BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONALB.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél. : (38) 63.80.01

S. I. D. E. N.

R0UBAIX (NORD)

IMPACT DES PRELEVEMENTS PREVUS PAR LE S.I.D.E.N.

A PECQUENCOURT (NORD)

Par

A. TALBOT

Service géologique régional N O R D - PAS-DE-CALAISFort de Lezennes, B.P. 26, Lezennes - 59260 Hellemmes-Lille - Tél. : (20) 91.38.19-91.30.13

80 SGN 588 NPC le 2 septembre 1 980

S O M M A I R E

1 - HISTORIQUE DES TRAVAUX 3

2 - EXAMEN DU CONTEXTE HYDROGEOLOGIQUE 5

3 - MODELISATION DE L'AQUIFERE 7

31 - Conditions aux limites 7

32 - Bilan des flux 8

4 - EXPLOITATION DU MODELE EN REGIME PERMANENT 9

41 - Définition des simulations prévisionnelles.. 9

42 - Impact des prélèvements envisagés 10

5 - CONCLUSIONS 16

LISTE DES FIGURES

FIGURE 1 - Plan d'implantation 4

FIGURE 2 - Répartition spatiale des données de transmissivités

et de débits spécifiques dans le secteur étudié 6

FIGURE 3 - Simulation d'un pompage à Pecquencourt à un débit de 1.100 m /j . . . 11

FIGURE 4 - Simulation d'un pompage à Pecquencourt à un débit de 2.000 m /j . .. 12

FIGURE 5 - Simulation d'un pompage à Pecquencourt à un débit de 4.500 m /j . . . 13

FIGURE 6 - Evolution piézométrique du forage 28-1-002 14

LISTE DES ANNEXES

ANNEXE I - Carte piézométrique

ANNEXE II - Ecarts au calage

B.R.G.M. région Nord59260 HELLEMMES LILLE

80 SGN 588 NPCA. TALBOT

Lezennes.le 2 septembre J9SQ

S. I. D. E. N.

ROUBAIX (NORD)

IMPACT DES PRELEVEMENTS PREVUS PAR LE S.I.D.E.N.

A PECQUENCOURT (NORD)

R E S U M E

Le S.I.D.E.N. a chargé le Service Géologique Régional Nord Pas-de-Calais

d'affiner un modèle mathématique déjà entrepris dans la région de PECQUENCOURT

(NORD) afin d'examiner l'impact des prélèvements prévus par le groupement de

PECQUENCOURT.

Dans le cadre de cette étude, plusieurs hypothèses de prélèvements ont

été simulées sur le modèle réalisé. Ces simulations montrent qu'il convient de3

limiter le débit moyen pompé par le forage projeté à 2.000 m / j .

9 Pages - 6 Figures - 2 Annexes.

3S. I. D. E. N.

ROUBAIX (NORD)

IMPACT DES PRELEVEMENTS PREVUS PAR LE S.I.D.E.N.

A PECQUENCOURT (NORD)

1 - HISTORIQUE DES TRAVAUX

Dès 1966, le Syndicat Intercommunal de Distribution d'Eau du Nord -

Groupement de PECQUENCOURT - envisageait de rendre autonome la desserte en

eau de certaines communes dépendant, en fait, du Service des Eaux du Nord.

C'est pourquoi le S.I.D.E.N. demandait à Monsieur A. BONTE d'examiner

les possibilités aquifères du Douaisis. Cette étude réalisée par J. RICOUR

(JR/DY - 506) proposait comme zone optimale d'implantation de nouveaux

forages le secteur de WAZIERS-LALLAING-RACHES.La prospection sur le terrain,

en vue de rechercher le meilleur emplacement, a été effectué en deux phases

le 8 Juin 1977 et le 18 Juillet 1978 par Messieurs A. BONTE et M. POYET. Le

terrain qui a été retenu pour l'implantation de nouveaux forages est situé

au Nord de PECQUENCOURT entre les forages H.B.N.P.C. de la Cité Barrois

(Indices nationaux 27-4-042 et 043) et le champ captant actuel (Cf. figure 1).

