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BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES
74, Rue de la Fédération - 75 - PARIS-15* - 783-94-00
DIRECTION DU SERVICE GÉOLOGIQUE ET DES LABORATOIRES
ETUDE HYDROGEOLOGIQUE DES ENVIRONS IMMEDIATS
DE LA STATION AUBER ET DU SOUTERRAIN DE GARAGE
(PARIS)
(R.A.T.P. - Ligne régionale Est-Ouest lots 8 et 9)
par
Ph. DIFFRE et J. PUTALAZ
Service géologique régional
Bassin de Paris
65/ rue du général Leclerc
BRIE-COMTE-ROBERT (S.-&-M.)
Tél. 405.01.46
Département BERGA
45 ' Orléans-La Source
B. P. 818
Tél. 87.04.69
68 SGL 136 BDP 10 septembre 1968
RESUME
Le dépouillement de la documentation existante dans
les quartiers traversés par les lots 8 et 9 clu R.E.R. , dans
le centre de Paris, permet de déterminer l'évolution du niveau
des nappes depuis un siècle. L'abaissement constaté (13 cm
par an entre i860 et I96O) est dû au défaut d'alimentation
par les pluies, axox épuisements continus dans certains ouvra¬
ges souterrains et surtout axix prélèvements par les forages.
Les épuisements effectués pour le R.E.R. entre octobre 1966
et octobre I967 représentaient environ 20 % du débit total
prélevé dans les nappes dans ce sectexor et poxir cette 'période ,
- 2 -
INTRODUCTION
Cette étude réalisée pour le service N.R. 1 de la
R.A.T.P., a poxir but de faire la synthèse des données existan¬
tes sur les nappes souterraines dans les quartiers traversés
par les lots 8 et 9 du R.E.R,, et de déterminer l'évolution
de ces nappes, depuis l'exécution des premiers forages au siè¬
cle dernier. Dans cette évolution, il s'agissait en particu¬
lier de voir l'influence des travaxix de la station Auber (lot
8) et du souterrain de garage (lot 9)» qui ont débuté en août
1964 par le fonçage d'un puits d'essai rue Boudreau.
Ces travaux se sont' déroulés pour l'essentiel de 1966
à 1968, dans le Lutetien entre 25 et 35 m de profondexir. Les
galeries étant à exécuter en-dessous de la nappe phréatique,
le terrain a tout d'abord été traité par injection pour dimi¬
nuer sa perméabilité. Grâce à ces injections effectuées entre
juin 1966 et mai 1968, les venues d'eau n'ont jamais été im¬
portantes. Le débit d'exhaure maximxim a été de 1 80 m /h en
mars I967.
En accord avec la R.A.T.P. , la limite du sectexir à
étudier a été fixée à 5OO m, de part et d'autre de la gale¬
rie entre la rue Tronchet et la place de la Boxirse.
2Cette zone de 2 km environ, allongée suivant les di¬
rections des rues Auber et du Quatre Septembre couvre des par¬
ties des 1er, 2ème, 8ème et 9ème arrondissement (figxire 1).
Dans la docximentation du B.R.G.M. , nous avons pu re¬
trouver environ 1 70 dossiers de sondages ou forages exécutés
depuis i860 dans cette zone (planche l) et indiquant au moins
Figure 1
SITUATION DE LA
ZONE ETUDIEE
Echelle W 50 000
- k -
xin niveau piézométrique à une date donnée. La plupart de ces
sondages ont été réalisés poxir recherche d'eau souterraine
(63) et poxir la reconnaissance du sol (60). Les autres ont
été effectués pour la mise en place de cylindres d'ascenseurs
hydrauliques ou de prises de terre pour paratonnerre. Grâce
à ces sondages atteignant parfois la craie, le sous-sol de
cette région est bien connu.
Après avoir donné un bref aperçu géologique du
secteur, nous indiquerons rapidement les propriétés aquifères
des diverses formations géologiques, les nappes à considérer
et leur écoulement. Nous étudierons ensuite l'évolution du
niveau de ces nappes dans cette zone depuis un siècle et en¬
fin, les causes de cette évolution.
