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GINGER CEBTP Rue de Tilloy SAINT LAURENT BLANGY (62) Etude de rabattement de nappe en phase chantier Rapport Réf : CGHCNO172224 / RGHCNO01658-02 AMDU / GHA / LPY 13/11/2017

Etude de rabattement de nappe en phase chantier

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Rue de Tilloy SAINT LAURENT BLANGY (62)

Etude de rabattement de nappe en phase chantier

Rapport

Réf : CGHCNO172224 / RGHCNO01658-02

AMDU / GHA / LPY

13/11/2017

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Rue de Tilloy - SAINT LAURENT BLANGY (62)

Etude de rabattement de nappe en phase chantier

Ce rapport a été rédigé avec la collaboration de :

Objet de l’indice

Date Indice Rédaction

Nom / signature

Vérification

Nom / signature

Validation

Nom / signature

Rapport 03/10/2017 01 A. DUBOS A. PAQUIER L. PYOT

rapport modifié suite aux

remarques du 10/11/2017

13/11/2017 02

A. DUBOS

G. HANIN

G. HANIN

Numéro de contrat / de rapport : Réf : CGHCNO172224 / RGHCNO01658-02

Numéro d'affaire : A43731

Domaine technique : HB01

Mots clé du thésaurus EAU SOUTERRAINE

DEBIT D’EXHAURE

HYDROGEOLOGIE

NAPPE

BURGEAP Agence Nord-Ouest ZAC de la Vente Olivier Rue du Pré de la Roquette

76800 Saint-Etienne du Rouvray

Tél : 02.32.81.45.00 • Fax : 02.32.10.37.33 [email protected]

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SOMMAIRE

1. Introduction ............................................................................................................... 5

1.1 Objet de l’étude....................................................................................................................... 5 1.2 Documents de référence et sources consultées ................................................................ 6

2. Contexte environnemental du projet ....................................................................... 7

2.1 Contexte géographique ......................................................................................................... 7 2.2 Contexte géologique .............................................................................................................. 8

2.2.1 Contexte géologique général ...................................................................................................... 8 2.2.2 Contexte géologique local ........................................................................................................... 9

2.3 Contexte hydrogéologique .................................................................................................. 11 2.3.1 Contexte hydrogéologique général ........................................................................................... 11 2.3.2 Contexte hydrogéologique local ................................................................................................ 11

2.4 Contexte hydrographique .................................................................................................... 13 2.5 Prélèvements ........................................................................................................................ 13

3. Estimation du débit d’exhaure en phase chantier ............................................... 16

3.1 Bassin d’eaux pluviales enterré.......................................................................................... 16 3.2 Autres bâtiments .................................................................................................................. 17 3.3 Incidences au droit de la source Richebé ......................................................................... 18

4. Cadre réglementaire ............................................................................................... 20

5. Proposition d’un dispositif de rabattement .......................................................... 21

6. Conclusions et recommandations ........................................................................ 22

TABLEAUX

Tableau 1 : Caractéristiques de constructions prévues dans le cadre du projet............................................... 6 Tableau 2. Sources consultées ......................................................................................................................... 6 Tableau 3 : Synthèse des mesures piézométriques effectuées au droit du projet ......................................... 11 Tableau 4 : Captages à proximité de la zone d'étude et leurs caractéristiques .............................................. 14 Tableau 5 : Résultats de l’estimation du débit d’exhaure pour la construction du bassin d’eaux pluviales enterré selon les deux méthodes utilisées ....................................................................................... 17 Tableau 6 : Résultats de l’estimation du débit d’exhaure pour les 3 autres constructions ............................. 18

FIGURES

Figure 1 : Localisation de la zone d’étude sur fond IGN ................................................................................... 5 Figure 2 : Localisation de la zone d’étude sur fond cadastral ........................................................................... 7 Figure 3 : Localisation de la zone d'étude sur photographie aérienne .............................................................. 8 Figure 4 : Extrait de la carte géologique de la région d’Arras ........................................................................... 9 Figure 5 : Coupe géologique du projet ............................................................................................................ 10 Figure 6 : Carte de localisation des ouvrages présents sur le site d’étude ..................................................... 12 Figure 7 : Localisation des captages exploités à proximité de la zone d’étude selon les données 2014 de la BNPE ............................................................................................................................................. 15 Figure 8 : Carte des iso-rabattements induits par le dispositif de rabattement obtenue par modélisation ..................................................................................................................................................... 19

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ANNEXES

Annexe 1. Coupes techniques des ouvrages Annexe 2. Construction du modèle numérique

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1. Introduction

1.1 Objet de l’étude

Dans le cadre d’un projet d’installation d’un bassin d’eaux pluviales, la société GINGER CEBTP a confié au bureau d’études BURGEAP une étude d’estimation du débit d’exhaure en phase chantier au droit de son site localisé rue de Tilloy sur la commune de Saint-Laurent-Blangy, dans le département du Pas-de-Calais (62).