Devant le risque de conflits locaux, on voit l'importance d'une gestion

rationnelle des ressources en eau. En effet, il convient de rappeler que le

Service Municipal des Eaux de ROUBAIX et de TOURCOING est autorisé à exploiter,

d'après l'arrêté préfectoral du 22 Mars 1968, 19.000m /j à l'aide de l'usine

élévatoire de PECQUENCOURT,cette usine alimentant "à la fois l'agglomération

de ROUBAIX-TOURCOING et un certain nombre de communes rurales groupant environ

30.000 habitants répartis le long de la conduite" (Cf. demande d'autorisation

du 6 Décembre 1967 de la S.M.E.R.T. pour l'exécution à PECQUENCOURT de deux

forages de remplacement). C'est pourquoi, dans notre optique, le projet présenté

par le S.I.D.E.N. devait permettre de transférer une partie des prélèvements réa-

lisés sur de nouveaux forages.

80 SGN 588 NPCi

S.I.D.E.N.ROUBAIX (Nord)

IMPACT DES PRELEVEMENT PAR LE .S.I.D.E.N. A PECQUENCOURT

(Nord)

Plan de situation

Fig.J

Echelle 1/25 000

Devant l'impossibilité pour la C.U.D.L. de limiter les quantités d'eau pré-

levées dans ce secteur, il convenait en fait de considérer l'exécution d'éventuels

forages par le S.I.D.E.N. comme conduisant à une augmentation des prélèvements.

Des lors, il était nécessaire de préciser quel serait l'impact de ce nouveau forage,

en particulier sur le champ captant de Pecquencourt. Pour ce faire, un modèle mathé-

matique, déjà exécuté, a été affiné dans le secteur d'étude. Nous rappellerons dans

le présent rapport les résultats acquis lors du calage et présenterons les diffé-

rentes simulations réalisées.

2 - EXAMEN DU CONTEXTE HYDROGEOLOGIQUE

La nappe exploitée appartient aux formations crayeuses du Sénonien et du

Turonien supérieur. Les marnes bleues du Turonien moyen constituent le mur de

l'aquifère. La piézométrie semble calquée sur les isohypses du toit du Turonien

moyen. Au centre de la cuvette d'Orchies, la craie est très compacte alors qu'au

Sud, celle-ci, très fissurée, offre les conditions idéales à la circulation et à

l'accumulation de l'eau. La figure 2 condense les valeurs de transmissivitês ou

de débits spécifiques observées dans le secteur étudié montrant qu'au Sud de la

Scarpe les données oscillent entre 0,4 et 7.10 ml/s. Cette disparité entre les

ouvrages existant souligne l'importance d'un suivi des travaux, en particulier

lors des opérations de cimentation, d'acidification et de pompage d'essai.

Un sondage de reconnaissance permet d'établir la coupe prévisionnelle des

forages projetés :

0,00 à 0,30 m terre végétale •>

0,30 à 2,60 m remblais sableux )

2,60 à 9,80 m sable grossier gris-verdâtre avec l Q u a t e r n a i r e

débris tourbeux )

9,80 à 16,80 m sable argileux noir-verdâtre avec )glauconie ) L*ndénien supérieur

16,80 à 26,50 m Argile de Louvil avec passées d e )t u f f e a u ) Landénien inférieur

26,50 à 62,00 m craie ) Sénonien

62,00 à 84,00 m craie blanche avec silex épars ) Turonien supérieur

80 SGN 588 NPC

117 índice national

Fig.2

Repartition spatiale des données detranamissivités et de débits spécifiques

120 Transmissivité (en

¿ Indice national•\2 Débit spécifique (en 10""* m3/8Xm) Echelle J/IOO 000

Le toit des marnes du Turonien moyen a été atteint à 84,0 m de profondeur.

La cote du toit de la craie se situe, d'après cette coupe, vers -8,5 m NGF.

Le niveau influencé s'établit dans cet ouvrage à 19,73 m de profondeur, soit

à -1,7 m NGF. Un essai au micromoulinet a pu être réalisé sur ce forage avec un

débit d'exhaure de 19,2 m3/h mettant ainsi plusieurs variations de productivité :

78 % de ce débit provient d'un horizon situé entre 53,0 et 63,5 m de profondeur,

le complément venant de fissures situées entre 36,5 et 42,0 m de profondeur.