- 5 -
I - APERÇU GEOLOGIQUE
Dans ce secteur, le sous-sol de Paris est constitué
de haut en bas, par les formations suivantes (figure 2) :
Remblais : épaisseur 3 à. 6 m - il s'agit de rem¬
blais de surélévation contre les inon¬
dations qui jadis, empruntaient faci¬
lement l'ancien bras nord de la Seine,
passant au Nord des boulevards de Bon¬
ne Nouvelle, Poissonnière, Montmartre
et Haussmann,
Alluvions quaternaires Limons, sables et graviers - épaisseur
moyenne IOm.
Sables de Beauchamp
Marnes et caillasses
Sables quartzexix verdâtres, argileux
ou grésexix, leur granulométrie est par¬
fois grossière. On les retrouve ici au
fond d'xin petit synclinal, cette posi¬
tion basse les ayant protégés de l'éro¬
sion quaternaire - épaissexir maximum
sous la place de l'Opéra 12m,
Alternance de bancs de calcaires sili¬
cifiés (caillasses), de calcaires co¬
quilliers et de marnes blanchâtres,
calcaires, magnésiennes , de marnes ar¬
gileuses , d'argiles magnésiennes, sé¬
piolite et attapulgite. Ces argiles
peuvent former des strates de quelques
centimètres d'épaisseur s'êtendant sur
des dizaines de mètres. On y rencontre
des pseudomorphoses calcaires ou si¬
liceuses de gypse ("sucre candi, banc de
Craie
i/s.ooo*
EchclU
Fig: 2 . Coupe géologique schématique perpendiculaire à la ligne
- 7 -
sucre, banc de sel") et des géodes de
calcite rhomboédrique verdâtre (cris¬
taux en crête de coq). - épaissexar
moyenne 15 mètres.
Calcaire grossier Succession de bancs calcaires séparés
par des entre-bancs marnexix. Dans l'en¬
semble, ces bancs qui peuvent atteindre
plusieurs mètres d'épaisseur sont très
compacts ; de plus en plus sableux vers
la base, ils passent progressivement à
la "glauconie grossière" (sable quart¬
zeux grossier)- épaisseur moyenne :
12 mètres.
Sables et argiles yprésiens : Le complexe argilo-sablexix de
l'Yprésien présente ici sous sa surfa¬
ce d'érosion une lentille sableuse (sa¬
bles peut-être cuisiens ?) qui semble
assez continue de la rue Tronchet à la
Bourse. En profondeur, l'alternance de
sables et argiles se poursuit sur 25
mètres environ. L'épaisseur cumulée
des sables est en moyenne de 1 5 m dans c
quartier. La partie infériexire est à
prédominance argileuse (argile plasti¬
que ) .
Marnes et Calcaires montions : Ils atteindraient 17 mètres d'é¬
paisseur sous le boulevard des Italiens,
mais cette formation ne semble pas con¬
tinue sous tout le secteur considéré.
D'après certains forages, l'argile plas¬
tique ^paraît reposer directement sur la
craie.
- 8 -
Craie sénonienne - épaisseur : plusieurs centaines de
mètres .
- profondeur : entre 70 et 100 m sui¬
vant les points.
Situation du souterrain : Par suite des ondulations tectoniques
le sommet de la voûte de la station et de la galerie, lot 9»
recoupe les Sables de Beauchamp et les Marnes et caillasses.
Le radier, en général situé dans le Calcaire grossier recoupe
également les Marnes et caillasses entre la rue Scribe et la
rue Louis le Grand (micro-synclinal du Café de la Paix).
- 9 -
II - PROPRIETES AQUIFERES DES DIVERSES FORMATIONS GEOLOGIQUES
Alluvions : Etant donné leur granulométrie plus grossière, les
alluvions anciennes (K = 1 0 à 10 m/s) sont plus perméables
que les alluvions modernes (K = 1 0 à 10 m/s ) plus fines.
Sables de Beauchamp : Perméabilité d'interstices très variable
avec les bancs argileux.
Marnes et caillasses : Perméables en grand, l'eau circule entre
les bancs de caillasses.
Calcaire grossier : D'xine façon générale, du fait des fissures,
cette formation est perméable en grand. Dans sa partie inféri¬
eure surtout, devenant gréseuse puis sableuse, elle possède
aussi xine perméabilité d'interstices.
Sables yprésiens : Souvent grossiers, ils peuvent avoir une
/ / \perméabilité d'interstices importante (K = 1 0 m/s).
Argile plastique : Cette formation très compacte constituée de
kaolinites et halloysites forme un niveau imperméable continu
à la base de l'Eoeène.
