64
Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère Rapport final BRGM/RP-61431-FR Août 2012

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation

du Carbonifère Rapport final

BRGM/RP-61431-FR Août 2012

Page 2: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la
Page 3: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation

du Carbonifère Rapport final

BRGM/RP-61431-FR Août 2012

F. Crastes de Paulet Avec la collaboration de

R. Dufrénoy

Vérificateur :

Nom : D. Salquèbre

Date : 30/08/12

Signature :

Approbateur :

Nom : J-R. Mossmann

Date : 03/09/2012

Signature :

En l’absence de signature, notamment pour les rapports diffusés en version numérique, l’original signé est disponible aux Archives du BRGM.

Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2008.

Page 4: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la
Page 5: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Mots-clés : Nord, Bouvines, Anstaing, La Marque, jaugeage, piézométrie, pertes. En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : CRASTES DE PAULET F., DUFRENOY R. (2012) – Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du carbonifère. Rapport final. BRGM/RP-61431-FR, 17 p., 7 fig., 3 ann. © BRGM, 2012, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM.

Page 6: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la
Page 7: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 3

Synthèse

Suite à la signature d’un avenant à la convention BRGM-LMCU portant sur l’étude de l’aquifère des Calcaires carbonifères, le BRGM a cherché à réactualiser des connaissances sur les phénomènes de recharge du Carbonifère, en particulier dans la zone entre les communes de Bouvines (59) et Anstaing (59).

La campagne de jaugeages réalisée au cours du mois de mars 2012 sur une partie des stations identifiées dans une étude BRGM antérieure a permis de confirmer la possibilité de l’existence de pertes le long de la Marque entre Bouvines et Anstaing. Les régimes hydrauliques étant différents lors des mesures (basses eaux en 1973, hautes eaux en 2012), il est impossible de s’assurer avec certitude de l’emplacement exact de celles-ci et de leur pérennité tout au long de l’année. Toutefois, des baisses de débit non liées à des prélèvements anthropiques ont été constatées sur de faibles distances lors des deux campagnes.

De plus, les présents résultats viennent renforcer les conclusions de l’étude hydrogéochimique entreprise en 2011-2012 durant laquelle un échantillon de la Marque a été prélevé à Bouvines, ainsi que de l’eau du Carbonifère dans un forage à Camphin-en-Pévèle. Un lien hydraulique avait été observé entre la Marque et la Craie. Quant à l’aquifère du Carbonifère, une part anormalement élevée d’eau « jeune » (âge compris entre 1960 et l’actuel) avait été mise en évidence.

D’autre part, la campagne piézométrique entreprise suite aux résultats des jaugeages a permis la découverte d’un ancien forage atteignant probablement le Carbonifère. Bien que le nombre de mesures effectuées durant cette étude complémentaire se soit révélé insuffisant pour permettre d’affiner les connaissances sur la piézométrie des aquifères de la Craie et du Carbonifère dans cette zone, ce travail a eu le mérite de confirmer les résultats d’une étude datant de 1973 et de lever un peu plus le voile sur cette particularité du fonctionnement hydraulique du Carbonifère dans cette zone.

Ce rapport comporte un nombre important d’incertitudes et il est évident qu’une future campagne piézométrique, avec des moyens techniques plus conséquents et un suivi hydrologique réparti sur un cycle complet, permettrait de statuer plus précisément sur le rôle de la Marque vis-à-vis des aquifères de la craie et du Carbonifère, et des interactions mutuelles entre ces deux derniers.

Concernant la poursuite du projet d’étude de l’aquifère Carbonifère, l’hypothèse d’une recharge de l’aquifère par des eaux de surface devra être prise en compte lors de la construction du modèle hydrogéologique 3D.

