BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.80.01

FORAGE DE CAUSSADE - MONTPEZAT-DE-QUERCY

( Tarn-e t-Garonne )

Compte rendu final des travaux

par

J-C. SOULE

Service géologique régional MIDI - PYRÉNÉES

Avenue Pierre-Georges-Latécoère, 31400 Toulouse - Tél.: (61) 52.12.14

N" 78 SGN 587 MPY Toulouse, le 16 octobre 1978

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.80.01

FORAGE DE CAUSSADE - MONTPEZAT-DE-QUERCY

( Tarn-e t-Garonne )

Compte rendu final des travaux

par

J-C. SOULE

Service géologique régional MIDI - PYRÉNÉES

Avenue Pierre-Georges-Latécoère, 31400 Toulouse - Tél.: (61) 52.12.14

N" 78 SGN 587 MPY Toulouse, le 16 octobre 1978

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.80.01

FORAGE DE CAUSSADE - MONTPEZAT-DE-QUERCY

( Tarn-e t-Garonne )

Compte rendu final des travaux

par

J-C. SOULE

Service géologique régional MIDI - PYRÉNÉES

Avenue Pierre-Georges-Latécoère, 31 4(X) Toulouse - Tél.: (61) 52.12.14

H" 78 SGN 587 MPY Toulouse, le 16 octobre 1978

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.80.01

FORAGE DE CAUSSADE - MONTPEZAT-DE-QUERCY

( Tarn-e t-Garonne )

Compte rendu final des travaux

par

J-C. SOULE

Service géologique régional MIDI - PYRÉNÉES

Avenue Pierre-Georges-Latécoère, 31 4(X) Toulouse - Tél.: (61) 52.12.14

H" 78 SGN 587 MPY Toulouse, le 16 octobre 1978

Equipe technique ayant participé à cette opération

Coordination des opérations :

Contrôle et interprétation des mesures (diagrapiiies , pompages,géologie) J-C. SOULE

Ingénieur Hydrogéologue

Détermination de la coupe géologique et exécution des pompagesd'essais J-G. ASTRUC

Technicien supérieur

Participation aux opérations de développement et aux essaisde productivité B. GRECH

Technicien supérieur

Equipe technique ayant participé à cette opération

Coordination des opérations :

Contrôle et interprétation des mesures (diagrapiiies , pompages,géologie) J-C. SOULE

Ingénieur Hydrogéologue

Détermination de la coupe géologique et exécution des pompagesd'essais J-G. ASTRUC

Technicien supérieur

Participation aux opérations de développement et aux essaisde productivité B. GRECH

Technicien supérieur

RESUME

Afin d'alimenter en eau potable le nord du départementde Tarn-et-Garonne et plus particulièrement la ville de Caussade, laDirection Départementale de l'Agriculture a fait appel au Service Géo¬logique Régional Midi-Pyrénées du B.R.G.M. pour trouver des ressourcesnouvelles.

Un forage ayant pour objectif de capter l'aquifère captifprofond des calcaires karstifiés du Jurassique moyen et supérieur a étéexécuté à Montpezat-du-Quercy. Son implantation est basée sur une étudehydrogéologique préliminaire reposant elle-même sur des données géophy¬siques .

Le forage a traversé partiellement les formations du Juras¬sique moyen-supérieur, il a rencontré, après avoir traversé 45 m de marnesles calcaires du Callovien inférieur (le Callovien supérieur et l'Oxfor¬dien sont absents) et a été arrêté à 386 m dans le Bajocien (sans avoiratteint le mur imperméable du Toarcien), Plusieurs niveaux fissurés oukarstifiés ont été traversés presque entièrement dans le Bathonien su¬périeur (entre 91 et 216 m). Le niveau karstifié le plus important estsitué entre 135 et 151 m, mais tous ces niveaux sont partiellement rem¬plis d'argiles rouges.

Malgré des opérations de développement très poussées, ledébit spécifique reste faible entre 0,2 et 0,3 m'^/h/m. Il n'est pas ex¬clu qu'une exploitation provoquant peu à peu la migration des argilesaccroisse les possibilités. Mais à partir des pompages d'essais exécutésil apparaît nécessaire de descendre la pompe dans le forage entre 117 m

et 127 m de profondeur. Le calcaire présentant une excellente tenue, ilest possible d'envisager de descendre la pompe dans le trou nu. Une ex¬ploitation fournissant un débit de 300 à 400 m^/jour serait dans cesconditions envisageable. Mais seules les données nouvelles acquisesavec un pompage dans ces conditions permettront de fixer plus précisé¬ment le débit d'exploitation.

Enfin, en ce qui concerne la qualité, les conditions sontbonnes. Les analyses chimiques montrent que cette eau bicarbonatée cal¬cique et magnésienne est cliimiquement potable, et les 45 m de marnesau-dessus de l'aquifère assurent une protection suffisante contre lespollutions, permettant ainsi de distribuer de l'eau en toute sécuritésans imposer les contraintes des périmètres de protection.

RESUME

Afin d'alimenter en eau potable le nord du départementde Tarn-et-Garonne et plus particulièrement la ville de Caussade, laDirection Départementale de l'Agriculture a fait appel au Service Géo¬logique Régional Midi-Pyrénées du B.R.G.M. pour trouver des ressourcesnouvelles.

Un forage ayant pour objectif de capter l'aquifère captifprofond des calcaires karstifiés du Jurassique moyen et supérieur a étéexécuté à Montpezat-du-Quercy. Son implantation est basée sur une étudehydrogéologique préliminaire reposant elle-même sur des données géophy¬siques .