Il est possible que cet ouvrage a insuffisamment été développé entraînant un col-

matage en particulier au toit de la craie.

Ces premièresdonnées montre que le régime d'exploitation des forages projetés

devra être conçu de manière à ce que l'aquifère demeure captif. Les rabattements

devront donc être inférieurs à 7,0 mètres.

3 - MODELISATION DE L'AQUIFERE

Un modèle s'étendant entre les parallèles LAMBERT 606 et 670 et les méridiens

LAMBERT 284 et 320 permet de répondre à toute question concernant de nouveaux pré-

lèvements. Même si les paramètres de ce modèle qui représentent les propriétés

locales en chaque point du milieu sont parfois mal connus,1'analyse du comportement

du milieu réel et du modèle sous les mêmes contraintes externes permettent de caler

un tel modèle, c'est-à-dire de le rendre représentatif du milieu naturel.

31 - Çonditions_aux_limites

Plusieurs types de conditions aux limites peuvent être prises en compte par

le programme utilisé : potentiel imposé ou flux imposé. L'examen de la carte piézo-

métrique (annexe I) dressée à l'aide de 492 points de mesure nous a permis de définir

les limites suivantes :

. à l'Ouest, potentiel imposé par la Clarence qui draine l'aquifère,

. à l'extrême Sud, potentiel imposé par la Sensée et son affluent la Trinquise,

. une condition de flux nul sera appliquée automatiquement sur les autres

limites, en particulier à l'Est du modèle. Ne connaissant ni le débit de

fuite sous le recouvrement tertiaire, ni celui d'alimentation sur le dôme

du Mélantois, on se réservera la possibilité de représenter et de calculer

ces débits en affichant des conditions de potentiels imposés. La même possi-

bilité permettra de calculer le flux transitant à travers la faille de Pernes,

au Sud-Ouest du modèle.

8

. une condition de drain a été affichée sur le canal de Lens sachant que des

échanges sont possibles entre la nappe et celui-ci. Ainsi, en chacune des

mailles représentant ce canal, le drainage fonctionne librement dès que le

niveau de la nappe dépasse une cote imposée. Lorsque la nappe baisse au-

dessous de cette cote, la zone de drainage se transforme en zone d'alimen-

tation dont le débit peut-être limité,

. le même type de condition a été imposée sur la partie amont de la Scarpe

et sur la Deûle.

L'annexe I présente les limites du modèle mathématique élaboré couvrant une

surface de 1619 km2 s'étendant de la Clarence à l'Ouest jusqu'au centre de la

cuvette d'Orchies. Tout en atteignant les limites hydrauliques du bassin,on s'est

réservé la possibilité d'un calcul précis dans quelques régions privilégiées, en

particulier dans le secteur de Pecquencourt.

32 - Bilan_des_flux

La structure du modèle ayant été définie et les conditions aux limites fixées,

on doit introduire les données nécessaires au calcul de la piézométrie :

. hauteurs piézométriques aux mailles à potentiel imposé et aux drains,

. coefficient de transfert,

. débits de pompage ou d'injection dans les mailles où il en existe,

. transmissivités en chacune des mailles du modèle.

Le programme utilisé calcule alors la distribution dans l'espace de la fonction

potentiel hydraulique représentant le niveau piézométrique de la nappe étudiée.

Le bilan des flux peut se résumer comme suit :

Entrées SortiesU/s) (1/s)

Pluie efficace 2152Prélèvements 5118Flux transitant par la faille de Pernes 1324Flux transitant par la limite nord 204Echanges entre l'aquifère et les prin-cipaux cours d'eau

. canal de la Deûle 828

. canal de Lens 19

. canal de la Sensée et de laScarpe amont 156

. Clarence 36

. Escrebieux 1

. Sensée et son affluent la Trinquise 470

5154 1/s 5154 1/s

L'annexe II permet de comparer la piézométrie de référence à celle calculée.

On peut considérer que le modelé piézométrique est bien reconstitué.

Ce modèle calé étant dès lors prêt à répondre à toute question concernant

de nouveaux prélèvements ou aménagements de la nappe, il sera utilisé pour calculer

à long terme l'effet provoqué par l'exploitation des forages devant être créés par

le S.I.D.E.N.