La Figure 1 présente la localisation de la zone d’étude sur fond de carte IGN.

Figure 1 : Localisation de la zone d’étude sur fond IGN

Le projet prévoit la construction d’un bassin de stockage enterré et couvert rectangulaire d’une capacité de 2 400 m³ (24,5m x 15,5m, dont 0,8 m d’épaisseur de paroi moulée). La base du bassin sera située à 14,45 m de profondeur au maximum par rapport au terrain naturel actuel, soit à la cote altimétrique + 41,30 m NGF. Ce niveau correspond également à la profondeur maximum de terrassement.

Il est également prévu la construction d’un bâtiment « désodo » de 40 m² (5m x 8m), d’un bassin d’aération de 21 m² (3m x 7m) et d’un local technique de 22 m² (3,5 x 6 m environ). Ils seront tous les trois enterrés entre 3 et 4 m de profondeur environ par rapport au terrain naturel actuel.

En première approche, la société GINGER CEBTP prévoit pour la réalisation du bassin enterré la réalisation de fondations de type de paroi moulée ancrées dans la craie peu perméable à 21,5 m de profondeur – et supposément peu perméable -, ce qui permettra de limiter les débits d’exhaure en phase travaux.

La présente étude vise à estimer le débit d’exhaure en vue d’un rabattement de nappe lors de la phase chantier.

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Les caractéristiques du projet avec les différentes constructions sont présentées dans le Tableau 1 ci-dessous.

Tableau 1 : Caractéristiques de constructions prévues dans le cadre du projet

Caractéristiques Bassin d’eaux

pluviales enterré Bassin d’aération Local technique Bâtiment désodo

Dimensions 24,5 x 15,5 m 3 x 7 m 3,5 x 6 m 5 x 8 m

Surface (m²) 380 21 21 40

Profondeur de terrassement

maximum (m/TN) 14,45 4 4 4

1.2 Documents de référence et sources consultées

La présente étude est basée sur les connaissances techniques et scientifiques acquises à la date de sa réalisation. Les différentes consultations menées pour la rédaction de ce rapport sont indiquées dans le Tableau 1.

Tableau 2. Sources consultées

Source Type de consultation Données disponibles

GINGER CEBTP Courriel

Rapport NBE2.H0010.3 – 17CR1V2BE sur l’étude géotechnique de conception (G2) réalisée dans le cadre

de ce projet de juillet 2017, Plan d’implantation des sondages

Site Visite de terrain Mesures piézométriques, sondages, diagraphies au

micromoulinet et essais Lefranc

BRGM / Infoterre Internet

(Infoterre.brgm.fr)

Carte géologique n° 26 d’Arras au 1/50 000ème

Coupes géologiques et techniques des sondages

présents dans la zone d’étude - usage des points d’eau, Niveaux de nappe

Géoportail Internet

(www.geoportail.gouv.fr) Informations cartographiques de l’IGN (cartes topographiques, photo aériennes, cadastre…)

Banque nationale d’Accès aux Données des Eaux Souterraines

(ADES)

Internet (www.ades.eaufrance.fr)

Données quantitatives et qualitatives relatives aux eaux souterraines

Banque Nationale des Prélèvements sur l’Eau

(BNPE)

Internet (www.bnpe.eaufrance.fr)

Données sur les prélèvements en eau

Système d’Information pour la Gestion des

Eaux Souterraines du Nord-Pas-de-Calais

(SIGES)

Internet (www.sigesnpc.brgm.fr)

Données hydrogéologiques locales et nationales actualisées

BRGM / Inondations nappes

Internet (www.inondationsnappes.fr)

Risques de remontées de nappes

Agence de l’eau Seine Normandie

Internet

(www.bnpe.eaufrance.fr)

Volumes prélevés déclarés (usage eau potable, eau industrielle, eau d’irrigation)

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2. Contexte environnemental du projet

2.1 Contexte géographique

Le projet est localisé rue de Tilloy sur la commune de Saint-Laurent- Blangy dans le département du Pas-de-Calais (62) (cf. extrait de carte IGN en Figure 1, extrait du cadastre en Figure 2 et extrait de photo aérienne en Figure 3).