Le forage a traversé partiellement les formations du Juras¬sique moyen-supérieur, il a rencontré, après avoir traversé 45 m de marnesles calcaires du Callovien inférieur (le Callovien supérieur et l'Oxfor¬dien sont absents) et a été arrêté à 386 m dans le Bajocien (sans avoiratteint le mur imperméable du Toarcien), Plusieurs niveaux fissurés oukarstifiés ont été traversés presque entièrement dans le Bathonien su¬périeur (entre 91 et 216 m). Le niveau karstifié le plus important estsitué entre 135 et 151 m, mais tous ces niveaux sont partiellement rem¬plis d'argiles rouges.

Malgré des opérations de développement très poussées, ledébit spécifique reste faible entre 0,2 et 0,3 m'^/h/m. Il n'est pas ex¬clu qu'une exploitation provoquant peu à peu la migration des argilesaccroisse les possibilités. Mais à partir des pompages d'essais exécutésil apparaît nécessaire de descendre la pompe dans le forage entre 117 m

et 127 m de profondeur. Le calcaire présentant une excellente tenue, ilest possible d'envisager de descendre la pompe dans le trou nu. Une ex¬ploitation fournissant un débit de 300 à 400 m^/jour serait dans cesconditions envisageable. Mais seules les données nouvelles acquisesavec un pompage dans ces conditions permettront de fixer plus précisé¬ment le débit d'exploitation.

Enfin, en ce qui concerne la qualité, les conditions sontbonnes. Les analyses chimiques montrent que cette eau bicarbonatée cal¬cique et magnésienne est cliimiquement potable, et les 45 m de marnesau-dessus de l'aquifère assurent une protection suffisante contre lespollutions, permettant ainsi de distribuer de l'eau en toute sécuritésans imposer les contraintes des périmètres de protection.

TABLE DES MATIERES

1 - Introduction

2 - Déroulement des travaux

de productivité

Page

3 - Interprétation géologique 3

3.1 - Coupe géologique 3

3.2 - Opérations de développement et tests

Pompages d'essais de longue durée 5

4.1 - Phase de développement 5

4.2 - Essais de puits par pompage 6

4.3 - Pompage d'essai continu de 120 h à débitconstant 6

5 - Hydrochimie

6 - Conclusions

TABLE DES MATIERES

1 - Introduction

2 - Déroulement des travaux

de productivité

Page

3 - Interprétation géologique 3

3.1 - Coupe géologique 3

3.2 - Opérations de développement et tests

Pompages d'essais de longue durée 5

4.1 - Phase de développement 5

4.2 - Essais de puits par pompage 6

4.3 - Pompage d'essai continu de 120 h à débitconstant 6

5 - Hydrochimie

6 - Conclusions

TABLE DES PLANCHES

Coupes synoptiques du forage

Diagramme de pompage

Courbes de pompage

ANNEXES

Annexe 1 - Résultats d'analyses physico-chimiques

2 - Analyses chimiques - Diagramme semi-logarithmique

" 3 - Données brutes des pompages d'essais

TABLE DES PLANCHES

Coupes synoptiques du forage

Diagramme de pompage

Courbes de pompage

ANNEXES

Annexe 1 - Résultats d'analyses physico-chimiques

2 - Analyses chimiques - Diagramme semi-logarithmique

" 3 - Données brutes des pompages d'essais

1 - INTRODUCTION

Afin d'améliorer les conditions d'alimentation en eau dela commune de Caussade, la Direction Départementale de l'Agriculture deTarn-et-Garonne a décidé de faire appel à des ressources nouvelles. Cesdernières sont constituées par l'aquifère des paléokarsts jurassiques duQuercy Blanc, qui prolongent sous les dépôts molassiques tertiaires lesaquifères karstiques du Quercy.

Un débit de 1 500 m /jour environ est nécessaire pour ali¬menter toute la commune de Caussade. Mais compte tenu des installations déjàexistantes, un apport complémentaire de l'ordre de quelques centaines de m^par jour permettrait de satisfaire la demande en eau potable, d'autant plusqu'une eau de forage provenant d'une nappe profonde est indépendante desfluctuations saisonnières et à l'abri des pollutions.

L'aquifère à solliciter par forage est mal connu ; les seu¬les données disponibles sont celles provenant des campagnes de prospectionpétrolière. Aussi, avant d'entreprendre ce forage la D.D.A. de Tarn-et-Garonnea confié au B.R.G.M. une étude préliminaire qui a compris deux phases derecherches : l'exploitation des données géophysiques pétrolières et l'exé¬cution d'une campagne de données complémentaires. Cette étude a fait l'objetd'un rapport du B.R.G.M. remis en novembre 1976 : "Etudes préliminaires àdes captages d'eau par forage dans les calcaires jurassiques et crétacésdu Bas-Quercy (Tarn-et-Garonne)" par J-C. SOULE, rapport B.R.G.M. n° 76 SGN

491 MPY.

Pour l'exécution de ce captage, l'entreprise Intrafor--Cofor a été choisie après appel d'offre. Le B.R.G.M. a participé aux travauxde forage en exécutant les opérations suivantes : examens géologiques , dia¬graphies électriques et nucléaires, mesures pendant les tests et les pompa¬ges d'essais, analyses chimiques.

1 - INTRODUCTION

Afin d'améliorer les conditions d'alimentation en eau dela commune de Caussade, la Direction Départementale de l'Agriculture deTarn-et-Garonne a décidé de faire appel à des ressources nouvelles. Cesdernières sont constituées par l'aquifère des paléokarsts jurassiques duQuercy Blanc, qui prolongent sous les dépôts molassiques tertiaires lesaquifères karstiques du Quercy.

Un débit de 1 500 m /jour environ est nécessaire pour ali¬menter toute la commune de Caussade. Mais compte tenu des installations déjàexistantes, un apport complémentaire de l'ordre de quelques centaines de m^par jour permettrait de satisfaire la demande en eau potable, d'autant plusqu'une eau de forage provenant d'une nappe profonde est indépendante desfluctuations saisonnières et à l'abri des pollutions.