4 - EXPLOITATION DU MODELE EN REGIME PERMANENT

41 - Définiti°n_des_simulations_p_réyisionnelles

Considérant les besoins du S.I.D.E.N., plusieurs hypothèses seront simulées :

. 1100 m3/j destinés à alimenter les communes de Pecquencourt, Vred, Rieulay,

Anhiers. Celles-ci ont consommées 409 220 m3 en 1978 et 413 654 m3 en 1979.

. 2000 m3/j en partant du principe qu'à ces communes viendrait se joindre celle

de Lallaing. Les consommations se sont élevées en 1978 à 670 409 m3 et en

1979 à 669 818 m3.

. 4500 m3/j en tenant compte des besoins éventuels d'une zone industrielle

dans le secteur.

Les conditions aux limites du modèle ne seront pas amenées à se modifier sous

l'effet des rabattements. Toutefois, afin de se ménager un certain coefficient de

sécurité, on limitera le débit d'alimentation possible au niveau du cours amont du

canal de la Deûle, de celui de la Sensée et de la Scarpe. Celui-ci devra être in-

férieur aux valeurs maximales trouvées lors du calage dans les mailles représentant

ces canaux.

10

42 - Im£act_des_p_rélëvements_envisagés

En simulant les trois hypothèses précédemment définies, le bilan des flux

s'établit alors comme suit :

Pluie efficace

Prélèvements

Flux transitant par lafaille de Pernes

Flux transitant par lalimite nord

Echanges entre l'aquifèreet les principaux coursd'eau :

. canal de la Deûle

. canal de Lens

. canal de la Sensée et dela Scarpe amont

. Clarence

. Escrebieux

. Sensée et son affluentla Trinquise

Débitpermanent

- 2152

+ 5118

- 1324

- 204

- 828

19

- 156

+ 36

1

- 470

Débit

1100 m3/j

- 2152

+ 5131

- 1324

- 205

- 830

19

- 158

+ 36

1

- 478

supplémentaire

2000 m3/j

- 2152

+ 5141

- 1325

- 205

- 831

19

- 160

+ 36

1

- 484

4500 m3/j

- 2152 .

+ 5170

- 1326

- 207

- 833

20

- 164

+ 36

1

- 503

Un débit entrant étant affecté d'un signe - et un débit sortant d'un signe +.

La simulation d'un prélèvement supplémentaire à Pecquencourt a ici été exécutée

en régime permanent. La mise en production d'un ou de plusieurs forages implique

obligatoirement ou bien le tarissement à plus ou moins long terme de la nappe, ou

bien un réajustement du bilan conduisant à un nouvel équilibre.

Les figures 3,4,5 présentent les résultats de chaque simulation sous forme

de carte d1iso-rabattements. Le rabattement étant une notion toute relative, on doit

le rattacher ä un niveau piézométrique de référence pour être à même de juger de la

gravité d'une situation donnée. Or les niveaux piézomêtriques fluctuent en-dehors de

tout prélèvement nouveau sous l'effet de la variabilité des apports (cf. figure 6).

Le modèle exécuté représentant la nappe du Séno-turonien supérieur en régime de

basses eaux,les rabattements calculés peuvent être considérés comme une prévision

pessimiste de l'impact des prélèvements projetés.

] 1

80 SGN 588 NPCFig.3

Simulation d'un pompage à PecquencourtRabattements provoqués (en dm) par un prélèvement supplémentaire

Q = 1100 m3/jour

Cysoing

A Sec lin

Corvin

»Orchies-•il* _

Hènln Beaumont

ABouai

1* ' r ' *\ZZ ZZ ZZ <I HI »? HE si f\

m M M M PI •« M ^ •••* » o m n M ^ßM M M M M « -m \ * «te « »V O ^ ^ ? ^

M M M M M M « M « •* ^^*^^F^M % fk » |te

AArleux

Palllencourt

80 SGN 588 NPC 12 Fig.4

Simulation d'un pompage à PecquencourtRabattements provoqués (en dm) par un prélèvement supplémentaire

Q = 2000 m3/jour

A Cy soing

Aseclin

Corvtn

•A M M A « « « VÉ» tlà + *. ^ O a » »