Page 8: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la
Page 9: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 5

Sommaire

1. Introduction ............................................................................................................. 7

2. Contexte hydrologique et hydrogéologique .......................................................... 8

2.1. LA MARQUE ...................................................................................................... 8

2.2. HYDROGEOLOGIE LOCALE ............................................................................ 8

3. Jaugeages .............................................................................................................. 10

3.1. JAUGEAGES DE 1973 .................................................................................... 10

3.1.1. Déroulement de la campagne de jaugeage ............................................. 10

3.1.2. Résultats ................................................................................................. 10

3.1.3. Conclusion .............................................................................................. 11

3.2. JAUGEAGES DE 2012 .................................................................................... 11

3.2.1. Entreprise sélectionnée .......................................................................... 11

3.2.2. Déroulement de la campagne de jaugeage ............................................. 12

3.2.3. Résultats ................................................................................................. 13

3.2.4. Conclusion .............................................................................................. 13

4. Hydrogéologie ................................................................... Erreur ! Signet non défini.

4.1. RECHERCHE DE FORAGES .......................................................................... 15

4.2. CARTE PIEZOMETRIQUE .............................................................................. 16

5. Conclusion ............................................................................................................. 19

6. Bibliographie ......................................................................................................... 21

Page 10: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

6 BRGM/RP-61431-FR – Rapport final

Liste des illustrations

Figure 1 – Carte géologique harmonisée (Source : BRGM) ......................................................... 9

Figure 2 - Carte de localisation des stations de jaugeage de 1973 (Source: BRGM) ................ 10

Figure 3 - Débit mesuré le long de la Marque en 1973 (Source: BRGM) ................................... 11

Figure 4 - Carte de localisation des stations de jaugeage (Source: BRGM)............................... 12

Figure 5 - Débit mesuré le long de la Marque en 2012 et 1973 (Source : BRGM) ..................... 13

Figure 6 - Localisation des ouvrages souterrains recensés par la BSS entre Bouvines et Anstaing (Source : BRGM)................................................................................................ 15

Figure 7 - Superposition des cartes géologiques et piézométriques ( Source: BRGM) .............. 16

Liste des annexes

Annexe 1 Rapport ANTEA .......................................................................................................... 23

Annexe 2 Liste des ouvrages souterrains recensés en BSS ..................................................... 53

Annexe 3 Résultats de la campagne piézométrique .................................................................. 57

Page 11: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 7

1. Introduction

Suite à la signature d’un avenant à la convention BRGM-LMCU portant sur l’étude de l’aquifère des Calcaires carbonifères, le BRGM a cherché à réactualiser des connaissances sur les phénomènes de recharge de l’aquifère du Carbonifère, en particulier dans la zone entre les communes de Bouvines (59) et Anstaing (59). À partir des résultats d’une étude BRGM de 1973, une nouvelle campagne de jaugeage a été engagée afin de valider l’hypothèse de l’existence de pertes de La Marque. Identifiée lors de la phase de recueil de données, cette hypothèse avait eu pour conséquence la prise d’un échantillon d’eau de La Marque à des fins d’analyses physico-chimique et isotopique. Les analyses avaient donc besoin d’être corroborées par des mesures de débit plus récentes et - au besoin - par des relevé piézométriques dans des forages proches de la rivière. Le présent rapport fait état des résultats obtenus en 1973 à la lumière des connaissances actuelles, des mesures réalisées en 2012 concernant les mesures de débit (six stations) et des niveaux piézométriques recueillis au cours du printemps 2012.

Page 12: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

8 BRGM/RP-61431-FR – Rapport final

2. Contexte hydrologique et hydrogéologique

2.1. LA MARQUE

La Marque est une rivière s’écoulant du sud vers le nord, sur une distance de 31,6 km avant d’atteindre la Deûle (un affluent de l’Escaut). Elle prend sa source à Mons-en-Pévèle et reçoit de l’eau par plusieurs affluents de taille modeste, telle la Petite Marque (6,1 km de long). La majorité de son parcours se fait à travers des territoires agricoles (67%) et urbanisés (25% d’après le SANDRE). Entre Bouvines et Anstaing, les berges sont entretenues régulièrement et donnent au cours d’eau un tracé comparable à une ligne brisée de direction générale NNE.