A part l'Argile plastique nettement imperméable,
toutes ces formations constituent donc des réservoirs aquifères
/ / \de perméabilité équivalente (10 m/s) quelque soit leur
lithologie ,
Fig: 3 ._ Extrait d^ '-i carte hydrogêologique du département
de la Seir.c de Delesse 18S2
-II
III - LES NAPPES ET LEUR ECOULEMENT
Au dessus de l'Argile plastique, située à environ 70
mètres de profondeur, il n'existe pratiquement pas de niveaux
imperméables dans les différentes formations géologiques cons¬
tituant le sous-sol de cette zone. Du point de vue hydrogéolo¬
gique, on a donc un système multicouche qui a été exploité à
différents niveaxix par plus de 60 forages depuis xin siècle en¬
viron. La Carte hydrogéologique du département de la Seine dres¬
sée par DELESSE en 1862 (extrait figure 3) ©t les coupes des
sondages contemporains montrent qu'à l'époque les niveaux pié¬
zométriques des eaxix des diverses couches étaient analogues
(à -t- 30 environ). Les courbes dessinées par DELESSE indiquent
un draînage de 1 ' ensemble par la Seine.
Les niveaux relevés récemment, en particulier dans
les piézomètres triples posés par la R.A.T.P. en 1967» montrent
qu'actuellement, on rencontre en certains, points des micro-nap¬
pes suspendues à la base des alluvions à une altitude un peu
infériexire à celle de la retenue normale de la Seine. En dessous
les niveaux d'eau rencontrés dans les Marnes et caillasses, le
Calcaire grossier et les Sables yprésiens sont nettement plus
bas. Cexix des Sables yprésiens sont en général légèrement plus
élevés que cexix du Calcaire grossier, exix-mêmes plus élevés
que ceux des Marnes et caillasses. Il semble donc qu'actuelle¬
ment le système multicouche soit alimenté par drainance des
Sables yprésiens vers les calcaires et marnes sus-jacents. Ceci
poxirrait être dû du fait, que, dans cette zone, les prélève¬
ments sont plus importants au niveau du Lutetien qu'à celui
de l'Yprésien.
9961 N3 3iyi3W0Z3ld
- 13 -
Actuellement tout se passe donc comme si le système
multicouche fortement déprimé était dénoyé dans sa partie su¬
périeure (alluvions, Sables de Beauchamp, Marnes et caillasses
supérieures) à part certaines zones où des infiltrations acci¬
dentelles (percolation privilégiée ou fuites d'égouts par
exemple) entretiennent des petites nappes très localisées,
perchées sur le contact alluvions - Sables de Beauchamp ou
Marnes et caillasses particulièrement peu perméable. Le vé¬
ritable niveau piézométrique était situé en 1965 à -r 1 5 envi¬
ron. La carte piézométrique de la figure k dessinée à l'aide
de niveaxix relevés en 1 965 dans le Lutetien montre ur^e dépres¬
sion qui correspond à la zone à forte densité de forages, dé¬
formée, semble-t-il, par la structxire tectonique. Cette carte
prouve qu'actuellement le système multicouche est alimenté
au Sud par la Seine.
- ^k -
IV - EVOLUTION DES NIVEAUX STATIQUES
Abaissement moyen entre 1862 et 1968
La comparaison des deux cartes piézométriques mon¬
tre que. la nappe a baissé de plus de 10 m par endroits. Pour
étudier cet abaissement, nous avons reporté sur vm. même gra¬
phique (pl. II) tous les niveaxix piézométriques relevés dans
le secteur (environ I50) depuis 1862, quelque soit le niveau
géologique capté, La pente de la nappe étant faible à l'ori¬
gine dans les limites du secteur étudié, tous les points ob¬
tenus peuvent être comparés entre eux en première approxima¬
tion. Le nuage de points obtenus peut être interprété raisonna¬
blement comme indiquant xin abaissement moyen de 13 m jusqu'en
i960 et de 7 mètres depuis cette date. C'est-à-dire :
abaissement annuel moyen entre i860 et 196O : 0,13 m
abaissement annuel moyen entre 196O et 1967 ' 1 m
Evolution des nappes depuis 1965
Les relevés effectués périodiquement dans les pié¬
zomètres placés par la R,A,T,P. à différents niveaxix géologi¬
ques de chaque côté du tracé des galeries ont été reportés
sxir des graphiques (planche III à VIIl).
