sur la partie la plus hautetopographiquement. Enfin, il est normal que la station de refoulementsoit située à proximité des puits d'exhaure.

Finalement, on arrive à une disposition générale du typede celle adoptée à Calmont (fig. 2 ci-jointe).

1.2.2.2 - Programme-type de l'étude hydrogéologique

Il est très rare que l'on dispose au départ de donnéeshydrogéologiques suffisantes pour établir le plan de la station telqu'il a été défini ci-dessus. Aussi est-il nécessaire de procéder à cestade du projet à une prospection hydrogéologique détaillée du siteretenu et de ses environs. Celle-ci comprend en général :

- 4 -

1.2.1.2 - Nombre de pompes

Il est impératif de prévoir 2 pompes dont une de secours.

1.2.1.3 - Position des crépines

En général celles-ci sont fixées sur le fond de la rivièrede manière à éviter le dénoyage en étiage. Cette position ne s'avèrepas idéale à l'usage car d'une part elles peuvent se colmater (dépôtsde sédiments, algues) avec le risque de détériorer les pompes, d'autrepart l'eau du fond de la rivière peut être insuffisamment oxygénée. Orune bonne teneur en oxygène dissous de l'eau brute est un facteurimportant du bon fonctionnement des bassins d'infiltration. Aussi estil conseillé de fixer les- crépines sous une bouée flottante de manièreà toujours prélever une eau superficielle bien oxygénée.

1.2.2 - Disposition générale de la station

1.2.2.1 - Plan- type d'une station

Il est fonction du sens d'écoulement de la nappesouterraine et aussi de la topographie du terrain. En effet il estimpératif que les puits d'exhaure soient placés à l'aval hydrauliquedes bassins d'infiltration .D'autre part, étant donné que le transfert d'eau entre les bassins dedécantation et les bassins d'infiltration se fait par gravité, il estlogique de placer les décanteurs sur la partie la plus hautetopographiquement. Enfin, il est normal que la station de refoulementsoit située à proximité des puits d'exhaure.

Finalement, on arrive à une disposition générale du typede celle adoptée à Calmont (fig. 2 ci-jointe).

1.2.2.2 - Programme-type de l'étude hydrogéologique

Il est très rare que l'on dispose au départ de donnéeshydrogéologiques suffisantes pour établir le plan de la station telqu'il a été défini ci-dessus. Aussi est-il nécessaire de procéder à cestade du projet à une prospection hydrogéologique détaillée du siteretenu et de ses environs. Celle-ci comprend en général :

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PLAN DE MASSE D'UNE STATION DE REALIMENTATION(ici celle de Calmont)

PLAN DE MASSE D'UNE STATION DE REALIMENTATION(ici celle de Calmont)

Page 11: DEinfoterre.brgm.fr/rapports/88-SGN-316-MPY.pdf · GUIDE POUR LA CONCEPTION DE STATIONS DE REALIMENTATION DE NAPPE ... pompage et de refoulement 10 ... des stations de réalimentation"

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- une prospection géophysique par sondages électriques,- la réalisation de 5 à 10 sondages de reconnaissance transformés

en piézomètres (tubage PVC) et nivelés,- 1 ou 2 pompages d'essais sur les piézomètres,- des analyses chimiques de l'eau de nappe.

De ces résultats découlent des dispositions pratiquesimportantes telles que l'emprise au sol des installations (problèmesfonciers) .

1.2.3 - Les bassins de décantation

L'efficacité d'un décanteur est proportionnelle au tempsde séjour de l'eau, donc à son volume. Théoriquement on admet queleur volume doit être au moins égal à la moitié du volume infiltréjournalier. En fait la plupart des bassins de décantation sontsurdimensionnés par rapport à cette norme empirique. En effet, ilssont aussi considérés comme un stockage pouvant être utilisé pourfaire face à une pollution accidentelle de la rivière, et donc à unarrêt des pompages.

Il est généralement recommandé que les bassins dedécantation soient creusés dans une formation géologique imperméable;'.C'est le cas en Haute-Garonne où les alluvions superficielles sontpresque toujours limoneuses. En fait la perméabilité des parois et dufond des bassins n'apparait pas comme rédhibitoire car le dépôt desmatières en suspension dans l'eau (argiles) provoque un colmatagerapide (quelques semaines à quelques mois).

Lorsqu'on dispose de suffisamment de place, les bassinsrectangulaires et peu profonds (2 m) sont conseillés. Dans certainscas, pour augmenter le volume, la profondeur est portée à 4 - 5m. Cetapprofondissement a pour corollaire l'obligation de protéger etconsolider les parois (feuille de butyle ou ciment), d'où un surcoûtnon négligeable.

La plupart des stations ne possèdent qu'un seul bassin. Eneffet, le remblayage par les matières en suspension est relativementlent (un curage à la tracto-pelle tous les 2 ans en général) et il neparaît pas absolument nécessaire de posséder un bassin de secours.L'entretien est cependant facilité lorsqu'on a deux bassins.

Par contre, la multiplication des algues constitue unegène considérable car celles-ci bouchent les grilles de sortie del'eau vers les bassins d'infiltration. Une technique efficace contreles algues serait 1 ' élevage de carpes japonaises dans les bassins Cespoissons, grands dévoreurs de plantes aquatiques, remplacent le faucar-dage, mais d'un autre côté ^Is sont eux-mêmes une source de pollution,en' particulier à la période du frai (été).

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- une prospection géophysique par sondages électriques,- la réalisation de 5 à 10 sondages de reconnaissance transformés

en piézomètres (tubage PVC) et nivelés,- 1 ou 2 pompages d'essais sur les piézomètres,- des analyses chimiques de l'eau de nappe.

De ces résultats découlent des dispositions pratiquesimportantes telles que l'emprise au sol des installations (problèmesfonciers) .