Le site d’étude est implanté sur un espace enherbé et arboré du domaine de Vaudry-Fontaine présentant en son centre, un local technique souterrain de la station de refoulement.

Le site présente une pente de l’ordre de 5%, impliquant des altitudes variant entre + 57 et + 54 m NGF.

Figure 2 : Localisation de la zone d’étude sur fond cadastral

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Figure 3 : Localisation de la zone d'étude sur photographie aérienne

2.2 Contexte géologique

2.2.1 Contexte géologique général

D’après la carte géologique n° 26 d’Arras au 1/50 000ème

(cf. extrait en Figure 4) et les coupes géologiques des sondages recensés auprès de la banque de données du sous-sol du BRGM (BSS), le contexte géologique est précisé par les forages référencés BSS000CMXW et BSS000CNAW :

remblais : épaisseur variable pouvant atteindre plus de 5 m ;

limons (Quaternaire) : épaisseur généralement comprise entre 2 et 6 m ;

craie blanche à Micraster leskei (Sénonien) : peut atteindre 50 m d’épaisseur. La partie haute de cette formation est composée de craie altérée avec absence de silex, tandis que la base est composée de craie à silex ;

craie grise à Micraster leskei (Turonien supérieur) : épaisseur comprise entre 10 et 15 m avec

présence de silex ;

marnes bleues à Terebratulina rigida (Turonien moyen) : marnes crayeuse d’une épaisseur

moyenne dépassant les 40 m dans la région.

Il est à noter que dans la vallée de la Scarpe, des formations alluviales peuvent être rencontrées avec une superposition d’alluvions récentes surplombant des alluvions anciennes.

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Figure 4 : Extrait de la carte géologique de la région d’Arras

2.2.2 Contexte géologique local

Le contexte géologique local est précisé par les sondages géotechniques réalisés par la société GINGER CEBTP au droit du site d’étude. Les formations rencontrées au droit du site d’étude sont :

de 0 à 1,1-3,5 m de profondeur : Remblais limoneux marron avec granules de craie, cassons de brique et schiste ;

de 1,1-3,5 à 3,7-9 m de profondeur : Limons sableux marron, éventuellement crayeux beige (alluvions limoneuses) ;

de 3,7-9 m de profondeur jusqu’à la fin des sondages : Craie marneuse peu compacte à compacte ;

Selon les caractéristiques du projet, celui-ci se situe dans la craie blanche sénonienne pour la réalisation du bassin d’eaux pluviales enterré. Tandis que, pour la réalisation des 3 autres constructions, le projet se situe dans les alluvions limoneuses.

La Figure 5 présente la coupe géologique du site d’étude avec les profondeurs du bassin d’eaux pluviales et des parois moulées envisagées.

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Figure 5 : Coupe géologique du projet

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2.3 Contexte hydrogéologique

2.3.1 Contexte hydrogéologique général

Selon les différentes formations présentées ci-dessus, 2 nappes ont été identifiées sur la région d’Arras :

la nappe alluviale de la Scarpe : nappe superficielle située uniquement en fond de vallée et de faible capacité ;

la nappe de la craie du Sénonien : nappe libre la plus importante et la plus exploitée de la région. Elle fournit une eau de bonne qualité à des débits satisfaisants pour l’alimentation en eau potable ou pour un usage industriel. Son substratum est constitué par les marnes bleues du Turonien.

Il est à noter qu’en l’absence de formations peu perméables entre ces deux nappes, celles-ci constituent un aquifère bicouche.

2.3.2 Contexte hydrogéologique local

Dans le cadre des investigations géotechniques, la société GINGER CEBTP a mis en place 3 piézomètres.

Les niveaux d’eau relevés par la société GINGER CEBTP sont présentés dans le Tableau 3.

Tableau 3 : Synthèse des mesures piézométriques effectuées au droit du projet

Nom de l’ouvrage

Profondeur de l’ouvrage

(m/TA)

Nappe captée

Date de la mesure

Niveau d’eau par rapport au repère

(m/TN)

Cote piézométrique (m

NGF)

PZB1 25,5 Nappe de la

craie

19/03/2017 1,1 54,20

04/05/2017 3,04 52,26

PZB2 16 Nappe de la

craie

19/03/2017 3,21 52,31

04/05/2017 3,38 52,14

PZD1 8 Nappe

alluviale

19/03/2017 3,4 52,23

04/05/2017 3,70 51,93

Le niveau relevé en mars 2017 sur le piézomètre PZB1 semble anormalement haut par rapport aux mesures effectuées le même jour sur les deux autres piézomètres. Par conséquent, les mesures effectuées en mai 2017 ont été retenues afin d’estimer les débits d’exhaure. Ces valeurs seront appelées « niveau actuel »dans la suite de ce rapport.

