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DOCUMENT NON PUBLIC

DISTRICT DE PALUEL - CANY BARVILLE (76)

ETUDE HYDROGEOLOGIQUE DES PLANS D'EAUX DE CANIEL

Par Ph. DE LA QUERIERE

Collaboration P. JACQUOT R 33014 HNO 4S 91 JUIN 1991

Ce Rapport comprend THEMES MOTS CLES

23 pages dont 5 figures Eau, Environnement Carrière, Modèle, Nappe, Piézométrie

BRGM - HAUTE-NORMANDIE 18. rv« Matunvr - 76130 M«fit-Soint*Aignon, Franc« T«Li (33) 35.70.38.64 - T*l««*pi*wr : (33) 35.89.41.75

RESUME

Cette étude a été réalisée pour le compte du district de PALUEL ;

il s'agit de créer un plan d'eau unique à partir d'anciennes carrières

de sable existantes afin de réaliser une base de loisirs dans la plaine

de CANIEL à l'aval de CANY-BARVILLE. En fait, les travaux consistent à

extraire et terrasser du sable dans la nappe comme une carrière.

L'étude a consisté à réaliser 3 séries de mesures de cotes, de

niveau d'eau sur les carrières existantes, la rivière et 2 piézomètres

que l'on a forés à l'amont et à l'aval du site. Un modèle monocouche

permanent a été calé sur ces mesures ; on a simulé la création d'un plan

d'eau unique pour déterminer sa cote et les effets de sa création sur la

nappe à l'amont et à l'aval du site.

Les résultats obtenus sont les suivants : la cote du plan d'eau en

période moyenne atteindra + 11,4 NGF ; en période actuelle elle est de

l'ordre de + 11,1 ; la nappe à l'amont immédiat va baisser de

20 centimètres ; à l'aval elle sera surélevée de 20 centimètres, et

cette hauteur va se réduire progressivement pour s'annuler jusqu'à 250 m

du site.

Une analyse d'eau a été faite sur un prélèvement réalisé sur les

deux piézomètres ; les teneurs sont caractéristiques de celles de la

nappe de la craie. La création du plan d'eau va modifier légèrement la

minéralisation juste à l'aval du site. Au-delà de 200 m son effet ne

sera plus sensible et les captages d'Alimentation en Eau Potable de

PALUEL situés à 3 Km du site ne seront jamais perturbés.

S O M M A I R E

INTRODUCTION - GENERALITES

1.1. OBJECTIF

1.2. CADRE GENERAL ; CONTEXTE HYDROGEOLOGIQUE

DESCRIPTION DU PROGRAMME

RESULTATS OBTENUS

3.1. RESULTAT DES MESURES

3.2. ASPECT CHIMIQUE

PREVISION DES EFFETS DUS A LA CREATION DU PLAN D'EAU

4.1. CALCUL DES COTES DE NAPPE ET DE PLAN D'EAU

4.1.1. Calage du modèle

4.1.2, Simulation d'écoulement avec l'extension de

plans d'eau

4.2. ASPECT CHIMIQUE

CONCLUSION

LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Contexte hydrogéologique

Figure 2 : Cadre de l'étude et points d'observation 1/12500

Figure 3 : Relevés piézométriques de la nappe dans la vallée

Figure 4 : Calage de modèle

Figure 5 : Simulation des écoulements avec extension des

plans d'eau

- 5 -

1. INTRODUCTION - GENERALITES

1.1. OBJECTIF

Le district de la région de PALUEL fait aménager par les

Ateliers d'Architecture du Littoral et du Bel-Air une ancienne

exploitation de matériaux alluvionnaires pour en faire une base de

loisirs.

Il s'agit de 4 grands plans d'eau séparés plus ou moins par

des digues, avec à 150 mètres à l'aval un 5ème plus petit plan d'eau ;

ils sont situés dans la plaine de CANIEL à l'aval de la zone

industrielle de CANY-BARVILLE. Ces plans d'eau sont anciens.

La création de la base de loisirs consiste à les relier pour

obtenir une grande surface en eau libre, à les remodeler pour accueillir

différentes activités, pêche, planche à voile qui seront localisées dans

certains secteurs de la base.

L'objectif de l'étude consiste à calculer la cote du plan

d'eau général et de la nappe à l'aval, qui sera atteinte lorsque les

travaux de terrassement seront réalisés.