L'aquifère à solliciter par forage est mal connu ; les seu¬les données disponibles sont celles provenant des campagnes de prospectionpétrolière. Aussi, avant d'entreprendre ce forage la D.D.A. de Tarn-et-Garonnea confié au B.R.G.M. une étude préliminaire qui a compris deux phases derecherches : l'exploitation des données géophysiques pétrolières et l'exé¬cution d'une campagne de données complémentaires. Cette étude a fait l'objetd'un rapport du B.R.G.M. remis en novembre 1976 : "Etudes préliminaires àdes captages d'eau par forage dans les calcaires jurassiques et crétacésdu Bas-Quercy (Tarn-et-Garonne)" par J-C. SOULE, rapport B.R.G.M. n° 76 SGN

491 MPY.

Pour l'exécution de ce captage, l'entreprise Intrafor--Cofor a été choisie après appel d'offre. Le B.R.G.M. a participé aux travauxde forage en exécutant les opérations suivantes : examens géologiques , dia¬graphies électriques et nucléaires, mesures pendant les tests et les pompa¬ges d'essais, analyses chimiques.

2 - DEROULEMENT DES TRAVAUX

Après préparation d'une plate-forme sur l'emplacementretenu à la limite Sud de la commune de Montpezat-de-Quercy, l'entrepriseIntrafor-Cofor a terminé son installation le 24 avril 1978.

Les travaux se sont alors déroulés de la façon suivante ;

25 avril début de foration en 12" 1/4

- du 26 au 28 avril élargissement de 0 à 12 m en 23"mise en place et cimentation d'un tubagede 0 à 12 m en 18"

du 28 avril au 18 mai foration de 12 à 344 m en 8" 1/2

19 mai diagraphies (résistivité mono-électrode,polarisation spontanée, mini-latérolog,rayonnement gamma)

du 19 au 26 mai élargissement de 12 à 75 m en 12" 1/4mise en place d'un tubage 9" 5/8 etcimentation

du 26 au 30 mai reprise de la foration de 344 à 386 m

en 8" 1/2

du 30 mai au 15 juin

le 15 juin

opérations de développement et tests deproductivité

fin des travaux pour l'entreprise Intrafor-Cofor. Repli du matériel.

- du 22 août au 31 août pompages d'essais. Installation du matérielde pompage confiée à l'entreprise régionaleMAM - SOGAZAF

2 - DEROULEMENT DES TRAVAUX

Après préparation d'une plate-forme sur l'emplacementretenu à la limite Sud de la commune de Montpezat-de-Quercy, l'entrepriseIntrafor-Cofor a terminé son installation le 24 avril 1978.

Les travaux se sont alors déroulés de la façon suivante ;

25 avril début de foration en 12" 1/4

- du 26 au 28 avril élargissement de 0 à 12 m en 23"mise en place et cimentation d'un tubagede 0 à 12 m en 18"

du 28 avril au 18 mai foration de 12 à 344 m en 8" 1/2

19 mai diagraphies (résistivité mono-électrode,polarisation spontanée, mini-latérolog,rayonnement gamma)

du 19 au 26 mai élargissement de 12 à 75 m en 12" 1/4mise en place d'un tubage 9" 5/8 etcimentation

du 26 au 30 mai reprise de la foration de 344 à 386 m

en 8" 1/2

du 30 mai au 15 juin

le 15 juin

opérations de développement et tests deproductivité

fin des travaux pour l'entreprise Intrafor-Cofor. Repli du matériel.

- du 22 août au 31 août pompages d'essais. Installation du matérielde pompage confiée à l'entreprise régionaleMAM - SOGAZAF

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INTERPRETATION DES RESULTATS

3.1 - Coupe géologique

L'objectif fixé pour ce forage était d'atteindre et detraverser les couches de calcaires du Jurassique qui ont été karstifiéesaprès leur dépôt puis ont été recouvertes au cours du tertiaire par lesmarnes et calcaires molassiques.

Grâce à un examen détaillé de tous les échantillons re¬cueillis mètre par mètre, nous avons pu établir une coupe géologique quidécrit à la fois la lithologie et le degré de karstification. Ce.s descrip¬tions s'appuient également sur les vitesses d'avancement du forage , lespertes de boues et les diagraphies qui font nettement apparaître les cavi¬tés et les niveaux argileux. La coupe géologique qui figure sur la planche

1 fait la synthèse de ces informations.

Il est intéressant de noter que des zones fissurées etkarstifiées ont été rencontrées à diverses reprises. Le niveau karstifiéle plus important se situe entre 135 m et 151 m de profondeur. Au-dessuson rencontre des cavités entre 128 et 130 m, entre 114 et 116 m, et deuxniveaux fissurés entre 91 et 94 m, et entre 6Ó et 62 m.

Vers le bas, en-dessous des karstif ications on rencontre3 niveaux fissurés (183-187 m, 214-216 m et 377-379 m).

Cet ensemble de fissures et surtout la zone des cavitésentre 135 et 151 m de profondeur nous permet de penser que nous sommesbien en présence de paléokarsts développés. Mais la présence d'argilerouge dans ces cavités peut selon le degré de remplissage constituer unegêne pour l'écoulement. Cette argile a pu se déposer par précipitationdans les systèmes karstiques, elle a pu aussi être apportée par les dé¬pôts sidérollthlques qui recouvrent les calcaires et ont été traversésvers 45 m de profondeur.

Enfin, grâce à la détermination des fossiles recueillisil a été possible de dater les terrains. Cette datation est indiquée dansla colonne stratigraphie. La presque totalité de l'aquifère du Jurassiquemoyen a été donc traversée, cependant il manque au sommet la totalité del'Oxfordien et une grande partie du Callovien, qui ont été erodes. Enl'absence de Callovo-Oxfordien très favorable à la karstification c'estle Bathonien supérieur qui offre la zone la plus karstifiée.