2.2. HYDROGEOLOGIE LOCALE

Le fonds de la vallée de La Marque est constitué d’alluvions datant de l’Holocène (Quaternaire). Cette formation semble être caractérisée localement par une succession de sables bleu-noirâtres, puis jaunâtres (d’après les logs des sondages 00148C0140 et 00148C0142). Certaines coupes de sondages mentionnent également la présence de sables du Thanétien (appelé localement « Landénien », Tertiaire).

Ces alluvions sont présentes sur toute la section étudiée et reposent souvent sur des marnes du Turonien moyen (cf. Figure 1) ou sur les terrains plus crayeux du Coniacien et du Turonien supérieur. La Marque étant canalisée, son ancien lit naturel est difficilement localisable avec précision. Son tracé original est pourtant proche puisque la carte géologique révèle la présence de petites vallées alluviales annexes au niveau de Sainghin-en-Mélantois et Gruson (cf. Figure 1).

La craie du Turonien supérieur et du Coniacien, appelée aussi « craie séno-turonienne » constitue l’aquifère principal pour la région Nord – Pas de Calais.

Les calcaires du Carbonifère sont également présents à une profondeur plus faible que sur le reste de la région. Le forage 00204A002 indique que le Carbonifère est présent à 15,8 m sous la surface, soit 14,2 m NGF. Environ deux kilomètres au nord-ouest, le Carbonifère a été atteint à 48 m de profondeur, soit -14 m NGF (forage 00148C0729).

Il est à noter que 13 sources de faible débit (0 à 3 m3/h) avaient été identifiées entre 1963 et 1964. La majorité d’entre elles sont placées sur le flanc oriental de la vallée, là où le contact entre les étages du Turonien moyen (marneux donc peu perméable) et supérieur (crayeux donc aquifère) permettrait l’apparition de sources de déversement, plus ou moins pérennes.

D’un point de vue hydrogéochimique, un rapport BRGM précédent (Gourcy & Crastes de Paulet, 2012) indique que l’eau de la Marque présente une forte conductivité (1349 µS.cm-1) au regard de l’importance du cours d’eau. Celle-ci pourrait être l’expression d’un apport anthropique et/ou d’un soutien par la craie au débit de la rivière. De plus, les données isotopiques montrent une proximité entre la Marque et la craie (δ18O≈-7‰ pour la craie, δ18O≈-6,5‰ pour la Marque). Au regard des campagnes d’échantillonnage passées, l’une des informations les plus importantes reste l’observation d’une part d’eau « jeune » (âge compris entre 1960 et l’actuel) proche de 40% à Camphin-en-Pévèle (commune située à moins de 5 km de la zone d’étude) au lieu des 5 à 15% observés pour le reste de l’aquifère du Carbonifère.

Page 13: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 9

Colluvions indifférenciées (limoneuses de fond de vallon et vallées sèches, limons de lavage, de pentes et diverses), Quaternaire

Alluvions récentes, Holocène

Limon loessique avec cailloutis de base à silex et vestiges yprésiens, sparnaciens et landéniens reposant sur les argiles et tuffeaux du Thanétien inférieur indifférenciés, Quaternaire

Limon+ RS/Craie glauconieuse + craie phosphatée St Lézennes (Turonien sup. à Coniacien inf.)