Les coupes techniques des ouvrages sont présentées en annexe 1.

Un essai au micromoulinet a été réalisé en avril 2017 dans le piézomètre PZB1 afin de déterminer la répartition verticale de la perméabilité de la craie (rapport RGHCNO171030). Le toit de la craie peu perméable a été rencontré vers 16 m de profondeur et sa perméabilité est inférieure à 1.10

-5 m/s.

A noter qu’il est prévu d’ancrer la paroi moulée jusqu’à 21,5 m de profondeur par rapport au terrain naturel. Un bouchon de 5,5 m d’épaisseur de craie peu perméable permettra donc de limiter le débit d’exhaure du bassin d’eaux pluviales en phase chantier.

L’implantation des ouvrages est présentée sur la Figure 6.

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Figure 6 : Carte de localisation des ouvrages présents sur le site d’étude

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2.4 Contexte hydrographique

Le site est localisé à proximité de la Scarpe. Celle-ci présente un linéaire total de 22,7 km et prend sa source à Berles à une altitude de 103 m NGF. A partir de la commune de Saint Nicolas, elle est canalisée jusqu’à Douai.

Il n’existe qu’une station de mesure sur la Scarpe (E2371105). Celle-ci est située à Montagne-du-Nord dans le département du Nord (59). D’après les données disponibles pour cette station (2008-2011), le débit quinquennal minimum est de 1,669 m

3/s.

On notera que la commune de Saint-Laurent-Blangy n’est pas concernée par un Plan de Prévention des Risques d’inondation (PPRi).

Il est important de noter la présence d’une source de débordement de la nappe de la craie (source Richebé – référencée BSS000CNMU) localisée à environ 70 m à l’Est de l’emplacement prévisionnel du bassin d’eaux pluviales enterré. Selon des données de la DREAL, le module du débit de la source est de 0,28 m

3/s

et le QMNA51 est de 0,13 m

3/s (soit 468 m

3/h). Les eaux de cette source se jettent dans la Scarpe à l’aval du

site.

Remarque : la source Richebé est également dénommée la fontaine aux mouscrons.

Photo 1 : vue d’ensemble de la source Richebé (source : Ville de Saint-Laurent-Blangy – 2008)

2.5 Prélèvements

D’après les données disponibles sur la Banque Nationale des Prélèvements quantitatifs en Eau (BNPE), 7 captages sont référencés à proximité et sur la commune de Saint-Laurent-Blangy selon les prélèvements déclarés en 2014. Ces captages sont présentés dans le Tableau 4 et localisés sur la Figure 7.

1 débit (Q) mensuel (M) minimal (N) de chaque année civile (A) est la valeur du débit mensuel d'étiage atteint par un cours d'eau pour

récurrence de 5 ans.

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Tableau 4 : Captages à proximité de la zone d'étude et leurs caractéristiques

Code de l’ouvrage

Nom de l’ouvrage

Commune Type

d’ouvrage Nappe captée

Distance par

rapport au site (m)

Volume prélevé

(m3)

OPR0000041977 ST PGE ARRAS

Arras AEP * 2 800 4 416 087

OPR0000042862

SOCIETE INDUSTRIELLE

DES OLEAGINEUX

Saint-Laurent-Blangy

AEI Nappe de la craie

420 65 401

OPR0000043013 HOLCIM BETONS FRANCE

Saint-Laurent-Blangy

AEI Nappe de la craie

380 8 841

OPR0000042514 UNIBETON Saint-

Laurent-Blangy

AEI * 1 000 5 182

OPR0000041324 CG LAVAGE Arras AEI Nappe de la craie

2 300 3 097

OPR0000042849 PROJETI Arras AEI Nappe de la craie

2 300 0

OPR0000043000 SANDERS

NORD Saint-Nicolas AEI

Nappe de la craie

1 600 0

* Ces ouvrages ne sont pas référencés dans la Banque de données du Sous-Sol du BRGM, donc aucune information

(profondeur, aquifère capté) n’a pu être récupérée. Compte tenu du type d’ouvrage (alimentation collective et captage agricole), nous pouvons toutefois en déduire que ces captages exploitent l’aquifère de la craie.

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Figure 7 : Localisation des captages exploités à proximité de la zone d’étude selon les données 2014 de la BNPE

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3. Estimation du débit d’exhaure en phase chantier

L’estimation du débit d’exhaure en phase chantier a été réalisée pour l’ensemble des 4 constructions prévues dans le cadre de ce projet.