- 6 -

1.2. CADRE GENERAL - CONTEXTE HYPROGEOLOGIQUE

Le site d'étude se trouve dans le dernier tiers de la vallée

de la Durdent. La nappe de la craie est drainée par la vallée où la

craie plus fissurée est recouverte par plusieurs mètres d'alluvions

sablo-graveleuses perméables. Le niveau de la nappe affleure quasiment

dans le fond de la vallée ; la surface des plans d'eau issus des

exploitations est la surface de la nappe.

La surface piézométrique autour de ces plans d'eau est

légèrement modifiée, drainage donc abaissement en amont, relèvement en

aval, du fait de l'enlèvement du gravier ; ceci se traduit du point de

vue hydraulique par remplacer un élément ayant une perméabilité finie

par un autre élément à perméabilité infinie.

La pente générale de la nappe dans la vallée est de 3 pour

1000.

CONTEXTE HTDROGEOLOGIQUE

FIGURE 1

Echelle : l/lOO OOO

Extrait de la carte hydrogéologique de la SEINE MARITIME

- 8 -

2. DESCRIPTION DU PROGRAMME

On a défini un domaine hydraulique dans la vallée de telle façon

qu'au-delà de ses limites la modification des plans d'eau n'induise plus

d'influence. En l'absence de limites réelles et visibles à potentiel

constant comme une rivière en contact hydraulique parfait avec la nappe,

on a étendu le domaine sur 2 kilomètres de vallée ; la limite amont du

domaine se trouve à 500 mètres en amont du bord sud (amont) des plans

d'eau ; la limite aval se trouve à 900 m en aval du bord nord des plans

d'eau. Ces limites sont à potentiel constant.

On a fait forer, par la méthode ODEX, 2 piézomètres équipés en

tube PVC en diamètre 103-115 mm, 1 à l'amont et 1 à l'aval des plans

d'eau qui ont traversé les alluvions sableuses ; leur profondeur est de

l'ordre de 7 m. Ils ont été nettoyés à l'air-lift, afin de pouvoir

obtenir un niveau représentatif de la nappe ; un pompage a été réalisé

pour effectuer les prélèvements d'eau à des fins d'analyse.

3 séries de mesures ont été effectuées sur les piézomètres, sur les

plans d'eau et sur 3 sections de la rivière ; les repères de ces mesures

sont nivelés en NGF.

Ces données sont été ensuite utilisées pour caler un modèle

mathématique de simulation (modèle A.S.M.) des écoulements souterrains.

Une fois le calage effectué, on a modélisé un plan d'eau unique et le

modèle a fourni les cotes de la nappe et du plan d'eau dans le domaine

hydraulique.

- 9 -

3. RESULTATS OBTENUS

3.1. RESULTAT DES MESURES (voir figure 2)

Trois tournées de mesures ont été réalisées pour assurer le

calage du modèle. Elles sont groupées dans le tableau ci-dessous :

1

I

Rivière A

Piéza Aval

Plan Eau 5

Plan Eau 4

Plan Eau 1

Rivière ß

Plan Eau 3

Pian Eau 2

Rivière C

| Piézo Amont

COTE REPERE

• 11,543

+ 10,50

• 11,095

+ 11,583

• 11,582

• 11,193

• 12,028

• 11,823

• 12,384

• 13,054

COTE EAU 20.02.91

i

• 10,513

• 9,16

+ 9,995

+ 11,158

• 11,152

+ 10,983

• 11,228

• 11,163

• 11,494 :

• 11,604 !

¡

COTE EAU 25.04.91

• 10,688

• 9,11

• 9,755

+ 11,038

• 11,002

• 11,053

• 11,118

• 11,073

• 11,634

• 11,724

COTE EAU 07.06.91

i

• 10,603 | Í

• 9,23 ! i

• 9,995

• 11,253

• 11,062

• 11,033

+ 11,243

+ 11,173

• 11,449

• 11,634

i

Il faut noter que des canalisations de 500 mm relient les

bassins 2 et 1 d'une part, 3 et 4 d'autre part. Il existe donc un débit

transitant entre ces bassins qui réduit les écarts entre les cotes des

niveaux d'eau. Leur variation au cours de la période février juin 1991

atteint une dizaine de centimètres. La cote moyenne se situe près de

11,20 NGF.