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INTERPRETATION DES RESULTATS

3.1 - Coupe géologique

L'objectif fixé pour ce forage était d'atteindre et detraverser les couches de calcaires du Jurassique qui ont été karstifiéesaprès leur dépôt puis ont été recouvertes au cours du tertiaire par lesmarnes et calcaires molassiques.

Grâce à un examen détaillé de tous les échantillons re¬cueillis mètre par mètre, nous avons pu établir une coupe géologique quidécrit à la fois la lithologie et le degré de karstification. Ce.s descrip¬tions s'appuient également sur les vitesses d'avancement du forage , lespertes de boues et les diagraphies qui font nettement apparaître les cavi¬tés et les niveaux argileux. La coupe géologique qui figure sur la planche

1 fait la synthèse de ces informations.

Il est intéressant de noter que des zones fissurées etkarstifiées ont été rencontrées à diverses reprises. Le niveau karstifiéle plus important se situe entre 135 m et 151 m de profondeur. Au-dessuson rencontre des cavités entre 128 et 130 m, entre 114 et 116 m, et deuxniveaux fissurés entre 91 et 94 m, et entre 6Ó et 62 m.

Vers le bas, en-dessous des karstif ications on rencontre3 niveaux fissurés (183-187 m, 214-216 m et 377-379 m).

Cet ensemble de fissures et surtout la zone des cavitésentre 135 et 151 m de profondeur nous permet de penser que nous sommesbien en présence de paléokarsts développés. Mais la présence d'argilerouge dans ces cavités peut selon le degré de remplissage constituer unegêne pour l'écoulement. Cette argile a pu se déposer par précipitationdans les systèmes karstiques, elle a pu aussi être apportée par les dé¬pôts sidérollthlques qui recouvrent les calcaires et ont été traversésvers 45 m de profondeur.

Enfin, grâce à la détermination des fossiles recueillisil a été possible de dater les terrains. Cette datation est indiquée dansla colonne stratigraphie. La presque totalité de l'aquifère du Jurassiquemoyen a été donc traversée, cependant il manque au sommet la totalité del'Oxfordien et une grande partie du Callovien, qui ont été erodes. Enl'absence de Callovo-Oxfordien très favorable à la karstification c'estle Bathonien supérieur qui offre la zone la plus karstifiée.

- 4 -

Vers la base le Bajocien a été atteint mais non traversé, ce terrain estégalement très karstifiable mais nous ne savons que peu de choses des pos¬sibilités de karstification, a de telles profondeurs aux époques anté -tertiaires. Le mur de l'aquifère qui est formé par les argiles du Toarcienn'a pas été atteint.

3.2 - Opérations de développement et tests deproductivité

Après que le forage ait été tube jusqu'à 75 m, lesopérations de développement ont débuté le 30 mai 1978. Ces opérations onteu pour but de nettoyer le for age, c' est-à-dire de le débarrasser de laboue et également d'accroître la taille des fissures autour du forage enles débarrassant des dépôts argileux et en agrandissant les fentes par dis¬solution des calcaires. Toutes ces opérations se sont succédées de façonenchaînée, elles n'ont été entrecoupées que par de très brefs essais demesure de productivité, qui en fait peuvent être confondus avec les opéra¬tions de développement.

Ces opérations de développement ont débuté par un la¬vage et brossage du trou, puis ont continué par trois traitements à 1 ' hexa-métaphosphates de sodium alternant avec des pompages de nettoyage à 1' "air-lift". Ces traitements ont eu pour but d'attaquer le "cake" mis en placependant la foration ainsi que les argiles qui remplissent partiellement lescavités.

Afin de décolmater les fissures, une opération d'aiilift a forte pression et à gros débit a été exécutée. Pendant 48 heuresdix pompages exécutés par la société CIFAIR, par air-lift, ont été prati¬qués avec des insufflations à des profondeurs successives différentes com¬prises entre 125 et 361 m ; les débits d'air étaient de l'ordre de 24 m'^/mn.

Pendant ces pompages par air-lift les débits d'eau pom¬pés ont été en moyenne de l'ordre de 14 m /h pour les pompages continus deplusieurs heures. Lors des pompages par à coups d'importantes quantitésd'argiles rouges ont été retirées.

Ces pompages à l'air ont été complétés par une acidi¬fication à l'acide chlorhydrique cinq tonnes d'acide à 20° Baume ont étéenvoyées à 192 m de profondeur, le trou n'étant pas obturé en tête cetteopération a eu pour effet de provoquer un jaillissement énorme et brutaldouze minutes après le début de l'injection, entraînant ainsi un débourra¬ge supplémentaire.

- 4 -

Vers la base le Bajocien a été atteint mais non traversé, ce terrain estégalement très karstifiable mais nous ne savons que peu de choses des pos¬sibilités de karstification, a de telles profondeurs aux époques anté -tertiaires. Le mur de l'aquifère qui est formé par les argiles du Toarcienn'a pas été atteint.

3.2 - Opérations de développement et tests deproductivité

Après que le forage ait été tube jusqu'à 75 m, lesopérations de développement ont débuté le 30 mai 1978. Ces opérations onteu pour but de nettoyer le for age, c' est-à-dire de le débarrasser de laboue et également d'accroître la taille des fissures autour du forage enles débarrassant des dépôts argileux et en agrandissant les fentes par dis¬solution des calcaires. Toutes ces opérations se sont succédées de façonenchaînée, elles n'ont été entrecoupées que par de très brefs essais demesure de productivité, qui en fait peuvent être confondus avec les opéra¬tions de développement.