1.2.3 - Les bassins de décantation

L'efficacité d'un décanteur est proportionnelle au tempsde séjour de l'eau, donc à son volume. Théoriquement on admet queleur volume doit être au moins égal à la moitié du volume infiltréjournalier. En fait la plupart des bassins de décantation sontsurdimensionnés par rapport à cette norme empirique. En effet, ilssont aussi considérés comme un stockage pouvant être utilisé pourfaire face à une pollution accidentelle de la rivière, et donc à unarrêt des pompages.

Il est généralement recommandé que les bassins dedécantation soient creusés dans une formation géologique imperméable;'.C'est le cas en Haute-Garonne où les alluvions superficielles sontpresque toujours limoneuses. En fait la perméabilité des parois et dufond des bassins n'apparait pas comme rédhibitoire car le dépôt desmatières en suspension dans l'eau (argiles) provoque un colmatagerapide (quelques semaines à quelques mois).

Lorsqu'on dispose de suffisamment de place, les bassinsrectangulaires et peu profonds (2 m) sont conseillés. Dans certainscas, pour augmenter le volume, la profondeur est portée à 4 - 5m. Cetapprofondissement a pour corollaire l'obligation de protéger etconsolider les parois (feuille de butyle ou ciment), d'où un surcoûtnon négligeable.

La plupart des stations ne possèdent qu'un seul bassin. Eneffet, le remblayage par les matières en suspension est relativementlent (un curage à la tracto-pelle tous les 2 ans en général) et il neparaît pas absolument nécessaire de posséder un bassin de secours.L'entretien est cependant facilité lorsqu'on a deux bassins.

Par contre, la multiplication des algues constitue unegène considérable car celles-ci bouchent les grilles de sortie del'eau vers les bassins d'infiltration. Une technique efficace contreles algues serait 1 ' élevage de carpes japonaises dans les bassins Cespoissons, grands dévoreurs de plantes aquatiques, remplacent le faucar-dage, mais d'un autre côté ^Is sont eux-mêmes une source de pollution,en' particulier à la période du frai (été).

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- 6 -

1.2.4 - Les bassins d'infiltration

Ils constituent l'élément essentiel des stations et deleur conception rigoureuse dépend pour beaucoup la réussite du projet.

1.2.4.1 - Surface totale des bassins

Elle est assez facile à déterminer lorsqu'on connait lesbesoins en eau potable (besoins en période de pointe) sachant que :

a) la vitesse d'infiltration moyenne est de 2 m3/jour par m2 debassin,

b) le volume d'eau infiltré doit être au maximum équivalent au volumerécupéré par les puits, c'est à dire aux besoins, sachant que cettenorme correspond à un suréquipement mais aussi à un souci desécurité.

Par exemple pour obtenir 4 000 mS/jour il faut prévoir environ2 000 m2 de bassins, ces chiffres constituant un ordre degrandeur.

1.2.4.2 - Nombre et taille des bassins

L'expérience montre qu'il faut au moins 3 bassins, cecipour des raisons de facilité d'entretien (rotation pour ledécolmatage) et de sécurité d'approvisionnement. En effet, lorsqu'onne dispose que de 2 bassins il est difficile d'assurer uneinfiltration régulière et donc un taux de nitrates conforme à lanorme. Le moindre incident (retard dans le décolmatage à la suited'une panne, colmatage très rapide par des algues, etc..) peutprovoquer un arrêt simultané des 2 bassins et donc de l'ensemble de lastation.

En fait, la gestion d'une station est d'autant plus soupleet facile que l'on possède de nombreux bassins. C'est pour cela queleur taille unitaire ne dépasse pas 1 000 m2, avec un optimum autourde 500 à 600 m2, pour des raisons à la fois de facilité de mise en eauet d'entretien.

1.2.4.3. Calage du fond des bassins par rapport au terrainnaturel

Sachant que l'épuration bactériologique (élimination desgermes) et un grand nombre de phénomènes bio-chimiques(dénitrification) s'effectuent dans la zone de percolation verticalede l'eau , il est indispensable que le niveau piézométrique de lanappe ne remonte jamais jusqu'aux sables filtrants y compris pendant lapériode de hautes eaux de l'aquifère.

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1.2.4 - Les bassins d'infiltration

Ils constituent l'élément essentiel des stations et deleur conception rigoureuse dépend pour beaucoup la réussite du projet.

1.2.4.1 - Surface totale des bassins

Elle est assez facile à déterminer lorsqu'on connait lesbesoins en eau potable (besoins en période de pointe) sachant que :

a) la vitesse d'infiltration moyenne est de 2 m3/jour par m2 debassin,

b) le volume d'eau infiltré doit être au maximum équivalent au volumerécupéré par les puits, c'est à dire aux besoins, sachant que cettenorme correspond à un suréquipement mais aussi à un souci desécurité.

Par exemple pour obtenir 4 000 mS/jour il faut prévoir environ2 000 m2 de bassins, ces chiffres constituant un ordre degrandeur.

1.2.4.2 - Nombre et taille des bassins

L'expérience montre qu'il faut au moins 3 bassins, cecipour des raisons de facilité d'entretien (rotation pour ledécolmatage) et de sécurité d'approvisionnement. En effet, lorsqu'onne dispose que de 2 bassins il est difficile d'assurer uneinfiltration régulière et donc un taux de nitrates conforme à lanorme. Le moindre incident (retard dans le décolmatage à la suited'une panne, colmatage très rapide par des algues, etc..) peutprovoquer un arrêt simultané des 2 bassins et donc de l'ensemble de lastation.

En fait, la gestion d'une station est d'autant plus soupleet facile que l'on possède de nombreux bassins. C'est pour cela queleur taille unitaire ne dépasse pas 1 000 m2, avec un optimum autourde 500 à 600 m2, pour des raisons à la fois de facilité de mise en eauet d'entretien.