L'examen de ces graphiques montre avant tout des
variations importantes (plusievirs mètres) très brusques et
désordonnées qui semblent imputables axix pompages dans les
forages d'exploitation du quartier. Sous ces variations ar¬
tificielles complexes, on observe xin certain parallélisme
entre les niveaux de la Seine et ceux de la plupart des pié¬
zomètres. On constate que certaines variations surtout néga¬
tives sont synchrones sur l'ensemble de la zone étudiée et
- 15 -
à plusieurs niveaxix :
Exemple : Dépression de mars 1968 que l'on retrouve sur les
piézomètres :
1.1 - Cuisien
1.2 - Calcaire grossier
1.3 - Marnes et caillasses
2.1 - Cuisien
2.2 - Calcaire grossier
2.3 - Marnes et caillasses
3.1 - Cuisien
3.2 - Calcaire grossier
5.1 - Cuisien
5.2 - Calcaire grossier
5.3 - Marnes et caillasses
8.1 - Cuisien
8.2 - Calcaire grossier
9.1 - Cuisien
9.2 - Calcaire grossier
9.3 - Marnes et caillasses
Nous ne voyons pas d'autres explications à ce phé¬
nomène qu'xme augmentation fortuite des pompages. D'après la
répartition géographique de l'amplitude d'e cette variation,
le phénomène responsable serait situé au Nord de l'Opéra.
On ne note pas de différence constante entre les
niveaux statiques des piézomètres situés au nord et au sud
de l'ouvrage. Celui-ci ne semble donc pas jouer le rôle d'xin
barrage .
Courbe cunnulée des forages d'eau exécutés dans le secteur depuis un siècle
Nb de forages
\
-
-
-
-
-
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
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- 17 -
V - CAUSES DE L'ABAISSEMENT DU NIVEAU DES EAUX SOUTERRAINES
Depuis i860, 3 causes nous semblent responsables
du phénomène dans cette zone ; la réduction de l'alimenta¬
tion par les pluies, les exhaures consécutives axix travaxix
souterrains, l'exploitation importante des nappes semi-pro¬
fondes (calcaire grossier - Sables yprésiens) par forages.
Réduction de_l ' alimentation par les pluies :
Depuis xin siècle, les surfaces construites ont aug¬
menté dans ces quartiers, il ne resté pratiquement plus d'es¬
paces verts et le réseau d'assainissement soustrait à l'infil¬
tration pratiquement la totalité des eaux de pluies tombant
sur les toits et les rués.
Exhaures consécutives axix travaux souterrains :
La réalisation de sous-sol profonds sous certains
immeubles et des galeries du métro a nécessité de nombrexix
rabattements de nappe depuis fort longtemps. Dans bien des
cas, les épuisements ont dus être poursuivis longtemps après
la fin des travaux.
Exploitation des nappes par forages :
La courbe cumulée du nombre de forages exécutés
pour recherche d'eau dans cette zone depuis 1862 (figure 5)
montre deux pentes importantes :
- la première se situant entre 1885 et 19OO
- la dexixième depuis 196O
- 18 -
Au total, il a été exécuté 63 forages pour recherche
d'eau dans cette zone, 33 environ sont actuellement en état
d'exploitation. Il est malheureusement impossible de dresser
une courbe précise de débit total prélevé par ces forages
depuis i860. Cependant on peut s 'en faire une idée. Avant
1900 les techniques d'équipement des forages et de pompage ne
permettaient pas d'obtenir de gros débits (de l'ordre de
10 m3/h) , Actuellement, on peut estimer le débit total d'exploi¬
tation des 33 forages en état à 5.000.000 m3 an (environ
17 m3/h de pompage continu par forage). Ceci est xine valeur
minimum qui correspond donc à* xin prélèvement de 580 m-^/h
environ dans la zone considérée.
- 19 -
CONCLUSIONS
La courbe d'abaissement moyen des niveaxix piézo¬
métriques dans le secteur depuis un siècle peut être divisée
en deux parties:
- un abaissement moyen de 1 3 cm par an entre 1 860 et 196O
- xin abaissement moyen de 1 m par an depuis 196O
Jusqu'en 196O, l'abaissement semble dû au défaut d'alimentation
verticale par les pluies, axix épuisements continus dans certains
ouvrages souterrains et axix prélèvements des forages.