Ces opérations de développement ont débuté par un la¬vage et brossage du trou, puis ont continué par trois traitements à 1 ' hexa-métaphosphates de sodium alternant avec des pompages de nettoyage à 1' "air-lift". Ces traitements ont eu pour but d'attaquer le "cake" mis en placependant la foration ainsi que les argiles qui remplissent partiellement lescavités.

Afin de décolmater les fissures, une opération d'aiilift a forte pression et à gros débit a été exécutée. Pendant 48 heuresdix pompages exécutés par la société CIFAIR, par air-lift, ont été prati¬qués avec des insufflations à des profondeurs successives différentes com¬prises entre 125 et 361 m ; les débits d'air étaient de l'ordre de 24 m'^/mn.

Pendant ces pompages par air-lift les débits d'eau pom¬pés ont été en moyenne de l'ordre de 14 m /h pour les pompages continus deplusieurs heures. Lors des pompages par à coups d'importantes quantitésd'argiles rouges ont été retirées.

Ces pompages à l'air ont été complétés par une acidi¬fication à l'acide chlorhydrique cinq tonnes d'acide à 20° Baume ont étéenvoyées à 192 m de profondeur, le trou n'étant pas obturé en tête cetteopération a eu pour effet de provoquer un jaillissement énorme et brutaldouze minutes après le début de l'injection, entraînant ainsi un débourra¬ge supplémentaire.

Après ces phases de développement brutal des pompagespar air-lift à faible pression ont permis de contrôler le débit qui a étémesuré à 8,6 m /h pour 40 m de rabattement.

Afin d'améliorer le débit par élargissement des fis¬sures, une deuxième acidification a été exécutée. Un volume de l'ordrede 4 m"^ (correspondant à 5 tonnes d'acide chlorhidrique à 20° Baume) aété injecté dans le trou à 135 m de profondeur. Le forage étant ferméen tête, cette acidification a été exécutée sous pression (pression d'in¬jection maintenue à 21 bars pour un débit de 40 m^/h. Ceci ayant pour butde faire pénétrer l'acide le plus loin possible dans les fissures. Aprèscette acidification un pompage par air-lift a permis d'extraire les selsformés, il a été suivi par un pompage par pompe immergée.

La pompe a été descendue à 75 m de profondeur, et lesessais suivants ont été exécutés :

- 1er palier : durée 2 h, débit =3,6 m 'h, rabattement = 2,21 m

3- 2ème palier : durée 3 hl/4, débit = 14,4 m /h, rabattement = 30,45 m

(au bout de 2 heures de pompage, le rabattement étaitde 24,28 m)

3 3- 3ème palier : durée 24 h, débit 14,5 m /h (en fait 18 m /h en débutde pompage et 14,4 en fin de pompage). Le rabattementau bout de 24 h était de 60 m.

4 - POMPAGES D'ESSAIS DE LONGUE DUREE

Le 22 août 1978 un groupe électro-pompe immergé a

été descendu à 76,50 m de profondeur au niveau de l'aspiration (c'est-à-dire en grande partie dans le trou nu).

Compte tenu de l'arrêt prolongé (presque 2 mois), lepompage d'essais a été précédé d'une phase de développement. On peut dis¬tinguer trois phases successives :

4.1 - Phase_de_développement (planche 2), durant laquelle des périodesde pompage à des débits supérieurs à 30 m /h et des périodes d'arrêt sesont succédées.

Après ces phases de développement brutal des pompagespar air-lift à faible pression ont permis de contrôler le débit qui a étémesuré à 8,6 m /h pour 40 m de rabattement.

Afin d'améliorer le débit par élargissement des fis¬sures, une deuxième acidification a été exécutée. Un volume de l'ordrede 4 m"^ (correspondant à 5 tonnes d'acide chlorhidrique à 20° Baume) aété injecté dans le trou à 135 m de profondeur. Le forage étant ferméen tête, cette acidification a été exécutée sous pression (pression d'in¬jection maintenue à 21 bars pour un débit de 40 m^/h. Ceci ayant pour butde faire pénétrer l'acide le plus loin possible dans les fissures. Aprèscette acidification un pompage par air-lift a permis d'extraire les selsformés, il a été suivi par un pompage par pompe immergée.

La pompe a été descendue à 75 m de profondeur, et lesessais suivants ont été exécutés :

- 1er palier : durée 2 h, débit =3,6 m 'h, rabattement = 2,21 m

3- 2ème palier : durée 3 hl/4, débit = 14,4 m /h, rabattement = 30,45 m

(au bout de 2 heures de pompage, le rabattement étaitde 24,28 m)

3 3- 3ème palier : durée 24 h, débit 14,5 m /h (en fait 18 m /h en débutde pompage et 14,4 en fin de pompage). Le rabattementau bout de 24 h était de 60 m.

4 - POMPAGES D'ESSAIS DE LONGUE DUREE

Le 22 août 1978 un groupe électro-pompe immergé a

été descendu à 76,50 m de profondeur au niveau de l'aspiration (c'est-à-dire en grande partie dans le trou nu).

Compte tenu de l'arrêt prolongé (presque 2 mois), lepompage d'essais a été précédé d'une phase de développement. On peut dis¬tinguer trois phases successives :

4.1 - Phase_de_développement (planche 2), durant laquelle des périodesde pompage à des débits supérieurs à 30 m /h et des périodes d'arrêt sesont succédées.

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4.2 - Essais de puits par pompage en 4 paliers successifs de 1 heureavec arrêt inter paliers de 1 heure. Ce pompage a fourni les résultatssuivants :

o

- 1er palier : débit =8,3 m /h rabattement = 39,4 ra

3- 2ème palier : " = 9,9 m /h " = 39,6 m

3- 3ème palier : " = 12 m /h " = 45,8 m

3- 4ème palier : " = 12,8 m /h " = 49 m

Remargues : Ces pompages par paliers ont été fortement perturbés parles opérations de développement qui ont précédé. En effet l'aquifèrea été fortement déprimé et les courbes observées sont en fait la som¬me de deux courbes : celle qui correspond à l'abaissement du pompageen cours (palier de 1 heure) et celle due à la réaction de rééquili¬bre de toute la partie d'aquifère perturbée par 3 jours consécutifsde développement.

