BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES74, rue de la Fédération, 75 Paris (15e) - Tél.: (1) 783.94.00

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

B.P. 6009 - 45 Orléans (02) - Tél.: (38) 66.06.60

S.S.P.R.I.

Assainissement des «aux pluviales do

la Z.A.C, du Chapitre

3IH0HEL - BOIS GUILLAUME (76)

par

J.C. ROUX

Service géologique régional PICARDIE — NORMANDIE

18, rue Mazurier, 76 Mont-Saint-Aignan - Tél.: (35) 70.38.64

12, rue Lescouvé, 80 Amiens - Tél.: 91.73.87 2, rue général Moulin, 14 Caen - Tél.: 81.86.96

R E S U Ií E

A la demande de la S.E.F.R.I., le Service géologique

régional Picardie-Normandie a effectué de oeptembre 1971 à

septembre 1972 une étude nydrogéologique de la ZAC du Chapitre

au Nord de Rouen. Ce travail était destiné à évaluer les pos-

sibilités d'infiltration des eaux pluviales dans le sous-sol

et les risques de contamination des captages. Des essais

d'absorption à niveau constant, accompagnés de colorations

à la fluorésceine ont été réalisés sur deux puits à la craie*

Les valeurs de la perméabilité sont bonnes : de

1 à 7.10" et permettent un rejet de 30 à 500 l/s selon les

puits. Par contre, les traçages ont mis en évidenoe la re-

lation entre l'un des puits et des captages utilisés pour

l'alimentation en eau potable de deux communes voisines.

Les eaux pluviales devront donc subir un traitement

de décantation, désirai läge, filtration et stérilisation avant

d'être évacuées dans le sous-sol. D'autre part, un contrôle

attentif de la qualité des eaux du captage de St Martin du

Vivier s'impose.

-0-

S C 11 II A I R B

Pag;e

1 - INTRODUCTION 1

2 - SITUATION ŒOGRAPHIQU3 E T RAPPORT SOIS'IAIRSDU PROJET 1

3 - GEOLOGIE 2

k - HYDROGEOLOGIE 2

5 - NATURE DE L'ETUDE 2

6 - CARACTERISTIQUES DES PUITS ET SONDAGES 3

7 - ESSAIS D'ABSORPTION h

71 - Essai au sondage72 - Essai au puits T2 k73 - Essai sur trancb.ee 47k - Essai sur le puits P1 5

8 - ESSAIS DE COLORATION 5

81 - Coloration du puits P2 682 - Coloration du puits P1 6

9 - CONCLUSIONS ET TRAVAUX REALISES 6

TA3IS DES FIGURES

Fig* 1 - Situation de la zone d'étude et des essais

2 - Coupe du puits P1

3 - Coupe du puits P2

k - Plan des bassins de retenue

5 - Schéma de fonctionnement des bassins de retenueet de traitement

-0-

-1-

1 - INTRODUCTION

Le bureau d'étude S.E.F.R.I. agissant pour le comptedu groupe Ancienne Mutuelle - S .I.C.A.G.A.IÍ., a demanda enmai I97I au Service géologique régional du B.R.G.Ii d'effec-tuer une étude hydrogéologique destinée à orienter le pro-gramme d'assainissement des eaux pluviales d'une Z.Â.C encours de construction sur les plateaux nord de Rouen "la ZACdu Chapitre". En effet, le réseau d'assainissement duS.I.A.R.R. ne pouvait admettre que les eaux vannes et usées,les eaux pluviales devant être rejetées soit dans la rivièreproche : le Robec, soit dans le sous-sol, la première so-lution ayant été éc artée par la direction départementale de1»Equipement du fait du calibrage insuffisant du Robec, lapossibilité d'infiltration des eaux dans le sous-sol devaitêtre subordonnée à une étude hydrogéologique complète des-tinée à connaître,d'une part, les valeurs de la perméabilitédu sol, d'autre part, les risques de pollution des pointsd'eau existants dans le cas de rejets accidentels de produitstoxiques dans le réseau.

Cette étude s'est étalée sur un an environ : du15 septembre 1971 au 1er octobre 1972.

Ce rapport relate la réalisation des phases succes-sives des travaux et en présente les résultats.

2 - SITUATION GEOGRAPHIQUE ET RAPPEL SOI-3'IAIRE DU PROJET

Le terrain réservé par la 2.A.C est situé à la foissur les communes de Bihorel et Bois-Guillaume sur le plateaunord de Rouen, dans le bassin du Robec ; les cotes au sols'étagent de +157 à +110 N.G.P environ.