les (Scalds Pâj CADRE DE L'ETUDE

ET POINTS D'OBSERVATION

1/12500

-— \

dujl Hhamnva piézomètre aval

lésiCarpéntiers

piézomètre amont

ÍM*? Neuï

P^Xc^Ki-è- Pi WIM

- 11 -

La rivière en aval est décrochée de la nappe si l'on compare

les niveaux à ceux du piézomètre aval ; donc elle ne représente pas une

limite hydraulique pour le modèle. En amont des plans d'eau le niveau a

plusieurs bras dont certains sont manifestement des cours artificiels

colmatés ; le niveau de la section C se trouve toujours à une cote

supérieure à celle du plan d'eau 2 (30 à 50 cm) et le niveau de la nappe

au piézomètre amont se trouve lui à une cote supérieure aux précédentes

(10 à 15 centimètres par rapport à la rivière) ; la rivière au niveau de

la section B est toujours plus basse que les plans d'eau 2, donc on peut

admettre en 1ère hypothèse un rôle de drainage de la nappe dans la

première partie de son cours dans le site. Les plans d'eau globalement

, drainent la nappe d'une façon nettement plus importantes que la rivière

qui semble jouer dans le site un rôle hydraulique négligeable vis-à-vis

de celui des plans d'eau.

3.2. ASPECT CHIMIQUE

Un prélèvement a été réalisé dans les 2 piézomètres amont et

aval pour analyse chimique. Après nettoyage à l'air-lift des ouvrages,

un pompage préalable au prélèvement a été réalisé pendant une demi-heure

au débit de 10 m3/heure pour obtenir une eau représentative. Les

analyses ont été faites par le Service Régional de l'Aménagement des

Eaux.

- 12 -

Les résultats sont donnés dans le tableau ci-dessous :

POINT

PARAMETRES

pH en unité pH

Conductivité umho/cm

Turbidité en unité NTU

NH4+ mg/1

N02- mg/1

N03- mg/1

Cl- mg/1

HC03- mg/1

Ca *-

Mg 2-

S042-

Fer ferreux mg/1 de Fe 2~

Manganèse en mg/1 de Mn2+

Oxydabilité au KMn04 mg/1

CANY BARVILLE Piézo amont 22/02/91

7,2

495

18

<0,01

0,02

21,0

30,6

305

111,2

3,8

14,9

1,71

0,19

0,4

CANY BARVILLE Piézo aval 22/02/91

7,2

455

43

0,04

0,03

22,5

27,0

287

101,6

3,8

9,7

1,59

0,07

0,5

- 13 -

Les commentaires sont les suivants :

Les eaux sont bicarbonatées, calcaires mais la teneur diminue

de l'amont vert l'aval (10 mg/1) ce qui se traduit par une baisse de

conductivité.

Les alluvions sont riches en fer et provoquent la turbidité

des eaux (effet des piézomètres).

Il n'y a pas de cause apparente de variation des sulfates, on

peut admettre que la présence de tourbes dans les alluvions fines est un

facteur de l'accroissement de la teneur.

Les données sont typiques des eaux de la craie et n'offrent

rien de particulièrement notable ; il est possible que la réduction de

la teneur en bicarbonate de calcium de la nappe soit liée à la présence

des plans d'eau, mais ceci reste à prouver et cette réduction n'induit

d'ailleurs quasiment aucun impact.

- 14 -

4. PREVISION DES EFFETS DPS A LA CREATION DP PLAN D'EAP

4.1. CALCUL DES COTES DE NAPPE ET DE PLAN D'EAU

4.1.1. Calage du modèle

Un modèle mathématique est un outil qui établit le bilan

hydraulique entre des mailles discrétisant le terrain à partir d'un

certain nombre de paramètres hydrodynamiques caractérisant l'aquifère

(perméabilité, épaisseur, cotes des niveaux d'eau...). Ces mailles

représentent les plus petites parties de terrain où l'on considère ces

paramètres constants.

Il s'agit d'un modèle monocouche en régime permanent. Le

logiciel est le logiciel ASM.

Le domaine hydraulique a été choisi pour encadrer très

largement le secteur d'étude, ceci afin d'être certain que les

modifications des plans d'eau n'entrainent aucun effet sur les limites ;

le secteur d'activité à une longeur de 800 m, le domaine hydraulique a

une longueur de 2000 m.