La courbe caractéristique qui peut être tracée n'est doncpas très précise (cf. planche 2), cependant il semblerait qu'auxdébits de pompages exécutés il n'y ait pas eu apparition de pertesde charges importantes, la courbe de relation rabattement-débitétant linéaire.

Mais en l'absence de mesures à des débits supérieurs à13 m /h, il serait très hasardeux d'extrapoler en prolongeant toutsimplement la droite obtenue.

4.3 - Pompage d'essai continu de 120_heures à débit constant

Après une interruption de pompage de 16 heures, le26 août 1978 à 8 heures a débuté un pompage continu de 120 heures (sansinterruption) qui s'est terminé le 31 août à 8 heures et a été suivi d'uneobservation de la remontée pendant 10 heures.

Les courbes de descente et de remontée tracées surla planche 3, représentent :

S = f (log *) pour la descenteS = f (log 1 + jtp) pour la remontée

trS = rabattement en mètret = temps depuis le début du pompage en secondestp = temps total du pompage en secondestr = temps de remontée depuis l'arrêt du pompage

- 6

4.2 - Essais de puits par pompage en 4 paliers successifs de 1 heureavec arrêt inter paliers de 1 heure. Ce pompage a fourni les résultatssuivants :

o

- 1er palier : débit =8,3 m /h rabattement = 39,4 ra

3- 2ème palier : " = 9,9 m /h " = 39,6 m

3- 3ème palier : " = 12 m /h " = 45,8 m

3- 4ème palier : " = 12,8 m /h " = 49 m

Remargues : Ces pompages par paliers ont été fortement perturbés parles opérations de développement qui ont précédé. En effet l'aquifèrea été fortement déprimé et les courbes observées sont en fait la som¬me de deux courbes : celle qui correspond à l'abaissement du pompageen cours (palier de 1 heure) et celle due à la réaction de rééquili¬bre de toute la partie d'aquifère perturbée par 3 jours consécutifsde développement.

La courbe caractéristique qui peut être tracée n'est doncpas très précise (cf. planche 2), cependant il semblerait qu'auxdébits de pompages exécutés il n'y ait pas eu apparition de pertesde charges importantes, la courbe de relation rabattement-débitétant linéaire.

Mais en l'absence de mesures à des débits supérieurs à13 m /h, il serait très hasardeux d'extrapoler en prolongeant toutsimplement la droite obtenue.

4.3 - Pompage d'essai continu de 120_heures à débit constant

Après une interruption de pompage de 16 heures, le26 août 1978 à 8 heures a débuté un pompage continu de 120 heures (sansinterruption) qui s'est terminé le 31 août à 8 heures et a été suivi d'uneobservation de la remontée pendant 10 heures.

Les courbes de descente et de remontée tracées surla planche 3, représentent :

S = f (log *) pour la descenteS = f (log 1 + jtp) pour la remontée

trS = rabattement en mètret = temps depuis le début du pompage en secondestp = temps total du pompage en secondestr = temps de remontée depuis l'arrêt du pompage

7 -

Sur ces courbes, trois droites peuvent être individua¬lisées pour la descente et deux pour la remontée. Bien qu'il s'agissed'écoulements en milieu fissuré (voire karstique), nous appliqueronspar analogie à un milieu poreux le calcul approximatif semi-logarithmi¬que de Jacob.

suivantes :

Les calculs de transmissivité donnent les valeurs

Descente

Remontée

T

T

T

T

T

2.

6.

9,

2,

,10-^

,10-^

,10-^

,6.10'5

2,m /s

2 ,

m /s2 ,

m /s

2,m /s

4.10 m /s

(de 400 à 7 000 secondes)

(de 15 000 à 60 000 secondes)

(de 80 OOO à 432 000 secondes)

(de 1 000 à 100)

(de 100 à 13)

Commentaires : La valeur de la transmissivité s'améliore dans le temps,ce qui apparaît nettement sur la courbe de descente formée detrois droites dont la pente de chaque nouvelle droite est infé¬rieure à celle de la précédente.

Cette tendance peut s'expliquer par un effet de drainan¬ce ou plus exactement par la sollicitation progressive, au furet à mesure de la propagation de la dépression, des niveaux kars¬tiques ou fissurés sous-jacents (en prenant pour hypothèse quele niveau qui débite le plus est formé par la zone karstifiéecomprise entre 135 et 151 m).

Il n'est pas exclu que cette tendance se continue dansle temps et que les rabattements tendent peu à peu vers une sta¬bilisation.

En effet, la propagation du rabattement peut atteindredes zones très karstifiées anciennes, puis actuelles dans lazone d'affleurement de ces calcaires, ce qui entraînerait alorsune réelle stabilisation du rabattement.

7 -

Sur ces courbes, trois droites peuvent être individua¬lisées pour la descente et deux pour la remontée. Bien qu'il s'agissed'écoulements en milieu fissuré (voire karstique), nous appliqueronspar analogie à un milieu poreux le calcul approximatif semi-logarithmi¬que de Jacob.

suivantes :

Les calculs de transmissivité donnent les valeurs

Descente

Remontée

T

T

T

T

T

2.

6.