La Z.A.C sera composée de pavillons, petits collec-tifs et centres commerciaux, l'ensemble ayant une densité de12 logements à l'hectare, et de zones à très faible densitécomposée de pavillons répartis sur des lots de plus de2000 m2, soit une densité de 2,7 pavillons à l'hectare.

Les eaux usées et vannes seront évacuées après re-lèvement par le réseau de la S.I.A.R.R*, mais ce réseau étantsaturé il ne peut absorber les eaux pluviales (toitures etvoiries) en période d'orage pour lesquelles le débit à évacueren période de pointe est estimé à 1 m3/s d'après la formulede Belgrand.

Le bureau d'étude I.C.A. avait tout d'abord penséévacuer ces eaux pluviales par un collecteur jusqu'à larivière du Robec distant de 900 m environ. L'accord sur cetteformule fut refusé par la direction départementale de l'Equi-pement car en période de crue le lit du Robec est déjà sous-dimensionné et ne peut par conséquent pas absorber ce débit

* Syndicat intercommunal de 1 'agglomération de la régionrouennaise.-

-2-

suppléinentaire.

Le sous-sol ost constitué successivement par deslimons de plateaux, ocre à roux avec quelques passées ligni-teuseo, sur 5 à 15 m d'épaisseur ; puis par les formations àsilex : argile plastique rouge brun contenant de nombreuxsilex entiers (épaisseur 10 à 25 m) ; enfin, sous ces forma-tions superficielles se rencontre la craie blanche à silexdolomitiques de la base du Sénonien (Coniacien) puis la craiegrisâtre marneuse du Turonien

h - HYDROGEOLOGIE

Des relevés de points d'eau effectués en 1967 ontpermis d'établir la surface piésométrique de la nappe. Sousla ZAC du Chapitre la nappe de la craie se situe vers 7° ^de profondeur ; elle s'écoule dans la direction du N.NW-S.SEvers la vallée du Robec qui constitue le niveau de base dubassin hydrologique. Compte tenu de notre expérience régionaleil nous semblait même très probable que la vallée sèche dela cote St Martin, laquelle rejoint la vallée du Robec àSt lîartin du Vivier, conporte en profondeur une craie trèsfissurée et puisse constituer un drain dans lequel la nappes'écoulerait rapidement sans aucune filtration. Cette hy-pothèse étant renforcée par la présence de trois sources dansla vallée du Robec, les deux premières à St Martin du Vivierétant captées pour l'alimentation en eau potable du syndicat(sources Godailler et Durieu), la troisième un peu plus àl'aval alimentant des cressonnières.

Compte tenu des conditions hydrogéologiques localesles eaux infiltrées dans la craie en limite Est de la ZAC duChapitre pouvaient atteindre et éventuellement contaminer lescaptages AEP de St llartin du Vivier.

5 - NATURE DE L'ETUDE

L'étude hydrogéologique proposée avait un double but

- reconnaître en plusieurs points bas du terrain la capacitéd'absorption de la craie ; les limons étant exclus à prioricompte tenu de leur faible perméabilité.

-3-

- rechercher les relations qui pourraient exister entre lespoints de rejets et les sources ou captages d'eau pour la dis-tribution publique, car les eaux pluviales peuvent entraînersurtout par le ruissellement sur les chaussées, des produitssusceptibles de polluer les nappes d'eau souterraines (hy-drocarbures, phénols, détergents, germes bactériologiques).

En accord avec le naître d'oeuvre il a été décidéde réaliser 4 sondages de faible diamètre dans lesquels se-raient effectués des essais d'infiltration destinés à calculerla perméabilité de la craie et de dimensionner les puits dé-finitifs et deux puits dans lesquels, outre la réalisationde l'essai de perméabilité, serait injectée de la fluorescéine.Rappelons que les principaux peints à contrôler étaient lessources do St 1-artin du Vivier dans la vallée du Robec.

6 - CARACTERISTIQUES DES PUITS ET SOUDAGES

Sur l'ensemble des 4 sondages prévus, seul le S4fut réalisé complètement, le S3 fut arrêté en cours de creu-sement et S1 et S2 ne furent pas réalisés le programme prévuayant été modifié en cotirs d'éttide.

Les implantations sont indiquées sur la fig. 1 .

Les travaux de puisaterie et sondages ont été réa-lisés par les entreprises Fortin de Rouen et Truffier de sep-tembre 1971 à juin 1972.