Chacune de ces estimations a été réalisée pour 2 scénarios de niveau de nappe :

nappe sub-affleurante : 0,25 m de profondeur par rapport au terrain actuel ;

niveau statique actuel :

3,04 m de profondeur par rapport au terrain actuel pour le bassin d’eaux pluviales enterré concerné par la nappe de la craie ;

3,70 m de profondeur pour les 3 autres constructions, concernés par la nappe alluviales.

Au droit de l’emplacement prévu pour la construction du bassin d’eaux pluviales, le terrain actuel se situe à environ 55,50 m NGF.

3.1 Bassin d’eaux pluviales enterré

Afin d’estimer le débit d’exhaure en phase chantier pour la construction du bassin d’eaux pluviales, deux méthodes ont été utilisées.

Dans un premier temps, un modèle numérique simulant les écoulements d’eau dans la zone saturée a été construit et mis en œuvre (annexe 2). Il représente l’aquifère entre le terrain naturel et la craie blanche moyennement perméable. Le cours d’eau situé à proximité du site d’étude, la Scarpe, a également été incorporé dans le modèle afin de tenir compte de la relation nappe-rivière. Cependant, du fait de la faible profondeur de ce dernier et du remplissage alluvionnaire, les apports provenant de celui-ci devraient être faibles. Enfin, afin de réaliser cette modélisation, les parois moulées ont été ancrées dans la craie peu perméable à la profondeur de 21,5 m par rapport au terrain actuel.

Dans un second temps, un calcul analytique a été effectué afin de comparer les résultats obtenus par la modélisation numérique. Il est à noter que contrairement au modèle, le calcul analytique ne tient pas compte de la Scarpe située à proximité de la zone d’étude. Toutefois, cette méthode permet de tenir compte de la drainance verticale en fond de fouille de la nappe de la craie présente et captive sous les alluvions limoneuses.

Le débit d’exhaure en fond de fouille a été calculé analytiquement par la formule de Darcy :

Q = K. S.δH

2𝑒

Avec :

Q = débit (m3/s) ;

K = perméabilité verticale de la craie peu perméable dans laquelle sera ancrée la paroi moulée, et déterminée par essai au micromoulinet à 1.10

-5 m/s ;

S = surface du fond de la fouille = 24,5 x 15,5 = 379,75 m² ;

δH = différence de charge entre le niveau statique de la nappe et le fond de la fouille (= 13,95 m pour le scénario de niveau d’eau sub-affleurant et 10,96 m pour le scénario de niveau d’eau actuel) ;

e = épaisseur de la craie peu perméable sous le fond de fouille = 5,5 m.

Lors de ces deux estimations du débit d’exhaure, le rabattement de la nappe nécessaire en phase travaux a été fixé à 1 m en dessous du fond de la fouille afin de garantir une fouille à sec lors des travaux, soit à la cote de 40,30 m NGF.

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Le Tableau 5 suivant présente les résultat de l’estimation du débit d’exhaure en phase chantier lors de la construction du bassin d’eaux pluviales enterré pour les différents modes de calcul et les deux scénarios de niveaux d’eau retenus.

Tableau 5 : Résultats de l’estimation du débit d’exhaure pour la construction du bassin d’eaux pluviales enterré selon les deux méthodes utilisées

Nappe sub-affleurante Niveau actuel de la nappe

Modèle numérique

Méthode analytique

Modèle numérique

Méthode analytique

Rabattement nécessaire en

phase travaux (m) 14,95 11,96

Débit (m3/h) 14 17(*) 13 14(*)

(*) Il est important de noter que ces valeurs sous légèrement sous-évaluées car elles ne tiennent pas compte de la relation entre la nappe et la rivière et donc des apports d’eau supplémentaires provenant de la Scarpe.

Dans le cadre du rabattement de nappe pour la construction du bassin d’eaux pluviales, nous considérerons que pour les deux situations piézométriques étudiées, le débit résiduel sera de l’ordre de 15 m

3/h.

3.2 Autres bâtiments

Les 3 autres constructions seront ancrées dans les formations superficielles limoneuses.