1.2.4.3. Calage du fond des bassins par rapport au terrainnaturel

Sachant que l'épuration bactériologique (élimination desgermes) et un grand nombre de phénomènes bio-chimiques(dénitrification) s'effectuent dans la zone de percolation verticalede l'eau , il est indispensable que le niveau piézométrique de lanappe ne remonte jamais jusqu'aux sables filtrants y compris pendant lapériode de hautes eaux de l'aquifère.

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En fait on admet généralement qu'il faut au minimum1,50 m d'épaisseur de zone non-saturée sous les bassins. Le respect decette contrainte peut amener le concepteur soit à surélever lesbassins, soit même à abandonner le projet.

1.2.4.4 - Qualité des graves rapportées

En Midi-Pyrénées la partie supérieure des alluvions, sur 3à 4 m d'épaisseur, est souvent limoneuse et peu perméable. Il est doncnécessaire de creuser une excavation sous les bassins d'infiltrationjusqu'aux graves propres pour que l'eau puisse atteindre la nappe(Fig. 3). Cette excavation est ensuite remplie de graves propresrapportées. Il est de la plus grande importance que celles-ci soienttotalement exemptes d'argiles et que leur granulométrie soit homogènede manière à avoir une bonne perméabilité. Dans certains cas il peutmême être utile de les laver avant leur mise en place.

FIG. 3 : SCHEMA D'UN BASSIN D'INFILTRATIONRampe d'aspersion

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En fait on admet généralement qu'il faut au minimum1,50 m d'épaisseur de zone non-saturée sous les bassins. Le respect decette contrainte peut amener le concepteur soit à surélever lesbassins, soit même à abandonner le projet.

1.2.4.4 - Qualité des graves rapportées

En Midi-Pyrénées la partie supérieure des alluvions, sur 3à 4 m d'épaisseur, est souvent limoneuse et peu perméable. Il est doncnécessaire de creuser une excavation sous les bassins d'infiltrationjusqu'aux graves propres pour que l'eau puisse atteindre la nappe(Fig. 3). Cette excavation est ensuite remplie de graves propresrapportées. Il est de la plus grande importance que celles-ci soienttotalement exemptes d'argiles et que leur granulométrie soit homogènede manière à avoir une bonne perméabilité. Dans certains cas il peutmême être utile de les laver avant leur mise en place.

FIG. 3 : SCHEMA D'UN BASSIN D'INFILTRATIONRampe d'aspersion

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1.2.4.5 - Profondeur des bassins

Les bassins existants ont des profondeurs jusqu'aux sablesfiltrants variant de 1,50 à 2,80 m. Les bassins profonds permettentd'économiser sur le remblayage par les graves propres (volume moindrede graves à transporter). Par contre ils présentent plusieursinconvénients :

a) les parois sont plus vulnérables à l'érosion,

b) à surface filtrante égale, l'emprise au sol est plus importante,

c) l'épaisseur de la zone de percolation verticale (zone non saturéeentre la surface des sables et le niveau piézométrique de la nappe)est plus faible, ce qui réduit d'autant le pouvoir épurateur de lastation,

d) l'enlèvement des sables colmatés (pellicule superficielle) est plusdifficile.

Pour ces diverses raisons et aussi parce que les bassinsne fonctionnent jamais avec plus de 1 ma 1,20 m d'épaisseur d'eau, laprofondeur optimum des bassins est de l'ordre de 1,50 m.

1.2.4.6 - Revêtement des parois des bassins

En général les alluvions limoneuses superficielles ont unebonne tenue et il est possible d'obtenir des parois stables nenécessitant pas de revêtement. C'est d'autant plus facile que lesbassins sont moins profonds. Il est cependant obligatoire de bétonnerles parois lorsqu'on veut utiliser un géotextile (bidim); En effet,pour être efficace la toile doit être fixée fermement sur lesbordures.

Il est également indispensable de bétonner la paroi dubassin sur laquelle est pulvérisée et ruisselle l'eau décantée.

Dans le passé certains bassins ont été réalisés avec desparois verticales pour diminuer l'emprise au sol (terrains tropexigus). Dans ce cas les parois ont été recouvertes de feuilles decaoutchouc synthétique (butyle). Cette technique s'est avérée peusatisfaisante à l'usage car ce matériau se déchire, sous l'effet dugel en particulier.

Finalement la cimentation des parois apparait comme lameilleure solution pour lutter contre le batillage, l'érosion du ventet de la pluie.

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1.2.4.5 - Profondeur des bassins

Les bassins existants ont des profondeurs jusqu'aux sablesfiltrants variant de 1,50 à 2,80 m. Les bassins profonds permettentd'économiser sur le remblayage par les graves propres (volume moindrede graves à transporter). Par contre ils présentent plusieursinconvénients :

a) les parois sont plus vulnérables à l'érosion,

b) à surface filtrante égale, l'emprise au sol est plus importante,

c) l'épaisseur de la zone de percolation verticale (zone non saturéeentre la surface des sables et le niveau piézométrique de la nappe)est plus faible, ce qui réduit d'autant le pouvoir épurateur de lastation,

d) l'enlèvement des sables colmatés (pellicule superficielle) est plusdifficile.

Pour ces diverses raisons et aussi parce que les bassinsne fonctionnent jamais avec plus de 1 ma 1,20 m d'épaisseur d'eau, laprofondeur optimum des bassins est de l'ordre de 1,50 m.

1.2.4.6 - Revêtement des parois des bassins

En général les alluvions limoneuses superficielles ont unebonne tenue et il est possible d'obtenir des parois stables nenécessitant pas de revêtement. C'est d'autant plus facile que lesbassins sont moins profonds. Il est cependant obligatoire de bétonnerles parois lorsqu'on veut utiliser un géotextile (bidim); En effet,pour être efficace la toile doit être fixée fermement sur lesbordures.

Il est également indispensable de bétonner la paroi dubassin sur laquelle est pulvérisée et ruisselle l'eau décantée.