Le domaine hydraulique recouvre la vallée et il est

limité latéralement par des limites étanches, et en amont et en aval par

des limites à potentiel constant. En effet, la craie sur les versants de

vallée est très peu perméable vis-à-vis de l'aquifère en fond de

vallée ; les débits qui proviennent des plateaux sont négligeables

vis-à-vis de ceux qui transitent dans le fond de vallée. Les limites

amont et aval sont des limites à potentiel constant, c'est-à-dire que

leurs niveaux (+ 12,5 à l'amont, + 6,5 à l'aval) ne sont pas modifiés

par les variations d'étendue des plans d'eau.

- 15 -

Le domaine hydraulique a été discrétisé en 420 mailles

carrées de 50 m de côté. Il faut noter qu'il n'était pas possible de

différencier les 4 plans d'eau (1,2, 3, 4) car leurs cotes sont peu

différentes et influencées par des débits (transitant dans les

canalisations qui les relient) impossibles à chiffrer. On les a donc

simulés comme une seule étendue d'eau.

Le calage du modèle a été réalisé de la façon suivante :

- La perméabilité du terrain a été choisie constante dans

le domaine (k = 0,001 m/s) ; elle a été déduite de la

transmissivité mesurée à l'usine William Saurin (T = 3

X 10-2 m2/sec.) et de l'épaisseur productive de la

nappe (20 m) ; en effet la craie est recouverte par des

alluvions dans tout le site. Au niveau des

ballastières, on a pris une perméabilité de 1,

c'est-à-dire infiniment plus grande que celle de

1'aquifère.

- La pente de la nappe est prise égale à 3 pour 1000,

valeur moyenne donnée par l'atlas hydrogéologique.

La cote moyenne des plans d'eau calculée d'après les

mesures est de l'ordre de + 11,2 NGF ; il s'agit d'un niveau

correspondant à un déficit d'alimentation prononcé de l'hiver 90-91 ;

les 2 graphiques de l'évolution de la nappe (voir figure 3) dans la

vallée montrent bien ce phénomène malgré la recharge plus ou moins

temporaire de la fin 1990. Le site de CANIEL se trouve dans la situation

du piézomètre de VITTEFLEUR. Le modèle a été calé avec une cote de plan

d'eau à + 11,5 NGF soit 0,30 m plus haut, ce qui représente une

situation hydraulique moyenne (1986 - 1989). Cette différence n'influe

pas les résultats obtenus par simulation de l'extension du plan d'eau.

Pour connaître dans les conditions actuelles les résultats, il suffit de

soustraire 0,30 m. Le calage va dans le sens de la sécurité.

FIGURE 3

RELEVES PIEZOMETRIQUES DE LA NAPPE DANS LA VALLEE

Nom de la station : S30 :+035.45m

Numero B . S . S . : 0057.8X.0043

Minimum : 31.66 le 16/ 8/1990

Maximum : 33.72 le 30/03/1988

GRAINVILLE-LA-TEINTURIERE

Nom de la station : S27 :+009.07m

Numero B . S . S . : 0057.4X.0053

Minimum :

Maximum :

7.12 le 08/07/1986

7.97 le 06/12/1988

T" ~r

7.2

7.1 -

T T

85 86 87 aa 89 90 91

VITTEFLEUñ

- 17 -

Il est représenté sur la figure 4. Pour montrer la

représentation spaciale du maillage, et pour lire plus commodément les

cotes, on a juxtaposé la sortie brute de l'ordinateur à une

superposition de cette sortie sur le plan topographique au 1/12 500. On

peut constater que la nappe à l'aval du petit plan d'eau nD 5 a une cote

comprise entre + 10 et + 10,1, et au-delà du bras de rivière entre + 9,5

et + 9,9.

in ^1 r*" CD

CALAGE DE MODELE

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FIGURE 4

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- 19 -

4.1.2. Simulation d'écoulement avec l'extension des plans

d'eau

L'extension des plans d'eau revient à mettre en eau libre

environ 1 hectare de terrain mais surtout à mettre en communication deux

points amont-aval distants de 700 m.