Afin d’estimer le débit d’exhaure à pomper afin de mettre hors d’eau les fouilles en phase travaux, la formule de Jacob a été utilisée :

𝑄 =𝑇 ∗ 𝑆

0,183 ∗ log(2,25 ∗ 𝑇 ∗ 𝑡

𝑟2 ∗ 𝑆)

∗ 3600

Avec :

Q : débit d’exhaure à pomper pour rabattre la nappe. Valeur à calculer (m3/h) ;

T : transmissivité de l’aquifère superficiel (remblais et alluvions récentes), T= 1,04.10-4

m²/s (selon les perméabilités estimées lors des investigations géotechniques réalisées par la société GINGER CEBTP, à savoir 8 m d’alluvions et de remblais d’une perméabilité de 1,3.10

-5 m/s) ;

S : coefficient d’emmagasinement de l’aquifère = 2 % (valeur jugée représentative au vue du caractère libre de la nappe superficielle) ;

t : temps de pompage au bout duquel on souhaite obtenir le rabattement souhaité. On considère ici que le rabattement nécessaire est à atteindre au bout de 15 jours de pompage ;

s : rabattement de nappe souhaité en fonction des différents niveaux de nappe, soit ici 4,25 m pour le scénario de nappe sub-affleurante et 0,8 m pour le scénario de niveau de nappe actuel ;

r : rayon équivalent de la fouille, soit ici 2,6 m (bassin d’aération et local technique) et 3,7 m (bassin désodo).

A cette valeur de débit, nous avons rajouté l’apport d’eau supplémentaire provenant de la nappe de la craie par drainance ascendante verticale au travers les alluvions modernes présentes sous le fond de fouille.

Cet apport d’eau supplémentaire a été calculé par la formule de Darcy et ajouté à celui calculé par la méthode présentée précédemment :

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Q = K. S.δH

𝑒

Avec :

Q = débit (m3/s) ;

K = perméabilité verticale de l’aquifère superficielle (remblais et formations alluvionnaires limoneuses) = 1,30.10

-5 m/s ;

S = surface du fond de la fouille = 21 m² (bassin d’aération et local technique) et 40 m² (bassin désodo) ;

δH = différence de charge entre le niveau statique de la nappe et le fond de la fouille = 3,75 m pour le scénario de nappe sub-affleurante et 0,3 m pour le scénario de niveau de nappe actuel ;

e = épaisseur d’alluvions modernes sous le fond de fouille = 4 m ;

Pour ces estimations de débit d’exhaure, le rabattement de la nappe nécessaire en phase travaux a été fixé à 0,50 m en dessous du fond de la fouille afin de garantir une fouille à sec lors des travaux.

Les résultats obtenus pour les différentes hypothèses sont présentés dans le Tableau 6.

Tableau 6 : Résultats de l’estimation du débit d’exhaure pour les 3 autres constructions

Bassin d’aération Local technique Bâtiment désodo

Sub-affleurant

NS actuel Sub-

affleurant NS actuel

Sub-affleurant

NS actuel

Rabattement nécessaire en phase

travaux (m)

4,25 0,8 4,25 0,8 4,25 0,8

Débit (m3/h) 2,4 0,4 2,4 0,4 3,3 0,5

Dans le cadre du rabattement de nappe pour les trois constructions, nous considérerons un débit de l’ordre de 2,5 à 3,5 m

3/h en cas de nappe sub-affleurante, et de 0,5 m

3/h en cas de nappe à son niveau actuel.

3.3 Incidences au droit de la source Richebé

Compte tenu de la proximité de la source Richebé avec le site d’étude, nous avons calculé l’incident du pompage de rabattement de la nappe de la craie en phase chantier sur celle-ci par méthode analytique et par modélisation numérique.

Ainsi, le calcul de rabattement de la nappe au droit de cette source a été effectué par la formule des puits images, prenant en compte la réalimentation de la nappe par la rivière la Scarpe :

𝑠 = 0,183.𝑄

𝑇. 𝑙𝑜𝑔

𝑟′2

𝑟2

s = rabattement induit par le pompage en m (valeur recherchée) ;

Q = débit de pompage en m3/s = 3,8.10

-3 (cas de figure le plus impactant lors des travaux de

terrassement du bassin enterré et en considérant une nappe sub-affleurante) ;

T = transmissivité de la craie en m²/s = 7,8.10-4

(valeur obtenue lors de la réalisation de la diagraphie au micromoulinet dans le PZB1 – rapport RGHCNO01506) ;

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r’ = distance entre la source et la projection du puits par rapport au cours d’eau = 220 m ;

r = distance entre le centre du bassin et la source = 74 m.

On obtient alors un rabattement induit par les pompages de 0,85 m au droit de la source.

Afin de comparer ce résultat une carte des rabattements induits par le dispositif de rabattement de nappe a été réalisée via le modèle présenté précédemment. La carte présentée en Figure 8 est alors obtenue.