Dans le passé certains bassins ont été réalisés avec desparois verticales pour diminuer l'emprise au sol (terrains tropexigus). Dans ce cas les parois ont été recouvertes de feuilles decaoutchouc synthétique (butyle). Cette technique s'est avérée peusatisfaisante à l'usage car ce matériau se déchire, sous l'effet dugel en particulier.

Finalement la cimentation des parois apparait comme lameilleure solution pour lutter contre le batillage, l'érosion du ventet de la pluie.

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1.2.4.7 - Le sable filtrant

Conformément aux normes habituelles le sable filtrant doitêtre :

- formé de grains siliceux arrondis,- de granulométrie uniforme (d 60 _ 2 à 3)

d 10 ~

- avec un d 10 compris entre 0,2 et 0,5 mm

(diamètre maximum des grains représentant 10 % du poidsdu sable) .

En pratique ces paramètres correspondent à un sablecalibré entre 0,1 et 5 mm. On peut s'en procurer facilement et à unprix raisonnable dans un certain nombre de gravières de la région.

L'épaisseur de la couche de sable filtrant à mettre enplace est de 1 mètre.

Il est par ailleurs recommandé de scarifier la surface desgraves avant de mettre en place la couche de sable.

1.2.5 - Les puits ou forages d'exhaure

1.2. '5.1 - Types de captage

Le plus courant est le puits cuvelé avec des buses enbéton de 1,50 à 3 m de diamètre. Ce type de captage a l'avantage defaciliter la mise en place des pompes et des systèmes automatiques demise en marche et d'arrêt grâce à son diamètre important. Par contreil est relativement cher et tient beaucoup de place au sol. Les puitsont souvent par ailleurs un mauvais rendement hydraulique (pertes decharges à travers les buses filtrantes) et donnent lieu à des venuesde sables fins nuisibles pour les pompes.

Il existe aussi quelques puits à drains horizontaux. Maisces ouvrages, nécessitant une technique sophistiquée, sont trèscoûteux. Ils ne s'imposent vraiment que lorsque l'aquifère est trèspeu épais (2 à 3 m). D'autant plus qu'ils peuvent provoquer, lorsqueles drains horizontaux sont placés sous les bassins eux-mêmes, unefiltration trop rapide et une turbidité de l'eau.

En fait, compte-tenu des débits unitaires habituels (50 à80 m3/h), le type de captage le plus économique semble être le forageà la Bénoto tube à l'avancement (par exemple en JS" 400 mm, ci quipermet de mettre en place un tubage PVC S2I' 250 à 300 mm, avecgravillonnage de l'espace annulaire).

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1.2.4.7 - Le sable filtrant

Conformément aux normes habituelles le sable filtrant doitêtre :

- formé de grains siliceux arrondis,- de granulométrie uniforme (d 60 _ 2 à 3)

d 10 ~

- avec un d 10 compris entre 0,2 et 0,5 mm

(diamètre maximum des grains représentant 10 % du poidsdu sable) .

En pratique ces paramètres correspondent à un sablecalibré entre 0,1 et 5 mm. On peut s'en procurer facilement et à unprix raisonnable dans un certain nombre de gravières de la région.

L'épaisseur de la couche de sable filtrant à mettre enplace est de 1 mètre.

Il est par ailleurs recommandé de scarifier la surface desgraves avant de mettre en place la couche de sable.

1.2.5 - Les puits ou forages d'exhaure

1.2. '5.1 - Types de captage

Le plus courant est le puits cuvelé avec des buses enbéton de 1,50 à 3 m de diamètre. Ce type de captage a l'avantage defaciliter la mise en place des pompes et des systèmes automatiques demise en marche et d'arrêt grâce à son diamètre important. Par contreil est relativement cher et tient beaucoup de place au sol. Les puitsont souvent par ailleurs un mauvais rendement hydraulique (pertes decharges à travers les buses filtrantes) et donnent lieu à des venuesde sables fins nuisibles pour les pompes.

Il existe aussi quelques puits à drains horizontaux. Maisces ouvrages, nécessitant une technique sophistiquée, sont trèscoûteux. Ils ne s'imposent vraiment que lorsque l'aquifère est trèspeu épais (2 à 3 m). D'autant plus qu'ils peuvent provoquer, lorsqueles drains horizontaux sont placés sous les bassins eux-mêmes, unefiltration trop rapide et une turbidité de l'eau.

En fait, compte-tenu des débits unitaires habituels (50 à80 m3/h), le type de captage le plus économique semble être le forageà la Bénoto tube à l'avancement (par exemple en JS" 400 mm, ci quipermet de mettre en place un tubage PVC S2I' 250 à 300 mm, avecgravillonnage de l'espace annulaire).

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1,2.5.2 - Implantation des captages

Il est impératif que les puits ou forages soient placés àl'aval hydraulique des bassins d'infiltration si l'on veut obtenir unebonne récupération de l'eau infiltrée. Cela suppose que l'on connaîtavec précision le sens d'écoulement de la nappe (carte piézométrique).

En ce qui concerne la distance entre les captages et lesbassins, il semble que l'optimum se situe entre 5 et 10 ra, mais ceparamètre n'a pas d'influence déterminante sur le taux de récupérationde l'eau infiltrée si les puits sont bien situés à l'aval des bassins.

Par contre l'espacement entre les captages revêt une trèsgrande importance. D'après les expérimentations effectuées à Calmontune distance de 75 m entre puits est beaucoup trop grande et beaucoupd'eau infiltrée se perd vers l'aval. Le calcul de l'espacement optimumentre captages nécessite une modélisation mathématique des écoule¬ments.

Néanmoins, dans l'état actuel des connaissances, unedistance entre captages de l'ordre de 25 à 30 m paraît raisonnable. Enpratique cela signifie que pour une station moyenne (4000 m3/jour) ilfaut prévoir 4 à 6 captages régulièrement répartis à l'aval hydrauli¬que et le long des bassins.