Limon + RS / Craie du Turonien supérieur, Quaternaire

Limon + RS / Craie du Turonien supérieur et Marne du Turonien moyen, Quaternaire

Limon + RS ou marnette / Marnes bleues (Dièves) du Turonien moyen à Cénomanien, Quaternaire

Craie Turonien supérieur - Coniacien inférieur

Marnes à Terebratulina rigida, Turonien moyen

Figure 1 – Carte géologique harmonisée (Source : BRGM)

Page 14: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

10 BRGM/RP-61431-FR – Rapport final

3. Jaugeages

3.1. JAUGEAGES DE 1973

3.1.1. Déroulement de la campagne de jaugeage

Durant la construction d’un des premiers modèles mathématiques fonctionnant en régime permanent (type DROUS à 600 mailles) réalisés pour l’aquifère du Carbonifère, le BRGM a détecté qu’un apport d’eau de surface permettait d’améliorer la piézométrie simulée à proximité de la commune de Bouvines. Une réalimentation de l’ordre de 100 L/s a alors été utilisée pour le calage du modèle et des essais de jaugeage ont été diligentés pour confirmer cette hypothèse. Ces travaux sont résumés dans un rapport BRGM (Mania, 1974).

Les jaugeages ont été effectués pendant la période d’étiage, le 06/09/1973 et le 09/10/1973, entre les communes de Louvil (59) et Chéreng (59). Les 10 stations retenues sont identifiées par des codes allant de DEU 700 à DEU 1600. Ces dernières sont réparties le long de la Marque et de deux de ses affluents (cf. Figure 2).

Figure 2 - Carte de localisation des stations de jaugeage de 1973 (Source: BRGM)

3.1.2. Résultats

Les résultats des deux campagnes réalisées en période de basses eaux montrent une augmentation croissante du débit depuis la station DEU 700 jusqu’à la station DEU 1000 (cf. Figure 3). Bien que le rapport BRGM de 1974 ne contienne pas les valeurs numériques de la station DEU 1100, l’apport en provenance du ruisseau de Sainghin-en-Mélantois est clairement visible.

Page 15: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 11

Une baisse importante du débit est signalée à deux reprises entre les stations DEU 1200 et DEU 1300 : - 50 L/s en septembre et - 185 L/s en octobre. La distance séparant les deux stations de jaugeage est de 900 m environ.

Figure 3 - Débit mesuré le long de la Marque en 1973 (Source: BRGM)

De la station 1300 à la station DEU 1400, le débit augmente de 50 L/s sur une distance également courte : 500 m.

A partir de la station DEU 1400, le débit semble plus ou moins constant et il est difficile de différencier une variation réelle du débit de celle liée à l’erreur de mesure.

3.1.3. Conclusion

La variation de débit entre les stations DEU 1200 et DEU 1300 est nettement supérieure à l’erreur de mesure du débit. Sachant qu’aucun prélèvement en eau de surface (pompe mobile ou canaux en cours de remplissage, par exemple) n’a été identifié le long du cours d’eau, il est clair que la diminution du débit sur cette courte distance est imputable à un phénomène de pertes. Une alimentation des aquifères sous-jacents par la Marque existait donc bel et bien en 1973.

3.2. JAUGEAGES DE 2012

3.2.1. Entreprise sélectionnée

La réalisation des jaugeages a été confiée à la société ANTEA Group, qui possède une antenne locale à Lezennes (59). Son équipe de techniciens comporte un des anciens agents ayant entrepris les jaugeages de 1973.

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

DEU 700 DEU 900 DEU 1000 DEU 1200 DEU 1300 DEU 1400 DEU 1500 DEU 1600

bit

(m

3/s

)

09/10/197306/09/1973

Page 16: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

12 BRGM/RP-61431-FR – Rapport final

3.2.2. Déroulement de la campagne de jaugeage

Les jaugeages ont eu lieu le 21/03/2012 sur 6 stations réparties le long de la Marque, entre les communes de Bouvines (59) et Anstaing (59). Les emplacements des 6 stations retenues en 2012 sont identiques à celles utilisées durant les deux campagnes de 1973. Elles correspondent aux stations DEU 1000 à DEU 1500 (cf. Figure 4). La station DEU 1000 correspond à une station automatique suivie par la DREAL mais la chronique de débits mesurés semble contenir des incertitudes, en particulier sur la période estivale (bloom algal faisant remonter artificiellement le niveau de l’eau).