Figure 8 : Carte des iso-rabattements induits par le dispositif de rabattement obtenue par modélisation

Les rabattements alors obtenus sont de l’ordre de 0,20 à 0,25 m au droit de la source Richebé. Ce rabattement pourra potentielle induire une baisse du débit de la source de celle-ci. Toutefois, au regard du débit QMNA5 de la source (468 m

3/h), l’incidence sera très limitée.

Nous suggérons un suivi du niveau de la source en phase travaux par la mise en place d’un capteur afin de déterminer l’impact du pompage de rabattement de nappe sur celle-ci.

Remarque : la différence de rabattement entre les deux approches résulte d’une meilleure prise en compte de la proximité de la Scarpe et des relations hydrauliques entre les différentes formations géologiques par la modélisation numérique.

Pour rappel, l’estimation des débits d’exhaure et de l’incidence à distance du pompage présentés ci-dessus s’appuient sur des données bibliographiques et des résultats d’un essai au micromoulinet. Il s’agit donc d’une estimation qui ne pourra être précisée et affinée que grâce à la réalisation d’un essai de pompage réalisé dans les règles de l’art.

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4. Cadre réglementaire

En première approche, le projet de rabattement de nappe sera concerné au titre des articles L 214-1 à 6 du Code de l’Environnement (décret d’application n°93-743 du 29 mars 1993) par les rubriques de la nomenclature suivantes :

Rubrique Intitulé Seuils

Titre 1 : Prélèvements

1.1.1.0

Sondage, forage, y compris les essais de pompage, création de puits ou d'ouvrage souterrain, non destiné à un usage domestique, exécuté en vue de la recherche ou de la surveillance d'eaux souterraines ou en vue d'effectuer un prélèvement temporaire ou permanent dans les eaux souterraines, y compris dans les nappes d'accompagnement de cours d'eau

Déclaration

1.1.2.0

Prélèvements permanents ou temporaires issus d’un forage, puits ou ouvrage souterrain dans un système aquifère, à l’exclusion de nappes d’accompagnement de cours d’eau, par pompage, drainage, dérivation ou tout autre procédé, le volume total prélevé étant

Autorisation si supérieur ou égal à 200 000 m³/an ; Déclaration si supérieur à 10 000 m³/an mais inférieur à 200 000 m³/an.

Titre 2 : Rejets

2.2.3.0 Rejet des eaux de surface, à l’exclusion des rejets visés aux rubriques 4.1.3.0, 2.1.1.0, 2.1.2.0 et 2.1.5.0.

Autorisation si le flux total est supérieur ou égal au niveau de référence R2 pour l’un au moins des paramètres qui y figurent ; Déclaration si le flux total est compris entre les niveau de référence R1 et R2 pour l’un au moins des paramètres qui y figurent.

A ce stade de l’étude, il est impossible de dire si le projet est soumis à déclaration ou à autorisation au titre des différentes rubriques identifiées. En effet, au regard des débits calculés, cela dépendra du temps de pompage et de la qualité des eaux.

De plus, la réalisation de ces travaux pourrait entrainer une légère baisse du débit de la source. Dans le cadre de la réalisation d’un dossier loi sur l’eau en vue du rabattement de nappe en phase chantier, il conviendra d’approfondir le devenir et les moyens à mettre en place afin de limiter les impacts des travaux sur celle-ci.

De plus, les eaux issues du pompage pourront être rejetées dans la Scarpe via la canalisation d’eaux pluviales. Toutefois, les rejets ainsi effectués devront respecter les seuils R1/R2 de rejets dans les eaux superficielles. Des analyses d’eau devront alors être réalisées.

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5. Proposition d’un dispositif de rabattement

Compte tenu des débits à pomper pour la construction du bassin d’eaux pluviales enterré, l’épuisement des eaux pourra se faire par drainage en fond de fouille avec la mise en place de tranchées drainante associées à des pompes type pompe vide-cave.

En ce qui concerne la construction des autres bâtiments (bassin d’aération, local technique et bâtiment désodo), la solution de rabattement la plus adaptée consiste à mettre en place des pointes filtrantes de 6 m de profondeur en périmétrie de chaque fouille.

Durant l’opération de pompage de rabattement de nappe, nous suggérons que les eaux d’exhaure soient rejetées dans le cours d’eau de la Scarpe via la canalisation d’eaux pluviales après passage dans un dispositif de décantation.