1.2.6 Station de pompage et de refoulement

1.2.6.1 - Equipement des captages

Les puits ou forages sont généralement équipés avec despompes électriques immergées à commande automatique asservie au niveaud'eau dans la bâche de reprise. Ce type d'équipement est bien au pointet ne pose pas de problèmes particuliers. De plus il est économiquecar il ne nécessite pas la construction d'abris pour les pompes audessus des forages.

1.2.6.2 - Refoulement vers le chateau d'eau

L'eau pompée dans les différents captages est ramenée dansune bâche de reprise puis refoulée vers le réseau de distribution(réservoir). Souvent la chloration se fait dans la bâche, l'injectionde chlore étant asservie aux pompes de refoulement.

On met toujours en place plusieurs pompes de refoulementdont au moins une de secours. Certaines grosses stations possèdentleur propre groupe électrogène de secours de manière à faire face auxarrêts du réseau EdF (pannes, grèves, etc...). Cette sécurité estcoûteuse et paraît s'imposer de moins en moins compte-tenu del'amélioration constante de la fiabilité du réseau EdF.

Bien entendu, les pompes de refoulement sont asservies auniveau d'eau dans le réservoir.

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1,2.5.2 - Implantation des captages

Il est impératif que les puits ou forages soient placés àl'aval hydraulique des bassins d'infiltration si l'on veut obtenir unebonne récupération de l'eau infiltrée. Cela suppose que l'on connaîtavec précision le sens d'écoulement de la nappe (carte piézométrique).

En ce qui concerne la distance entre les captages et lesbassins, il semble que l'optimum se situe entre 5 et 10 ra, mais ceparamètre n'a pas d'influence déterminante sur le taux de récupérationde l'eau infiltrée si les puits sont bien situés à l'aval des bassins.

Par contre l'espacement entre les captages revêt une trèsgrande importance. D'après les expérimentations effectuées à Calmontune distance de 75 m entre puits est beaucoup trop grande et beaucoupd'eau infiltrée se perd vers l'aval. Le calcul de l'espacement optimumentre captages nécessite une modélisation mathématique des écoule¬ments.

Néanmoins, dans l'état actuel des connaissances, unedistance entre captages de l'ordre de 25 à 30 m paraît raisonnable. Enpratique cela signifie que pour une station moyenne (4000 m3/jour) ilfaut prévoir 4 à 6 captages régulièrement répartis à l'aval hydrauli¬que et le long des bassins.

1.2.6 Station de pompage et de refoulement

1.2.6.1 - Equipement des captages

Les puits ou forages sont généralement équipés avec despompes électriques immergées à commande automatique asservie au niveaud'eau dans la bâche de reprise. Ce type d'équipement est bien au pointet ne pose pas de problèmes particuliers. De plus il est économiquecar il ne nécessite pas la construction d'abris pour les pompes audessus des forages.

1.2.6.2 - Refoulement vers le chateau d'eau

L'eau pompée dans les différents captages est ramenée dansune bâche de reprise puis refoulée vers le réseau de distribution(réservoir). Souvent la chloration se fait dans la bâche, l'injectionde chlore étant asservie aux pompes de refoulement.

On met toujours en place plusieurs pompes de refoulementdont au moins une de secours. Certaines grosses stations possèdentleur propre groupe électrogène de secours de manière à faire face auxarrêts du réseau EdF (pannes, grèves, etc...). Cette sécurité estcoûteuse et paraît s'imposer de moins en moins compte-tenu del'amélioration constante de la fiabilité du réseau EdF.

Bien entendu, les pompes de refoulement sont asservies auniveau d'eau dans le réservoir.

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2 - LA REALISATION DES STATIONS

2.1 - Travaux de génie civil

La construction d'une station de réalimentation comporteun certain nombre de travaux de génie civil soumis aux règleshabituelles de contrôle de qualité et de sécurité :

- la station de pompage en rivière,- la conduite d'amenée,- le creusement des bassins,- la station de pompage et la conduite de refoulement vers

le réservoir.

Ce type de travaux ainsi que les contrôles à appliquersont classiques et bien connus des maîtres d'oeuvre. Nous ne lesdétaillerons donc pas ici.

2.2 - Travaux souterrains

Parmi les travaux nécessitant une attention particulièrenous citerons :

- le remblayage des bassins par des graves propres rapportées,

- la mise en place de la couche de sable filtrant,

- l'exécution des puits ou forages d'exhaure.

2.2.1 Remblayage par des graves propres

Pour que l'infiltration jusqu'à la nappe puisse se fairerapidement et que le volume d'eau infiltré puisse atteindre les2 m3/jour/m2 prévus, il est nécessaire de remblayer le fond desbassins d'infiltration avec des graves propres rapportées. _ En effet,le demi-échec de certaines stations a été attribué au remblayage pardes graves "sales", c'est à dire des graves mélangées à des argiles.Il importe donc de choisir avec soin les graves de remblayage. On peutaussi exiger qu'elles soient lavées avant leur transport de manière àéliminer les fines.

2 - LA REALISATION DES STATIONS

2.1 - Travaux de génie civil

La construction d'une station de réalimentation comporteun certain nombre de travaux de génie civil soumis aux règleshabituelles de contrôle de qualité et de sécurité :

- la station de pompage en rivière,- la conduite d'amenée,- le creusement des bassins,- la station de pompage et la conduite de refoulement vers

le réservoir.

Ce type de travaux ainsi que les contrôles à appliquersont classiques et bien connus des maîtres d'oeuvre. Nous ne lesdétaillerons donc pas ici.

2.2 - Travaux souterrains

Parmi les travaux nécessitant une attention particulièrenous citerons :

- le remblayage des bassins par des graves propres rapportées,

- la mise en place de la couche de sable filtrant,

- l'exécution des puits ou forages d'exhaure.