Les données sont représentées sur la figure 5. On a les

résultats suivants :

- Le plan d'eau général se trouve à la cote + 11,4 soit

0,20 m plus bas que précédemment ;

- L'influence à l'aval est perceptible dans la zone

couverte par les mailles d'ordonnées 15 à 20 ; au-delà

elle est considérée comme nulle. Dans les mailles

d'ordonnée 20, le niveau remonte de 0,20 m environ

(cotes de la nappe + 10,7 à + 10,9) ; ensuite cette

remontée s'amortit jusqu'à la ligne de mailles n* 15,

soit sur 250 m ;

- A l'amont le drainage est plus prononcé ; ainsi en

bordure de la ballastière, le niveau qui se situait

initialement à la cote + 11,7 se trouve maintenant à la

cote + 11,5 NGF.

On peut conclure qu'à proximité du plan d'eau,

l'extension va provoquer à l'amont et à l'aval une variation de 0,20 m

du niveau de la nappe (rabattement à l'amont, relèvement à l'aval). La

remontée de la nappe se fait sentir jusqu'à environ 250 m dans la

prairie du Hamel.

Comme on se trouve en étiage de nappe, les niveaux

actuels sont en fait entre 0,20 et 0,30 m sous ces cotes calculées.

FIGURE 5

SIMULATION DES ECOULEMENTS AVEC EXTENSION DES PLANS D'EAU

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- 21 -

D'autre part, on n'a pas de cotes topographiques précises

du terrain situé dans la plaine du Hamel ; mais on peut prévoir que le

sol de la prairie sera un peu plus humide qu'actuellement, du fait de

cette remontée, sur une centaine de mètres à l'aval de la base de

loisirs ; il s'agit d'une prairie qui doit être assez souvent inondée en

hiver.

A noter que les simulations ont été réalisées sans rejet

à la rivière ; celui-ci en rivière se traduirait par une baisse des

cotes des plans d'eau ; cette baisse dépend de l'importance du débit.

4.2. ASPECT CHIMIQUE

Cet aspect est traité d'après les études réalisées par le BRGM

en 1985-1987 sur 13 sites en Haute-Normandie et financées par la taxe

parafiscale sur les granulats, les Conseils Généraux de Seine Maritime

et de l'Eure, les Ministères de l'Industrie et de l'Environnement. Il

s'agit de définir l'impact qualitatif des carrières en eau sur les

nappes d'eau souterraine (rapport BRGM 87 SGN 499 HNO).

En effet, la création d'un plan d'eau unique revient à créer

une carrière, donc à mettre en suspension des éléments fins contenus

dans le granulat.

- 22 -

L'eau de la ballastière (par rapport à la nappe initiale)

subit 3 phénomènes :

- La minéralisation globale va diminuer avec une chute des

eaux en bicarbonate et en calcium par échanges gazeux avec

l'atmosphère par action chimique et les plantes aquatiques.

- Sa charge en matière en suspension et en matières dissoutes

va augmenter (fer et manganèse).

- Du fait de la matière vivante contenue dans le plan d'eau,

les teneurs en nitrates vont décroître, et celles en

amoniac, en nitrites et en matières organiques vont

augmenter.

L' eau de la nappe va subir quelques modifications mineures :

- Accroissement sur le pourtour du plan d'eau des matières en

suspension et du fer ;

- Faibles modifications du sodium, potassium, sulfate,

chlorure, phosphate et germes bactériologiques.

- Réduction des teneurs en nitrates avec toutefois un léger

accroissement des teneurs en NH4.

Ces modifications limitées dans l'espace n'induisent pas une

dégradation de la qualité chimique de la nappe. D'autre part, les

captages d'alimentation en eau potable sont situés au-delà de PALUEL,

donc à plus de 3 km du site et ne supportent aucun risque de dégradation

du fait de ces travaux.

- 23 -

5. CONCLUSIONS

L'étude a montré que la transformation de 5 plans d'eau existants

en un plan d'eau unique ne modifie la piézométrie que faiblement à

l'amont et à l'aval (+ ou - 0,20 m), et qu'au-delà de 250 m en aval la

remontée du niveau de la nappe est amortie totalement.

Les eaux de type souterraines sont bicarbonatées-calciques et

l'ouverture d'un plan d'eau unique ne va induire une réduction de la

minéralisation totale que dans un domaine limité à l'aval du site, sans

nuire d'autre part à la qualité de la nappe dans la vallée à l'aval du

site et aux captages d'alimentation en eau potable existants autour de

PALUEL.