Les caractéristiques des ouvrages réalisés sont lessuivantes :

indice 3.R.G.IÍ

cote du sol IJGF

profondeur en m

tubage diamètreintérieuret nature

limonxgéologie argile à

silex

craie

observations

P1

100-1^-432

+ 144,50

55

0-50 0 1,18bétonné50-55 0 1,10terrainnaturel

0 - 4 9

49 - 55

galerie à1m au-dessusdu fond

P2

1OO-1D-431

+ 143,5

39,55

0-21,860 1,20bétonné21,86 à 39,55terrain naturel

0 - 1 8

18 - 39,55

S3

1 00-1 -/

+ 137,4

16

néant

0 - 1 6

sondagenonterminé

S4

1OO-1D-433

+ 141

40

0-24,20 0,214acier vissé24,2 - 40terrain nat

0 - 17,30

17,30 - 40

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Les ooupes détaillées des puits P1 et P2 sont jointesen annexes.

7 - ESSAIS ptABSORPTION

L'implantation de la zone urbanisée du lotissementdu Chapitre a ppur effet d'empêcher l'infiltration de l'eaude pluie dans le sol. En averse décennale le débit de pointecalculé est de 3 m3/s ; si l'on admet que le temps pendantlequel la pluie tombe à ce rythme, oscille entre 10 et 20 mi-nutes, on obtient un volume de 1800 à 36*00 m3«

Le calibrage du lit du Robec est incapable d'absor-ber un tel débit ; on s'est donc retourné vers l'infiltrationde ces eaux dans le sol et plusieurs essais d'absorption ontété effectués.

71 - 3ssai au sondage Sk

Un essai d'absorption a été réalisé le 15 octobre1971 sur un forage en petit diamètre (0,210 m) de 40 m deprofondeur. Le terrain intéressé est la craie et les diffé-rents calculs indiquent une perméabilité de 10*"" à 1.0-5 m/s.A priori le site ne se révèle pas très favorable, mais ilest probable que la perméabilité vraie du réservoir est cer-tainement supérieure, car on n'a pas procédé à une acidifica-tion pour décolmater le forage, opération qui se révèle né-cessaire comme l'a montré l'essai effectué au chemin de Clères.

72 - Bssai au puits ?2

Un second essai a été réalisé sur le puits P2 engros diamètre (1,50 à 1 m) le 8 novembre 1971. On p«ut re-marquer sur la coupe géologique que le contact de la Formationà silex et la craie se trouve à la cote + 123,5 (soit à 20 mde profondeur, qu'il existe une zone très fissurée à 27 et32 m de profondeur et qu'à partir de là la craie devient plusmarneuse.

Les différentes interprétations montrent qu'en faiton peut retenir 7 x 10 m/s comme valeur de la .perméabilitéce qui est très favorable.

73 - Essais sur tranchées

Á la suite de ce résultat, on a voulu étudier lespossibilités d'absorption des limons ; l'infiltration auraitété réalisée par le fond des bassins de stockage.

On a fait effectuer une petite tranchée pour réaliserun essai type ïiatsuo-i-uskat ; malheureusement le flanc desfouilles n'a pas tenu car les pluies précédentes avaient tota-lement gorgé les limons.

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7^ - Essais sur le puits P1

Un essai d'absorption a été pratiqué sur un nouveaupuits ?1 de 1 m de diamètre. La coupe géologique montre quele contact de la craie et des formations à silex se situe àk$ m de profondeur, c'est-à-dire que l'on a une poche de dé-calcification extrêmement importante.

On a établi un niveau d'eau constant à une profon-deur de kl ia pour 100 m3/h ; ceci signifie donc que 1 • ouvragepeut absorber au moins ce débit (100 m3/h ou 28 l/s). Il l'ab-sorbe d'ailleurs sur une surface réduite puisque l'ouvrageest bétonné jusqu'à 49 m ; il est vrai que l'existence de lagalerie peut jouer un rôle favorable correspondant à un draindans le phénomène inverse de pompage.

Cette valeur est d'ailleurs proche de celle quel'on avait donnée au puits P2 (débit d'absorption 88 m3/h).

L'interprétation (selon la méthode de Jacob) de lacourbe de descente (après arrêt de l'injection) donne unetransmis s ivi té de l'aquifère égale à 1,6 x 10-3 m3/'a. En ad-mettant que la nappe ne joue aucun rôle au moins pas avant2 ou 3 heures (en fait on l'assimile au substratum du côned'injection), on trouve une perméabilité de 7 x 10~5 m/s.