9,

2,

,10-^

,10-^

,10-^

,6.10'5

2,m /s

2 ,

m /s2 ,

m /s

2,m /s

4.10 m /s

(de 400 à 7 000 secondes)

(de 15 000 à 60 000 secondes)

(de 80 OOO à 432 000 secondes)

(de 1 000 à 100)

(de 100 à 13)

Commentaires : La valeur de la transmissivité s'améliore dans le temps,ce qui apparaît nettement sur la courbe de descente formée detrois droites dont la pente de chaque nouvelle droite est infé¬rieure à celle de la précédente.

Cette tendance peut s'expliquer par un effet de drainan¬ce ou plus exactement par la sollicitation progressive, au furet à mesure de la propagation de la dépression, des niveaux kars¬tiques ou fissurés sous-jacents (en prenant pour hypothèse quele niveau qui débite le plus est formé par la zone karstifiéecomprise entre 135 et 151 m).

Il n'est pas exclu que cette tendance se continue dansle temps et que les rabattements tendent peu à peu vers une sta¬bilisation.

En effet, la propagation du rabattement peut atteindredes zones très karstifiées anciennes, puis actuelles dans lazone d'affleurement de ces calcaires, ce qui entraînerait alorsune réelle stabilisation du rabattement.

5 - HYDROCHIMIE

Pendant le développement et les différentes opérationsde pompage, nous avons surveillé l'évolution de la qualité des eaux enmesurant la résistivité et la température. On a ainsi pu noter une évo¬lution de la résistivité qui traduit le nettoyage du forage, au débutl'eau était très chargée en sels, et vers la fin la minéralisation adiminué pour se stabiliser vers 16 00 ohms/cm à 20° C.

La valeur de la température a toujours été compriseentre 17,2 et 17,5° C, vers la fin du pompage de 10 jours elle s'eststabilisée entre 17,4 et 17,5° C. Il s'agit de la température de l'eauà la sortie du forage et non pas de mesures in situ.

Ces mesures de terrain ont été complétées par des ana¬lyses physico-chimiques effectuées en laboratoire. Un premier prélève¬ment d'échantillons a été effectué le 15 juin après 24 heures de pompage,et un second a été effectué le 30 août 1978 après 10 jours de pompage.Les résultats sont fournis en annexe sous forme de tableau, et sous for¬me de diagramme semi-logarithmique. Les diagrammes montrent que pour lepremier échantillon la teneur en Cl et Ca"*""*" est élevée, ceci provientd'un résidu des traitements à l'acide chlorhydrique. Aussi, seul le se¬cond échantillon (du 30 août) sera considéré comme représentatif de laqualité de l'eau.

Cette eau de minéralisation moyenne peut être classéedans les eaux bicarbonatées calciques et magnésiennes (secondairementchlorurées sodiques). Le titre hydrotimétrique de 24,50 correspond àune eau moyennement dure, et la teneur pour les ions majeurs est tou¬jours dans les normes de potabilité. En plus des éléments majeurs, nousavons dosé l'ion PO ainsi que le fluor, le fer et le manganèse ; lephosphate et le fluor sont présents à des doses acceptables pour lapotabilité, le fer et le manganèse n'existent qu'à l'état de traces.

Compte tenu des dosages qui ont été exécutés, l'eaude ce forage peut être considérée comme chimiquement potable. Ces do¬sages correspondent aux éléments les plus fréquemment rencontrés.

Un bilan chimique plus complet et une analyse bactério¬logique devront être effectués avant la mise en exploitation.

5 - HYDROCHIMIE

Pendant le développement et les différentes opérationsde pompage, nous avons surveillé l'évolution de la qualité des eaux enmesurant la résistivité et la température. On a ainsi pu noter une évo¬lution de la résistivité qui traduit le nettoyage du forage, au débutl'eau était très chargée en sels, et vers la fin la minéralisation adiminué pour se stabiliser vers 16 00 ohms/cm à 20° C.

La valeur de la température a toujours été compriseentre 17,2 et 17,5° C, vers la fin du pompage de 10 jours elle s'eststabilisée entre 17,4 et 17,5° C. Il s'agit de la température de l'eauà la sortie du forage et non pas de mesures in situ.

Ces mesures de terrain ont été complétées par des ana¬lyses physico-chimiques effectuées en laboratoire. Un premier prélève¬ment d'échantillons a été effectué le 15 juin après 24 heures de pompage,et un second a été effectué le 30 août 1978 après 10 jours de pompage.Les résultats sont fournis en annexe sous forme de tableau, et sous for¬me de diagramme semi-logarithmique. Les diagrammes montrent que pour lepremier échantillon la teneur en Cl et Ca"*""*" est élevée, ceci provientd'un résidu des traitements à l'acide chlorhydrique. Aussi, seul le se¬cond échantillon (du 30 août) sera considéré comme représentatif de laqualité de l'eau.

Cette eau de minéralisation moyenne peut être classéedans les eaux bicarbonatées calciques et magnésiennes (secondairementchlorurées sodiques). Le titre hydrotimétrique de 24,50 correspond àune eau moyennement dure, et la teneur pour les ions majeurs est tou¬jours dans les normes de potabilité. En plus des éléments majeurs, nousavons dosé l'ion PO ainsi que le fluor, le fer et le manganèse ; lephosphate et le fluor sont présents à des doses acceptables pour lapotabilité, le fer et le manganèse n'existent qu'à l'état de traces.

Compte tenu des dosages qui ont été exécutés, l'eaude ce forage peut être considérée comme chimiquement potable. Ces do¬sages correspondent aux éléments les plus fréquemment rencontrés.

Un bilan chimique plus complet et une analyse bactério¬logique devront être effectués avant la mise en exploitation.

CONCLUS IONS

Le forage de Montpezat-de-Quercy avait pour objectifde reconnaître et exploiter l'aquifère karstique captif profond duJurassique moyen-supérieur. Cet aquifère est limité au mur par lesargiles et marnes du Toarcien (non atteint dans ce forage) et au toitpar les calcaires marneux semi-perméables du Kimméridgien ou plus fré¬quemment par les marnes molassiques tertiaires, car le Kimméridgien aété érodé dans ce secteur.