La brusque augmentation de l'abaissement depuis 196O
peut s'expliquer par la brusque augmentation du nombre de
forages à la même époque, les débits prélevés étant beaucoup
plus importants (5,000.000 m-^/an au moins dans cette zone).
Dans la région parisienne, cette évolution regrettable des
nappes a été mise en évidence dans d'autres secteurs à forte
densité de forages (communes industrielles de la banlieue nord
de Paris) .
Influence des travaxix du R,E,R, (lots 7 et 8) sur la nappe
Dans le lot 8 (station Auber), le débit d'exhaure a
été de ko m /h en moyenne entre août 1964 et janvier 1968, Dans
le lot 9 (voie de garage), il a été de 1 00m3/h en moyenne entre
octobre 1966 et octobre I967. Au total, ces épuisements ont
donc été raaximaxix entre octobre 1966 et juillet 1967: 150 m-^/h
environ. Ils ont contribué poxir xme part à l'abaissement
général.
- 20 -
Le rabattement observé tout le long de l'axe du R.E.R.
(figure 2) correspond également à l'alignement des forages pour
eau. Cette baisse doit donc être imputée au R,E,R. et aux forages
dans la proportion respective des débits soutirés. Dans l'état
actuel de notre inventaire, on pourrait en première approxima¬
tion considérer, qu'entre octobre 1966 et octobre 1967» la
baisse était imputable à 20 % au R.E,R. (150 m-^/h) et 80 ^ aux
prélèvements par les forages voisins (58O m /h) ,
Les injections et les maçonneries des galeries
elles-mêmes ne semblent pas constituer un barrage souterrain
pour la nappe dans son état actuel. L'alimentation se faisant
par drainance du réservoir sableux yprésien par le réservoir
calcaire lutetien.
altitude NGF
+ 22-
Planche Y
2 1 -
20-
*
19-
+ 1 8 -
+ 17
16-
15-
NIVEAUX CAPTES :
I1 Sables du Cuisien
1* Calcaires grossiers du Lutetien
H . Marnes et Caillasses
n Sables de Beauchamp et aiiuvions
13-
12-
11-
I1 '.
10-
9 -
8 - -
RELEVES
PIEZOMETRIQUES
R.A.T.P.
COTES DES CREPINES
-26,70 a-29,70
-15,20 a -18,20
- 3 , 20 à - 6,20
• 21,30 a * 18,50
\ /
' V
0 N
1967
D M M
1968
al t i tude NGFPlanche
+ 12
+ 6
NIVEAUX CAPTES
2 ' : Sables du Soissonnais
2^ : Calcaires grossiers
2 3 • Marnes et Caillasses
RELEVES PIEZOMETRIQUES R.A.T.P
COTES DES CREPINES
-22.30 a -25,30
-13,00 à -16,10
- 1,10 à -4,10
3 ' : Sablas du Cuisi'en -8,14 a - 1 l . l t
• 0,86 à -2,14
«•12 66 à 1-9,66
: Calcai res grossiers
3 3 . Marnes et Cai l lasses
1968
13altitude NGF Planche "SU
1 2 -
+ 1 1 -
10-
+ 9 -
8 - -
+ 7 -
6 -
5 -
13-
RELEVES
PIEZOMETRIQUES
R.A.T.P.
12-
+ 1 1 -
+ 1 0 -
+ 9 -
8 -
5'
NIVEAUX CAPTES :
- Sables du Soissonnaîs
: Calcaires grossiers
: Marnés et Caillasses
9 1 : Sables du Cuisien
9 2 : Calcaires grossiers
9 3 Marnes et Caillasses
COTE DES CREPINES
-U,56 a -17,06
- 5,08 a - 8,08
• 6,89 à * 3.S9
- 4,74 a - 7,74
• 5,70 â . 2 . 7 0
• 13,79 â * 10,79
M A1968
M
altitude NGF Planche ML
RELEVES PIEZOMETRIQUES R.A.T.P
NIVEAUX CAPTES
8' : Sables du Cuisien
O* Calcaires grossiers
8 3 : Marnes et Caillasses
COTES DES CREPINES
- 6 . 0 0 a - 9 . 0 0
• 2 . 6 0 a - 0 . 4 0
* 15 00 a * 12 . 00 ( S e c )
12
1 0 -
8 "
6 "
1967
D
\ IV
1968
M M