2.2.1 Remblayage par des graves propres

Pour que l'infiltration jusqu'à la nappe puisse se fairerapidement et que le volume d'eau infiltré puisse atteindre les2 m3/jour/m2 prévus, il est nécessaire de remblayer le fond desbassins d'infiltration avec des graves propres rapportées. _ En effet,le demi-échec de certaines stations a été attribué au remblayage pardes graves "sales", c'est à dire des graves mélangées à des argiles.Il importe donc de choisir avec soin les graves de remblayage. On peutaussi exiger qu'elles soient lavées avant leur transport de manière àéliminer les fines.

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L'expérience montre qu'il est possible de trouver dans lescarrières de la région des "graves propres" de granulométrie homogène,très perméables, ne nécessitant ni tamisage ni lavage préalables. Maisil est connu aussi que la qualité des graves varie très vitelatéralement et verticalement dans une même carrière. Il est doncconseillé de contrôler leurs caractéristiques granulométriques duranttoute la durée du remblayage, de manière à mettre en place un matériauhomogène .

2.2.2 - Mise en place du sable filtrant

Les caractéristiques granulométriques et l'épaisseur dusable filtrant ont été données au paragraphe 1.2.4.7. Ce type de sableest disponible industriellement dans certaines gravières de la régionaprès tamisage. Il est donc facile de se le procurer. Il est cependantconseillé d'une part de contrôler avant de passer commande la granulo¬métrie annoncée par l'exploitant de la carrière et d'autre part devérifier l'homogénéité du matériau pendant la mise en place.

2.2.3 - Exécution des forages d'exhaure

Les puits ou forages de 8 à 10 m de profondeur ne posentgénéralement pas de problèmes lorsqu'ils ont été bien conçus(ouverture des crépines et granulométrie du massif filtrant enparticulier) et qu'ils sont réalisés par une entreprise compétente.Par contre, les pompages d'essais, compte-tenu des interactionscertaines entre ouvrages situés à faible distance, doivent êtreprogrammés, réalisés et interprétés par des hydrogéologues. En effet,les résultats des pompages d'essais sont de la plus grande importancepour définir la puissance des pompes à mettre en place dans lesouvrages de captage.

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L'expérience montre qu'il est possible de trouver dans lescarrières de la région des "graves propres" de granulométrie homogène,très perméables, ne nécessitant ni tamisage ni lavage préalables. Maisil est connu aussi que la qualité des graves varie très vitelatéralement et verticalement dans une même carrière. Il est doncconseillé de contrôler leurs caractéristiques granulométriques duranttoute la durée du remblayage, de manière à mettre en place un matériauhomogène .

2.2.2 - Mise en place du sable filtrant

Les caractéristiques granulométriques et l'épaisseur dusable filtrant ont été données au paragraphe 1.2.4.7. Ce type de sableest disponible industriellement dans certaines gravières de la régionaprès tamisage. Il est donc facile de se le procurer. Il est cependantconseillé d'une part de contrôler avant de passer commande la granulo¬métrie annoncée par l'exploitant de la carrière et d'autre part devérifier l'homogénéité du matériau pendant la mise en place.

2.2.3 - Exécution des forages d'exhaure

Les puits ou forages de 8 à 10 m de profondeur ne posentgénéralement pas de problèmes lorsqu'ils ont été bien conçus(ouverture des crépines et granulométrie du massif filtrant enparticulier) et qu'ils sont réalisés par une entreprise compétente.Par contre, les pompages d'essais, compte-tenu des interactionscertaines entre ouvrages situés à faible distance, doivent êtreprogrammés, réalisés et interprétés par des hydrogéologues. En effet,les résultats des pompages d'essais sont de la plus grande importancepour définir la puissance des pompes à mettre en place dans lesouvrages de captage.

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3 - L'EXPLOITATION DES STATIONS

Les problèmes d'exploitation spécifiques d'une station deréalimentation de nappe sont :

- le contrôle de la qualité de l'eau de la rivière,- le réglage du débit d'eau infiltré,- le décolmatage des bassins d'infiltration.- le contrôle de la qualité de l'eau exhaurée et

distribuée

3.1 - Les contrôles de la qualité de l'eau de rivière

Il existe deux types de dégradation de la qualité de l'eaude rivière pouvant entraîner l'arrêt du fonctionnement des stations :

a) une charge trop importante en matières en suspension, c'est à direune turbidité de l'eau trop élevée, provoquant un colmatageaccéléré du sable filtrant (par exemple à la suite d'un gros orage,fonte de neiges, etc...),

b) une pollution accidentelle et temporaire (par exemple déversementde matières chimiques toxiques).

Des systèmes d'alarme automatiques ont été mis au pointpour faire face à ces deux types d'incidents.

- le turbidimètre qui stoppe les pompes en rivière dès que le tauxde matières en suspension dépasse un certainseuil,

- le truitomètre en cas de pollution chimique la truite meurt etbouche un orifice, ce qui provoque l'arrêt despompes.

Le truitomètre apparaît absolument nécessaire à cause dudésastre que représenterait l'infiltration de matières toxiques dansla nappe (dépollution très longue et difficile).

Par contre le turbidimètre n'est pas considéré commeindispensable puisque en Haute Garonne par exemple seulement 2stations sur 11 en sont équipées. Il est cependant, recommandé.

Une sécurité supplémentaire peu onéreuse est la mise surpied par le maître d'ouvrage d'un plan d'alerte téléphonique reposantsur les observations visuelles des riverains situés à l'amont. Il fautpour que cela soit efficace que les noms des observateurs et leursnuméros de téléphone soient connus.