Figure 4 - Carte de localisation des stations de jaugeage (Source: BRGM)

Comme pour les campagnes de 1973, la technique retenue en 2012 fait appel à un micro-moulinet fixé sur une perche. En comptant le nombre de tours effectué en un temps donné, à différentes profondeurs sur une section perpendiculaire au courant, il est possible d’en déduire une vitesse d’écoulement, puis un débit (en connaissant la surface de la section choisie).

Pour un supplément d’informations sur les conditions de réalisation de cette campagne de jaugeage, le rapport ANTEA est disponible en annexe 1. Il est important de noter que le débit calculé présente plusieurs sources d’incertitude :

- le calcul de la section mouillée est le résultat du produit de la largeur du cours d’eau par la profondeur moyenne, ce qui revient à considérer une surface d’écoulement de forme rectangulaire ;

- la vitesse utilisée correspond à une vitesse moyenne calculée par le logiciel « JAUGE », ce qui revient à considérer la vitesse comme uniforme sur l’ensemble de la section jaugée.

Page 17: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 13

3.2.3. Résultats

Contrairement aux campagnes de 1973, la campagne de 2012 a été réalisée dans un contexte de hautes eaux (cf. Figure 5) : le débit dépasse 1 m3/s au niveau du pont de Bouvines (station DEU 1000).

L’augmentation du débit est régulière entre les stations DEU 1000 et D1200. La différence de débit (90 L/s) apparaît comme normale au regard des 41 L/s apportés par le ruisseau de Sainghin-en-Mélantois.

Contrairement aux attentes, aucune perte n’est identifiable sur la portion de la Marque entre les stations DEU 1200 et 1300. À l’inverse des observations de 1973, le débit augmente de 170 L/s.

Figure 5 - Débit mesuré le long de la Marque en 2012 et 1973 (Source : BRGM)

De plus, sur la section DEU 1300 – DEU 1400 connue pour présenter un débit en légère augmentation en 1973, le débit chute de 100 L/s.

3.2.4. Conclusion

De façon similaire à l’analyse des données de 1973, les observations montrent l’existence d’une relation entre la Marque et les aquifères sous-jacents. Cependant, cette zone d’alimentation des nappes semble s’être déplacée progressivement en aval hydraulique.

Bien qu’une perte de l’ordre de 100 L/s au niveau du tronçon DEU 1200 – DEU 1400 (au moins de 1973 à 2012) puisse être considérée comme une hypothèse solide au regard des

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

DEU 700 DEU 900 DEU 1000 DEU 1200 DEU 1300 DEU 1400 DEU 1500 DEU 1600

bit

(m

3/s

)

Stations de jaugeage

09/10/1973

06/09/1973

21/03/2012

Page 18: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

14 BRGM/RP-61431-FR – Rapport final

observations, ces résultats soulèvent d’autres questions sur les échanges entre la Marque et le sous-sol :

- comment savoir si des pertes de faible volume mais réparties tout le long de la Marque ne représenteraient pas un volume supérieur aux pertes ponctuelles mises en évidence par ces jaugeages ? L’entretien du cours d’eau (curage du fonds en particulier) a-t-il une influence sur les échanges entre la Marque, les alluvions et la craie ?

- l’alimentation des aquifères sous-jacents par la Marque est-il pérenne tout au long de l’année ? Y a-t-il des inversions du gradient hydraulique qui permettrait une alimentation de la Marque par ces aquifères ?

Page 19: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 15

4. Etude complémentaire

4.1. RECHERCHE DE FORAGES

Afin d’établir le lien entre les eaux de surface et les aquifères de la Craie séno-turonienne et du Calcaire carbonifère, une requête automatique a été faite dans la Banque du sous-Sol (BSS) afin de lister tous les ouvrages souterrains situés à proximité de la Marque, entre Bouvines et Anstaing.

Au total, 28 ouvrages souterrains ont été référencés. La liste est disponible en annexe 2.