Etant donné ces hypothèses, on retient une perméa-bilité moyenne de 1 x 10-^ m/s, le vecteur perméabilité étantcertainement plus proche d'un axe horizontal que vertical.Les équations de l'hydraulique sont difficiles à écrire dansles milieux anisotropes et hétérogènes tels que la craie ;aussi convient-il de se rapprocher le plus des conditionsl'expérience décrites par les hydrauliciens ; ceci n'a pasété le cas ici car la poche de décalcification a obligé leforeur à tuber son ouvrage jusqu'à kS m. Si l'on avait pu ad-mettre une hauteur de charge de 50 m dans les conditions dé-crites par Nasberg et Terletclcata , on aurait pu infiltrer250 l/s pour une perméabilité de 1 x 10 * m/s.

On voudra bien nous pardonner cet alinéa car quoiqu'il en soit l'ouvrage est capable d'absorber 28 l/s, ce quipermet de vider le bassin de stockage dans un délai de 18 à36 heures, ce qui est parfaitement raisonnable.

8 - ESSAIS DE COLORATION (voir fig. 1 )

Des essais de coloration par injection de fluorescéineont été réalisés sur les puits P1 et P2 lors des essais d'ab-sorption. La chasse d'eau était faite à l'aide d'une canali-sation munie d'une vanne et d'un compteur branchée sur uneborne à incendie. Les sources à contrôler étaient munies defluocapteurs au charbon actif.

-6-

01 - Coloration du puits n° 2

5 kg de fluorescéine dilués dans ko 1 d'eau ont étédéversés dans le puits vers 10 h du matin le 8 novembre 197^*avant le début des essais d'infiltration, la chasse d'eau to-tale durant la journée a été de 37ó m3«

Le 9 novembre I97Î vers 7 h du matin les sources deSt Martin du Vivier étaient colorées d'vn vert intense. Lesémergences les pluo colorées furent la source Durieu (100-1-72)et la source des Cressonnières (100-1-70) ; la source Godailler(100-1-71) n'eut sa coloration révélée que par le charbon ac-tif. La source des cressonnières de Bamétal (100-1-66) nefut teintée que vers 10 h du matin. L'aqueduc de la ville deRouen n'a pas été atteint. La vitesse de circulation des eauxsouterraines entre le puits n° 2 et les sources de St Piar tin,du Vivier est donc de l'ordre de 100 m/h ; dans ces conditionselles ne peuvent subir aucune filtration.

ß2 - Coloration du puits n° 1

Les 5 kg de fluorescéine dilués dans 20 1 d'eau ontété injectés le 6 juillet 1972 à 8 h 30. Le volume d'eau dé-versé a été de 312 m3. Toutes les émergences contrôlées àl'expérience précédente étaient munies de fluocapteurs. Lesobservations ont été faites régulièrement pendant 2 mois \ ;aucune trace de fluorescéine n'a été détectée même par lescharbons actifs.

Les eaux infiltrées au puits n° 1 ne rejoignent pasdirectement la sone karstifiée de la nappe de la craie;ilest probable qxx1 elles s'étalent en nappe au contact craie -argile à silex. Une quantité d'eau beaucoup plus importanteeût été nécessaire pour saturer le réservoir et entraîner lecolorant vers la 20:1e la plus fissurée.

9 - CONCLUSIONS ET TRAVAUX REALISES

Les essais d'infiltration réalisés sur les puits n° 1et n6 2 de la ZAC du Chapitre ont montré que la perméabilitéde la craie ¿tait assez forte : de 1 à 7.1 0-^ m/s. Le débitqu'il est possible d'infiltrer est de l'ordre de 30 l/s en P1et de 520 l/s en ?2.

L'essai de coloration effectué en P2 a révélé l'exis-tence d'un drain très fissuré sous le vallon de la coteSt iiartin, dans lequel les eaux s'acheminent avec une vitessede 100 m/h et rejoignent les sources captées de St Martin duVivier en moins de 20 h.

Par contre l'essai effectué dans les mômes conditionsen P1 n'a pas donné de résultat positif. La raison en est

-7-

probablemont due à la différence de nature de la craie entreles deux ouvrages : P2 a rencontré une craie blanchâtre com-portant plusieurs niveaux altérés alors que ?1 a atteint di-rectement une craie conpacte marneuse. L'eau s'est répandueen nappe au contact de la craie et de l'argile à silex. Iles* vraisemblable qu'une chasse d'eau plus importante auraitprovoqué également une coloration des sources de St ï-artin duVivier, avec cependant une vitesse de circulation plus lente.

Cur le plan de la protection des captages, le résul-tat du premier essai de coloration interdisait le rejet d'eauxpluviales dans la craie sans un traitement préalable.