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3 - L'EXPLOITATION DES STATIONS

Les problèmes d'exploitation spécifiques d'une station deréalimentation de nappe sont :

- le contrôle de la qualité de l'eau de la rivière,- le réglage du débit d'eau infiltré,- le décolmatage des bassins d'infiltration.- le contrôle de la qualité de l'eau exhaurée et

distribuée

3.1 - Les contrôles de la qualité de l'eau de rivière

Il existe deux types de dégradation de la qualité de l'eaude rivière pouvant entraîner l'arrêt du fonctionnement des stations :

a) une charge trop importante en matières en suspension, c'est à direune turbidité de l'eau trop élevée, provoquant un colmatageaccéléré du sable filtrant (par exemple à la suite d'un gros orage,fonte de neiges, etc...),

b) une pollution accidentelle et temporaire (par exemple déversementde matières chimiques toxiques).

Des systèmes d'alarme automatiques ont été mis au pointpour faire face à ces deux types d'incidents.

- le turbidimètre qui stoppe les pompes en rivière dès que le tauxde matières en suspension dépasse un certainseuil,

- le truitomètre en cas de pollution chimique la truite meurt etbouche un orifice, ce qui provoque l'arrêt despompes.

Le truitomètre apparaît absolument nécessaire à cause dudésastre que représenterait l'infiltration de matières toxiques dansla nappe (dépollution très longue et difficile).

Par contre le turbidimètre n'est pas considéré commeindispensable puisque en Haute Garonne par exemple seulement 2stations sur 11 en sont équipées. Il est cependant, recommandé.

Une sécurité supplémentaire peu onéreuse est la mise surpied par le maître d'ouvrage d'un plan d'alerte téléphonique reposantsur les observations visuelles des riverains situés à l'amont. Il fautpour que cela soit efficace que les noms des observateurs et leursnuméros de téléphone soient connus.

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3.2 - Réglage du débit d'infiltration

L'objectif principal des stations de réalimentation étantl'obtention d'eau potable avec un taux de nitrates convenable (moinsde 50 mg/l), le débit infiltré est généralement réglé en fonction dece paramètre.

En pratique, le réglage du débit d'infiltration se faitpar tâtonnement à l'aide de la vanne placée entre le bassin dedécantation et le bassin d'infiltration.

Etant, donné que la vitesse d'infiltration varie enfonction du colmatage et parfois de manière très rapide, il estnécessaire d'effectuer les réglages assez régulièrement (tous les 2 ou3 jours parfois).

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FIG.4 : SCHEMA DE REGLAGE DU DEBIT INFILTRE

De son côté le niveau d'eau dans le bassin de décantationest régulé à l'aide d'un système à flotteur qui provoque l'arrêt ou lamise en marche automatique des pompes en rivière.

Nous avons vu ci-dessus que la station était dimensionnéepour infiltrer un débit égal au débit exhaure, c'est à dire auxbesoins. Dans la pratique, si la récupération d'eau infiltrée par lespuits est correcte (80 à 90 %), on doit pouvoir faire des économiesd'énergie en infiltrant nettement moins que le débit exhaure. Eneffet, on ne cherche pas à ramener le taux de nitrates à 0 mais à unevaleur inférieure à 50 mg/l.

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3.2 - Réglage du débit d'infiltration

L'objectif principal des stations de réalimentation étantl'obtention d'eau potable avec un taux de nitrates convenable (moinsde 50 mg/l), le débit infiltré est généralement réglé en fonction dece paramètre.

En pratique, le réglage du débit d'infiltration se faitpar tâtonnement à l'aide de la vanne placée entre le bassin dedécantation et le bassin d'infiltration.

Etant, donné que la vitesse d'infiltration varie enfonction du colmatage et parfois de manière très rapide, il estnécessaire d'effectuer les réglages assez régulièrement (tous les 2 ou3 jours parfois).

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De son côté le niveau d'eau dans le bassin de décantationest régulé à l'aide d'un système à flotteur qui provoque l'arrêt ou lamise en marche automatique des pompes en rivière.

Nous avons vu ci-dessus que la station était dimensionnéepour infiltrer un débit égal au débit exhaure, c'est à dire auxbesoins. Dans la pratique, si la récupération d'eau infiltrée par lespuits est correcte (80 à 90 %), on doit pouvoir faire des économiesd'énergie en infiltrant nettement moins que le débit exhaure. Eneffet, on ne cherche pas à ramener le taux de nitrates à 0 mais à unevaleur inférieure à 50 mg/l.

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- 15 -

L'expérience montre que les techniciens gérant lesstations de réalimentation arrivent très vite en tâtonnant à régler lavanne pour obtenir un taux de nitrates conforme à la réglementation.Certains, très économes, visent une .eau à 45 mg/l de NO 3, d'autresprivilégiant la qualité recherchent un taux de 20 à 25 mg/l quitte àpomper davantage en rivière.

3.3 - Décolmatage des bassins d'Infiltration

Le décolmatage consiste, rappelons-le, à enlever périodi¬quement 3 à 5 cm de sable filtrant colmaté par les matières ensuspension et les algues. Il se fait manuellement par ratissage de lapellicule superficielle après assèchement du bassin pendant quelquesjours. L'enlèvement du sable colmaté se fait soit en descendant dansle bassin lui-même avec un petit tracteur à larges roues, soit àl'aide d'une tracto-pelle circulant à l'extérieur et en bordure dubassin. La première solution est la plus économique et la plus simple.Cependant elle nécessite la construction d'un accès aux bassinsbétonné et à faible pente, ce qui prend de la place.

Pour faciliter le décolmatage et faire des économies d'en¬tretien, quelques stations (2) utilisent un géotextile (bidim). C'estune toile feutrée perméable que l'on étend sur le sable. Ce produitindustriel se présente sous forme de rouleaux de largeur variable. Lesbandes sont cousues entre elles sur place. Au moment du décolmatage ondécoupe à la tronçonneuse des morceaux de quelques m2 qui sont ensuitechargés sur un camion et amenés à la décharge. On peut aussi utiliserun monte-charge pour retirer le géotextile du fond des bassins. Pourêtre efficace la toile doit être étroitement fixée sur les bordures dubassin, ce que nécessite de cimenter les parois. Cette technique,assez sophistiquée, est encore peu répandue (2 stations sur 11), etsemble réservée aux grandes stations.