4 \ M «» W « « Ih. •>*- M

Ar l eux

Poillencourt

(80 SGN 588 NPC)13 Fig. 5

Simulation d'un pompage à PecquencourtRabattements provoqués (en dm) par un prélèvement supplémentaire

Q = 4500 m3/jour

A Cysoing

AScclin

A Car vin

A Douai

\ \ F

Pailler» court

P I E Z O . H E T R E 1 1 9 0 2 - 1 9 7 7SCR/NPA

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15

3 3Quoiqu'il en soit, un débit supplémentaire de 1.100 m /j , 2.000 m /j ,

34.500 m /j entraine des rabattements s'élevant respectivement à 1,7 mètre, 3,0 mètres

et 6,0 mètres au niveau de la maille où sera implanté le forage devant être

exécuté.

En fait, les valeurs avancées ici sont des valeurs moyennes par maille. Dans

le cadre de cette étude, nous avons cherché à remonter du rabattemeñt-maille au

rabattement-puits.

Pour cela, il sera nécessaire de tenir compte d'un rabattemnet supplémentaire

égal à

h - hp = -2ÜT log "Tp" - - T "

h étant le niveau moyen calculé dans la maille,

hp le niveau inconnu dans le puits pompé à un débit Q,

T la transmissivité,

a le côté de la maille,

rp le rayon du puits réel.

2Sachant que a = 500 m, rp = 0,33 m et T = 0,08 m /s, il conviendra de

majorer le rabattement calculé de 0,14 mètre, 0,26 mètre et 0,60 mètre pour2

un prélèvement supplémentaire de 1.100, 2.000 et 4.500 m /h, ce qui donne un

rabattement-puits s'élevant respectivement à 1,84 mètre, 3,26 mètres et 6,60

mètres. Il va de soi que ces résultats ne tiennent pas compte des pertes de charge

existant au niveau de l'ouvrage.

L'incidence sur le champ captant de Pecquencourt atteint 1,1 "mètre (pour3 3 3

un débit de 1.100 m /j), 1,9 mètre (Qp = 2.000 m /j) et 4,7 mètre (Qp = 4.500 m /j).

Pour chacune de ces simulations, le prélèvement supplémentaire se fait

principalement au dépend de la Sensée et de son affluent la Trinquise qui peuvent

fournir, selon les cas, de 60 à 63 % du nouveau débit demandé.

16

5 - CONCLUSIONS

La surveillance piézométrique de l'ouvrage 28-1-002 souligne l'existence

d'une "surexploitation locale" dans la région de Pecquencourt. La croissance

de l'exploitation de la nappe de la craie dans ce secteur a certe entraîné des

rabattements importants depuis l'après-guerre (de l'ordre de 14 mètres)conduisant

toutefois à un état moyen apparemment stabilisé, ce qui indique qu'un régime

d'équilibre dynamique interannuel s'est instauré dans ce secteur.

Les mesures réglementaires prises pour protéger les nappes souterraines

(décret - loi du 8 Août 1935) visent a conserver les productivités unitaires des

forages existant, autrement dit de protéger dans une certaine mesure les droits

acquis des exploitants premiers installés la S.M.E.R.T. entre autres). Dès lors,

il convenait de cerner quel serait l'impact d'un nouveau prélèvement projeté

par le S.I.D.E.N.

Pour ce faire, un modèle déjà calé a été utilisé. Devant les résultats des

différentes simulations réalisées, nous ne pourrons que conseiller la limitation

des nouveaux prélèvements à 2.000 m /j (débit moyen). Un tel débit entrainera

un rabattement de 3,26 mètres dans le forage devant être exécuté, ce sans compter

les pertes de charge. Les gestionnaires disposant du pouvoir de décision devront

contrôler attentivement les débits pompés et les niveaux piézométriques. En effet,

il est important de faire remarquer que les débits pompés par la S.M.E.R.T.3

oscillent entre 6,4 et 7,3 Mm par an dépassant, ci

autorisé pour l'arrêté préfectoral du 22 Mars 1968.

3oscillent entre 6,4 et 7,3 Mm par an dépassant, certaines années, le volume

A. TALBOT,Ingénieur hydrogéologue.

Service Géologique Régional Nord Pas-deCalais du B.R.G.M.