Nous avons demandé au bureau d'étude I.C.A de faireréaliser le traitement suivant :

- décantation, déshuilage, filtration et stérilisation auchlore gazeux.

Au 15 octobre 1972, ces travaux sont pratiquementterminés ; les eaux de la première tranche de la ZAC serontstockées dans deux bassins étanches de 2 25C m3 et 2 750 m3après avoir traversé un dégrilleur et une chambre de déshui-lage ; la décantation s'effectuara dans les bassins de ré-gulation ; un poste de stérilisation au chlore gazeux placéauprès du puits 71 stérilisera 1'effluent avant son rejetdans le puits, rejet dont le débit sera limité à 30 l/s parvannage.

Nous estimons que le dispositif de traitement adoptéest complet et satisfaisant et que les eaux pluviales de laZAC du Chapitre ne doivent pas contaminer la nappe de la craieet les captages de Gt Martin du Vivier.

A titre de vérification il serait néanmoins prudentde faire doser les phénols, détergents et hydrocarbures surla source Duriez.

ilOIÏT SAIIIT AIG1TA1T - octobre 1972

J.C. ROUXIngénieur hydrogéologue au 3RGÏ:Géologue officiel principal

pour le département dela Seine lïaritime

coJ-laboration :

J. FLORIN

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Fig . 2

DÉPARTEMENT : 76DÉSIGNATION : DOM

Coupe établie par : j FLORIN

COMMUNE : 8IH0RELDÉSIGNATION: DOMAINE DU CHAPITRE - P.i Indice de classement :

Interprétée par :

100 i d 432

Echelle

Demi-coup« tachniqua Nappai•I pion d'«ou Echanl. Coup« j Cat«) Description géologique Si rôti

m6,;

0 1,10

1*4-0 1,50

m15

49

50

51

52

53

54

55

m.mPiiii

i

-Bétoncoulé enplace

4 4

— 0 1,00

Limon ocre silteux, arec rares

silex trbs altérés

Limon ocre à roux veinés de

débris ligniteux brunâtres

Limon mêlé de silex altérés à

patine noire de taille souvent

importante

TTTT~T

Craie grisâtre marneuse compacte

à faibles traces d'altération ocré

Débris de Lamellibranches -

Inoc'erames

Date duprélèvement

Horizonanalysé

Résistivité d H»Teneur en m g

Rétidu t*c C a Mg Na Cl SO- I C O 3

combiné

Fig s

DÉPARTEMENT: 76 C O M M U N E : BOIS - GUILLAUME

DÉSIGNATION: D O M A I N E OU CHAPITRE - P2 Indice de clcmement

Coupe établie par : j FLORIN Interprétée par : j, FLORIN

»00 1 ¿.31

Echelle :

Demi-coup« t«chmqu< Coup* i Cat«i Description géologique Strati-grophîi

0

2,0

1,5 m

~0 1,2 m

Béton cou-lé en pi a*

ce-11,4

20

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32 ¡

Zonefracturée

ASL1 m

Limon ocre silteux

Argile sableuse rougefttre et pa-nachée avec quelques silex tffesaltérés

U2.1

Argile plastique rouge brun avec

nombreux silex très fortementaltérés

Argile ocre Jaune sableuse aveci

silex gris à patine noirâtre

)23T5

TTT

i - i -

I r I«:

Contact bisoonté de 18 à 20

121,5

Craie compacte blanchâtre à débitprismatique, oxydation et M»

i11*»*• i - 1 -

T 1 T I

•3S

NEANT ' i >*m

Craie compacte blanchâtre Avec

bancs plus marneux el traces d1«*^xydation

Craie blanchâtre tres fragmentée

et diaclases bourrées d'argile de! décalcification - débit prismatiquei

Craie marneuse blanchâtre, trace»d'altération ocre dont les fissu-res et silex noirs bronchus à cor-tex minces et altération

JfiiL

Craie marneuse légèrement grisfttre

avec silex branchus à cortex roséfréquemment altérés

Fissuration rare

Date duprélèvement

Horizonanalysé

T° RésUtivité d H°Teneur en m g

tUiicfu tac C a Mg No Cls°4 Ü L

BASSIN DE RETENUE DE LA ZAC DU CHAPITREVUE EN PLAN

Fig.

canalisation de rejet

Poste de steotisatton

station de retevement

canalisation de liaison entre les b

BASSIN DE RETENUE DE LA ZAC DU CHAPITRESCHEMA DE FONCTIONNEMENT

Fig. 5

"" v ' x , / Y

m a: . 1̂