3.4 - Contrôle de la qualité de l'eau exhaurée

Le contrôle de la qualité chimique et bactériologique del'eau se fait, conformément aux règlements en vigueur au Ministère dela Santé (DDASS), par des analyses d'un laboratoire agréé sur deséchantillons d'eau prélevés sur le réseau de distribution lui-même(robinets de particuliers, d'écoles, fontaines publiques, etc...).L'eau analysée peut donc être un mélange d'eau ayant des originesdiverses, avec des caractéristiques assez éloignées de l'eau produitepar la station de réalimentation. Or il est primordial pourl'exploitant de connaître avec précision la qualité chimique de l'eauproduite à la station même, en particulier la teneur en nitrates.

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L'expérience montre que les techniciens gérant lesstations de réalimentation arrivent très vite en tâtonnant à régler lavanne pour obtenir un taux de nitrates conforme à la réglementation.Certains, très économes, visent une .eau à 45 mg/l de NO 3, d'autresprivilégiant la qualité recherchent un taux de 20 à 25 mg/l quitte àpomper davantage en rivière.

3.3 - Décolmatage des bassins d'Infiltration

Le décolmatage consiste, rappelons-le, à enlever périodi¬quement 3 à 5 cm de sable filtrant colmaté par les matières ensuspension et les algues. Il se fait manuellement par ratissage de lapellicule superficielle après assèchement du bassin pendant quelquesjours. L'enlèvement du sable colmaté se fait soit en descendant dansle bassin lui-même avec un petit tracteur à larges roues, soit àl'aide d'une tracto-pelle circulant à l'extérieur et en bordure dubassin. La première solution est la plus économique et la plus simple.Cependant elle nécessite la construction d'un accès aux bassinsbétonné et à faible pente, ce qui prend de la place.

Pour faciliter le décolmatage et faire des économies d'en¬tretien, quelques stations (2) utilisent un géotextile (bidim). C'estune toile feutrée perméable que l'on étend sur le sable. Ce produitindustriel se présente sous forme de rouleaux de largeur variable. Lesbandes sont cousues entre elles sur place. Au moment du décolmatage ondécoupe à la tronçonneuse des morceaux de quelques m2 qui sont ensuitechargés sur un camion et amenés à la décharge. On peut aussi utiliserun monte-charge pour retirer le géotextile du fond des bassins. Pourêtre efficace la toile doit être étroitement fixée sur les bordures dubassin, ce que nécessite de cimenter les parois. Cette technique,assez sophistiquée, est encore peu répandue (2 stations sur 11), etsemble réservée aux grandes stations.

3.4 - Contrôle de la qualité de l'eau exhaurée

Le contrôle de la qualité chimique et bactériologique del'eau se fait, conformément aux règlements en vigueur au Ministère dela Santé (DDASS), par des analyses d'un laboratoire agréé sur deséchantillons d'eau prélevés sur le réseau de distribution lui-même(robinets de particuliers, d'écoles, fontaines publiques, etc...).L'eau analysée peut donc être un mélange d'eau ayant des originesdiverses, avec des caractéristiques assez éloignées de l'eau produitepar la station de réalimentation. Or il est primordial pourl'exploitant de connaître avec précision la qualité chimique de l'eauproduite à la station même, en particulier la teneur en nitrates.

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- 16 -

A la suite des expérimentations effectuées à Calmont etSt Jory (voir rapport BRGM 88 SGN 715 MPY) on sait maintenant qu'ilest facile de connaître avec une bonne précision la teneur en nitratesde l'eau produite par de simples mesures de conductivité. Il suffitpour cela d'établir la courbe de corrélation entre la conductivité etla teneur en nitrates de l'eau à partir de quelques analyses chimiques(type 1 ou type 2). Les mesures de conductivité quant à elles nenécessitent qu'un conductivimètre portatif et peuvent être effectuéestous les jours par le personnel d'entretien. On peut aussi déterminerquels sont les forages ou puits qui produisent la meilleure eau (enfonction en particulier des bassins d'infiltration en fonctionnement).A titre d'exemple nous donnons ci-après la corrélation établie àCalmont entre la conductivité et la teneur en nitrates du mélange.

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On peut encore aller plus loin et contrôler sur l'eautraitée, à la sortie de la station :

- la conductivité,- la turbidité résiduelle,- la teneur résiduelle en chlore libre.

Ces trois paramètres peuvent être enregistrés en continuavec des capteurs spécifiques. Ils donneraient à l'exploitant lesmoyens de garantir la qualité de l'eau distribuée.

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A la suite des expérimentations effectuées à Calmont etSt Jory (voir rapport BRGM 88 SGN 715 MPY) on sait maintenant qu'ilest facile de connaître avec une bonne précision la teneur en nitratesde l'eau produite par de simples mesures de conductivité. Il suffitpour cela d'établir la courbe de corrélation entre la conductivité etla teneur en nitrates de l'eau à partir de quelques analyses chimiques(type 1 ou type 2). Les mesures de conductivité quant à elles nenécessitent qu'un conductivimètre portatif et peuvent être effectuéestous les jours par le personnel d'entretien. On peut aussi déterminerquels sont les forages ou puits qui produisent la meilleure eau (enfonction en particulier des bassins d'infiltration en fonctionnement).A titre d'exemple nous donnons ci-après la corrélation établie àCalmont entre la conductivité et la teneur en nitrates du mélange.

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Ces trois paramètres peuvent être enregistrés en continuavec des capteurs spécifiques. Ils donneraient à l'exploitant lesmoyens de garantir la qualité de l'eau distribuée.