Figure 6 - Localisation des ouvrages souterrains recensés par la BSS entre Bouvines et Anstaing (Source : BRGM)

Lors de plusieurs campagnes successives, seuls 3 ouvrages souterrains ont pu être mesurés. D’après les informations répertoriées dans la BSS, ces derniers n’atteignent pas forcément l’aquifère de la craie séno-turonienne et sont peut-être implantés dans des sédiments superficiels.

Au cours d’une visite de terrain supplémentaire, un forage non déclaré a été identifié. D’après le récent propriétaire de la parcelle, le forage est relativement ancien et a nécessité « beaucoup de temps » pour sa réalisation : les foreurs ayant buté sur une « couche de roche noire, particulièrement dure ». La vitesse d’avancement était alors très faible, de l’ordre de « 1 mètre par jour maximum ». L’outil utilisé par les foreurs s’est révélé inadéquat : il est probable qu’un rotary ait été utilisé à tort (au lieu d’un marteau fond-de-trou). Au regard des éléments précédents, nous avons plusieurs raisons de penser qu’il s’agirait d’un forage atteignant le Carbonifère. Ses coordonnées (Lambert 2 étendu) sont les suivantes : X= 660 141 et Y = 2 621 981. Le 26/04/2012, l’eau est située à 3,33 m de profondeur par rapport à la surface du

Page 20: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

16 BRGM/RP-61431-FR – Rapport final

sol (dont l’altitude est estimée à 28 m NGF). Le niveau piézométrique1 du Carbonifère serait donc de 24,67 m NGF dans cette zone.

Les résultats de la campagne piézométrique sont présentés en annexe 3.

4.2. CARTE PIEZOMETRIQUE

Les cartes piézométriques du Calcaire carbonifère d’octobre 2010 et de la Craie mettent en évidence une zone où l’écart de charge hydraulique entre ces deux aquifères est relativement faible (cf. Figure 7). Alors que les écoulements dans la craie ont une direction nord, ceux du Carbonifère se séparent au nord de la zone d’étude : une partie s’écoule vers le sud (en direction d’un exutoire mal connu), l’autre vers le nord - attirés par la dépression générée par l’exploitation de la zone de Roubaix-Tourcoing. L’écart hydraulique devient même nul au niveau de la commune de Gruson où les isopièzes 25 m NGF se chevauchent.

Figure 7 - Superposition des cartes géologiques et piézométriques ( Source: BRGM)

Comme l’ont indiqué les résultats isotopiques du forage de Camphin-en-Pévèle, le Carbonifère pourrait être en relation étroite avec la craie séno-turonienne dans cette zone, et donc avec la Marque. L’épaisseur de marnes turoniennes (aussi appelées « dièves ») séparant ces deux aquifères y varie beaucoup : 7,1 m au forage 00204B001 ; 22,5m au sondage 00204A0117 situé plus au sud ; 24 m au sondage 00148C0290 situé plus au nord… Un remplissage wealdien - sédiments continentaux ayant comblé les vides karstiques du Carbonifère - a également été évoqué dans certaines de ces coupes (forage 00204A0117), ce qui laisse entrevoir la possibilité d’une variation d’épaisseur des dièves.

1 Seule une cimentation réalisée dans le respect des normes et de la législation en vigueur permet de s’assurer que les aquifères sont isolés hydrauliquement. La présence d’une crépine sur toute la longueur du tubage remettrait en cause l’hypothèse développée ici et le niveau mesuré correspondrait alors au niveau « moyen » d’équilibre entre la craie du Crétacé et les calcaires du Carbonifère.

Page 21: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 17

De façon synthétique, on pourrait imaginer le fonctionnement des échanges entre la Marque et les deux autres aquifères de la façon suivante :

Figure 8 : Schéma conceptuel du fonctionnement hypothétique des échanges dans la zone d'étude (Source: BRGM)

Afin de préciser la piézométrie locale, une campagne de mesures sur le terrain a été entreprise mais le faible nombre de niveaux piézométriques mesurés et la présence de deux aquifères rendent impossibles la réalisation de cartes piézométriques distinctes.