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6. Conclusions et recommandations

Un projet d’installation d’un bassin d’eaux pluviales est en cours sur la commune de Saint-Laurent-Blangy. Ce projet regroupe la construction de 4 bâtiments :

un bassin d’eaux pluviales enterré,

un bassin d’aération,

un local technique,

un bâtiment « désodo ».

Le bassin d’eaux pluviales enterré, d’une profondeur de 14,45 m et d’un volume de 2 400 m3 nécessitera le

rabattement de la nappe de la craie. Afin de limiter le débit d’exhaure à pomper en phase chantier, des parois moulées seront ancrées dans la craie peu perméable jusqu’à 21,5 m de profondeur. Le débit résiduel a été estimé de manière analytique et numérique à 15 m

3/h, selon les deux niveaux piézométriques étudiés

(nappe à son niveau actuel ou nappe sub-affleurante).

Les 3 autres bâtiments, avec des terrassements prévus jusqu’à 4 m de profondeur maximale, nécessiteront de rabattre la nappe superficielle contenue dans les limons. Toutefois, un apport d’eau supplémentaire proviendra de la nappe de la craie par drainance ascendante verticale au travers des limons présents sous le fond de fouille. Les débits d’exhaure ont été estimés entre 0,5 et 3,5 m

3/h selon les niveaux

piézométriques considérés.

De plus, une source de débordement de la nappe de la craie étant localisé à proximité du site d’étude (74 m), l’incidence du rabattement de nappe sur celle-ci a été calculée. L’incidence la plus importante se produira lors des travaux de terrassement du bassin enterré en période de hautes eaux (nappe sub-affleurante, débit évalué à 15 m

3/h environ). Le rabattement au droit de cette source a été estimé entre 0,2 et

0,25 m, impliquant potentiellement une baisse du débit de cette source. Nous suggérons donc mettre en place un dispositif de suivi du niveau d’eau de la source afin de surveiller les impacts éventuels induits par les pompages.

Enfin, les eaux d’exhaure pourront être rejetées dans le cours d’eau de la Scarpe à condition que les seuils R1/R2 de rejets dans les eaux superficielles soient respectés.

La présente étude a été réalisée sur la base de données bibliographies. Nous préconisons la réalisation d’investigations complémentaires afin de définir précisément les paramètres hydrodynamiques des formations présentes au droit du site d’étude, et plus particulièrement de la nappe de la craie. Ces investigations permettront d’affiner l’estimation du débit d’exhaure en phase chantier pour l’ensemble des constructions ainsi que l’incidence des pompages sur la source Richebé.

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Annexe 1. Coupes techniques des ouvrages

Cette annexe contient 3 pages.

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Annexe 2. Construction du modèle numérique

Cette annexe contient 2 pages.

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Extension du modèle

Le modèle présente une largeur de 2 400 m et une longueur de 2 700 m, soit 6,5 km². Ces dimensions ont été choisies pour être suffisamment importantes de manière à ne pas influencer les résultats des simulations.

Le modèle a été construit de telle sorte que le site d’étude soit localisé au centre de celui-ci.

Trois couches géologiques ont été représentées dont certaines ont été subdivisées afin d’augmenter la précision du calcul numérique :

Remblais et alluvions limoneuses : 8 m d’épaisseur répartis sur une couche ;

Craie altérée : 8 m d’épaisseur répartis sur une couche ;

Craie peu altérée : 40 m d’épaisseur répartis sur 15 couches d’environ 2,5 m.

Conditions aux limites

Dans le cadre de la création de ce modèle, la paroi moulée a été considérée comme une paroi étanche. Par conséquent, seul le phénomène de drainance apporte de l’eau à l’intérieur de celle-ci.

Cependant, la Scarpe passant à proximité de la zone d’étude (à moins de 200 m du futur bassin d’eaux pluviales), celle-ci a été insérée dans ce modèle afin d’estimer les apports que celle-ci peut apporter à la nappe dans le cas d’un rabattement de cette dernière.

Paramètres hydrodynamiques des formations géologiques

Les paramètres hydrodynamiques retenus proviennent des investigations réalisées par la société GINGER CEBTP et de ressources bibliographies internes à BURGEAP.

Le tableau suivant présente les paramètres hydrodynamiques des formations géologiques présentes au droit du site d’étude.

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Formation Epaisseur (m) Perméabilité

horizontale (m/s) Perméabilité

verticale (m/s)

Remblais et alluvions limoneux

8 1,3.10-5

1,3.10-5

Craie altérée 8 6,1.10-4

6,1.10-4

Craie peu altérée 40 1.10-5

1.10-5

Cette modélisation a été effectuée uniquement pour la construction du bassin d’eaux pluviales.