L’analyse des mesures permet seulement d’établir le constat suivant :

Localement (entre Sainghin-en-Mélantois et Bouvines), le Carbonifère possède une piézométrie supérieure (env. 25 m NGF) à celle estimée avec l’aide de la carte piézométrique d’octobre-novembre 2010 (20 m NGF). Cette particularité peut être imputée à deux facteurs : une remontée lente enregistrée en plusieurs endroits du bloc « sud » du Carbonifère ou une connexion avec les eaux de surface créant ainsi un dôme piézométrique entre les compartiments sud et nord du Carbonifère (cf. Figure 7). Ces deux facteurs précédemment identifiés peuvent aussi être cumulatifs ;

La mesure piézométrique en un seul point le long de le Marque ne permet pas d’évaluer le potentiel phénomène de recharge dans l’espace (le long du cours d’eau et perpendiculairement à ce dernier) et dans le temps (pérennité du phénomène).

Page 22: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la
Page 23: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 19

5. Conclusion

La campagne de jaugeages réalisée au cours du mois de mars 2012 sur une partie des stations identifiées dans une étude BRGM antérieure a permis de confirmer la possibilité de l’existence de pertes le long de la Marque entre Bouvines et Anstaing. Les régimes hydrauliques étant différents lors des mesures (basses eaux en 1973, hautes eaux en 2012), il est impossible de s’assurer avec certitude de l’emplacement exact de celles-ci et de leur pérennité tout au long de l’année. Toutefois, des baisses de débit non liées à des prélèvements anthropiques ont été constatées sur de faibles distances lors des deux campagnes.

De plus, les résultats de cette campagne viennent renforcer les conclusions de l’étude hydrogéochimique entreprise en 2011-2012 durant laquelle un échantillon de la Marque a été prélevé à Bouvines, ainsi que de l’eau du Carbonifère dans un forage à Camphin-en-Pévèle. Un lien hydraulique avait été observé entre la Marque et la Craie. Quant à l’aquifère du Carbonifère, une part anormalement élevée d’eau « jeune » (âge compris entre 1960 et l’actuel) avait été mise en évidence.

D’autre part, la campagne piézométrique entreprise suite aux résultats des jaugeages a permis la découverte d’un ancien forage atteignant probablement le Carbonifère. Bien que le nombre de mesures effectuées durant cette étude complémentaire se soit révélé insuffisant pour permettre d’affiner les connaissances sur la piézométrie des aquifères de la Craie et du Carbonifère dans cette zone, ce travail a eu le mérite de confirmer les résultats d’une étude datant de 1973 et de lever un peu plus le voile sur cette particularité du fonctionnement hydraulique du Carbonifère dans cette zone.

Ce rapport comporte un nombre important d’incertitudes et il est évident qu’une future campagne piézométrique, avec des moyens techniques plus conséquents et un suivi hydrologique réparti sur un cycle complet, permettrait de statuer sur le rôle de la Marque vis-à-vis des aquifères de la craie et du Carbonifère, et des interactions mutuelles entre ces deux derniers.

Concernant la poursuite du projet d’étude de l’aquifère Carbonifère, l’hypothèse d’une recharge de l’aquifère par des eaux de surface devra être prise en compte lors de la construction du modèle hydrogéologique 3D.

Page 24: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la
Page 25: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 21

6. Bibliographie

MANIA J. (1974) - Nappe du Calcaire carbonifère de la région Lille - Tournai (Nord et Belgique). Observations sur l'utilisation d'un modèle permanent en janvier 1974. Rapport BRGM/74-SGN-062-NPA. 22 p., 3 ph., 3 cart.

GOURCY L. , CRASTES DE PAULET F. (2012) – Apport des outils chimiques et isotopiques dans la connaissance de l’aquifère du Calcaire Carbonifère. Rapport final. BRGM/RP-61124-FR, 75 pp.

Page 26: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la
Page 27: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 23

Annexe 1

Rapport ANTEA

Page 28: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la
Page 29: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 25

Page 30: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

26 BRGM/RP-61431-FR – Rapport final

Page 31: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 27

Page 32: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

28 BRGM/RP-61431-FR – Rapport final

Page 33: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 29

Page 34: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

30 BRGM/RP-61431-FR – Rapport final

Page 35: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 31

Page 36: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

32 BRGM/RP-61431-FR – Rapport final

Page 37: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 33

Page 38: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

34 BRGM/RP-61431-FR – Rapport final

Page 39: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 35

Page 40: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

36 BRGM/RP-61431-FR – Rapport final

Page 41: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 37

Page 42: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

38 BRGM/RP-61431-FR – Rapport final

Page 43: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 39

Page 44: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

40 BRGM/RP-61431-FR – Rapport final

Page 45: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 41

Page 46: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

42 BRGM/RP-61431-FR – Rapport final

Page 47: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 43

Page 48: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

44 BRGM/RP-61431-FR – Rapport final

Page 49: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 45

Page 50: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

46 BRGM/RP-61431-FR – Rapport final

Page 51: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 47

Page 52: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

48 BRGM/RP-61431-FR – Rapport final

Page 53: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 49

Page 54: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

50 BRGM/RP-61431-FR – Rapport final

Page 55: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 51

Page 56: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la
Page 57: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 53

Annexe 2

Liste des ouvrages souterrains recensés en BSS

Page 58: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la
Page 59: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 55

Code BSS X L2E Y L2E Nature

00148C0136 660482.3 2622003.1 Forage

00148C0137 660569.1 2621284.6 Forage

00148C0138 660581.1 2621283.6 Forage

00148C0141 660356.7 2621294.7 Forage

00148C0142 660204.5 2621493.2 Forage

00148C0145 660635.5 2621801.7 Forage

00148C0179 660254.6 2623699.7 Puits

00148C0183 659098.1 2621318.4 Puits

00148C0184 659913.1 2622026.4 Forage

00148C0186 659642.5 2621796.1 Puits

00148C0195 660652.2 2621080.2 Puits

00148C0196 660616.1 2620985 Forage

00148C0215 659690 2622691.9 Forage

00148C0281 659056 2621278.3 Forage

00148C0397 660404.2 2622261.7 Forage

00148C0409 659318 2622477 Station piézométrique

00148D0150 661552.9 2622941.6 Puits

00148D0151 661490.6 2622516.7 Puits

00148D0152 661949.6 2622575.6 Puits

00148D0178 661005.8 2622957.9 Forage

00148D0193 661768.9 2623989.6 Forage

00148D0365 660755.1 2622464 Forage

00148D0398 661105.9 2622727.3 Forage

00148D0699 661952 2622101 Forage

00204A0002 659790 2620859 Forage

00204A0121 659568 2620710 Puits

00204A0130 660711 2620569 Forage

00204B0001 661034 2620504 Forage

Page 60: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la
Page 61: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 57

Annexe 3

Résultats de la campagne piézométrique

Page 62: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la
Page 63: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la ré-alimentation du Carbonifère

BRGM/RP-61431-FR – Rapport final 59

Remarque : Lors de la campagne de terrain, il n’a pu être déterminé avec certitude si les forages mesurés correspondent réellement aux forages enregistrés dans la BSS (Banque du Sous-Sol) : les coordonnées X et Y, ainsi que la profondeur, étaient légèrement différentes.

Page 64: Apport des jaugeages de la Marque à la compréhension de la

BRGM Centre scientifique et technique

3, avenue Claude-Guillemin BP 36009

45060 – Orléans Cedex 2 – France

Tél. : 02 38 64 34 34 - www.brgm.fr

BRGM Nord – Pas de Calais

Synergie Park 6 ter rue Pierre et Marice Curie 59260 – Lezennes – France Tél. : 03 20 19 15 40