Après avoir traversé les molasses tertiaires le foragea rencontré directement le Callovien inférieur et a été arrête dans leBajocien. L'absence de Callovo-Oxfordien est un élément défavorable caril est souvent plus karstifié que le Bathonien.

3Cependant, le faible débit obtenu 13 m /h pour 50 m

de rabattement au bout d'une heure n'est pas dû à l'absence de karsti¬fication mais à la présence de remplissage argileux dans ces karsts.Le pompage continu de 10 jours (58 m de rabattement après 10 jours depompage à 12 m /h), montre qu'un effet de drainance apparaît et permetd'espérer une alimentation qui viendrait rééquilibrer le pompage,

3La dernière pente obtenue, qui avec un débit de 12 m /hen continu conduirait à 75 m de rabattement au bout d'un an de pompageet à 80 m au bout de 3 ans n'est pas nécessairement celle qui se conti¬nuera. Compte tenu du contexte hydrogéologique connu il est vraisembla¬ble que des pentes moins fortes apparaîtront en prolongeant le pompage,conduisant à terme à une stabilisation du niveau par création d'un nou¬vel état d'équilibre hydraulique,

3Tout pompage à un débit supérieur à 12 m /h provoqueraune translation des courbes de descente vers le bas. Les pompages parpaliers destinés à tester le forage n'ont pas pu dépasser 13 m^'/h (àcause de la trop faible profondeur de la pompe). Ils ont montré quejusqu'à ce débit là le rabattement était directement proportionnel audébit. En l'absence de mesures, il est hasardeux d'extrapoler cettedroite pour connaître le rabattement pour des débits de 15 ou 20 m /h.

En pratique, il ne nous paraît pas déraisonnable depenser qu'une fjompe descendue juste au-dessus des niveaux karstifiés,c'est-à-dire à 130 m de profondeur, donnerait des débits de l'ordre de15 m /h ou davantage en pompage continu (soit 360 m"^/jour ou davantage).

CONCLUS IONS

Le forage de Montpezat-de-Quercy avait pour objectifde reconnaître et exploiter l'aquifère karstique captif profond duJurassique moyen-supérieur. Cet aquifère est limité au mur par lesargiles et marnes du Toarcien (non atteint dans ce forage) et au toitpar les calcaires marneux semi-perméables du Kimméridgien ou plus fré¬quemment par les marnes molassiques tertiaires, car le Kimméridgien aété érodé dans ce secteur.

Après avoir traversé les molasses tertiaires le foragea rencontré directement le Callovien inférieur et a été arrête dans leBajocien. L'absence de Callovo-Oxfordien est un élément défavorable caril est souvent plus karstifié que le Bathonien.

3Cependant, le faible débit obtenu 13 m /h pour 50 m

de rabattement au bout d'une heure n'est pas dû à l'absence de karsti¬fication mais à la présence de remplissage argileux dans ces karsts.Le pompage continu de 10 jours (58 m de rabattement après 10 jours depompage à 12 m /h), montre qu'un effet de drainance apparaît et permetd'espérer une alimentation qui viendrait rééquilibrer le pompage,

3La dernière pente obtenue, qui avec un débit de 12 m /hen continu conduirait à 75 m de rabattement au bout d'un an de pompageet à 80 m au bout de 3 ans n'est pas nécessairement celle qui se conti¬nuera. Compte tenu du contexte hydrogéologique connu il est vraisembla¬ble que des pentes moins fortes apparaîtront en prolongeant le pompage,conduisant à terme à une stabilisation du niveau par création d'un nou¬vel état d'équilibre hydraulique,

3Tout pompage à un débit supérieur à 12 m /h provoqueraune translation des courbes de descente vers le bas. Les pompages parpaliers destinés à tester le forage n'ont pas pu dépasser 13 m^'/h (àcause de la trop faible profondeur de la pompe). Ils ont montré quejusqu'à ce débit là le rabattement était directement proportionnel audébit. En l'absence de mesures, il est hasardeux d'extrapoler cettedroite pour connaître le rabattement pour des débits de 15 ou 20 m /h.

En pratique, il ne nous paraît pas déraisonnable depenser qu'une fjompe descendue juste au-dessus des niveaux karstifiés,c'est-à-dire à 130 m de profondeur, donnerait des débits de l'ordre de15 m /h ou davantage en pompage continu (soit 360 m"^/jour ou davantage).

10

Aussi nous préconisons de descendre une pompe entre117 et 127 m de profondeur. Cette zone est formée par un calcairemassif, et aucune cavité importante ne se trouve au-dessus. Ainsi,bien que le forage ne soit pas tube au delà de 75 m, les opérationsde développement ont montré que le trou avait une tenue suffisantepour permettre d'y descendre une pompe (un carénage de la pompe sup¬primant les aspérités devrait faciliter les manoeuvres de mise enplace et de retrait éventuel). En envisageant un niveau dynamique à117 m, c'est-à-dire avec un rabattement de 108 m, il est vraisemblablequ'un pompage continu de l'ordre de 300 à 400 m3/jour sera possiblependant de nombreuses années. Mais seules les données nouvelles four¬nies par un pompage dans ces conditions permettront de préciser ledébit d'exploitation.

Quant à la qualité de l'eau, il est intéressant denoter que la composition chimique en éléments majeurs et éléments lesplus fréquents en fait une eau de bonne qualité pour l'alimentationhumaine. Sa température de l'ordre de 17,5° C à la sortie du foragene pose pas de problème de refroidissement. La température s'abaisse¬ra suffisamment dans le réseau de distribution. Enfin il ne faut pasoublier que cet aquifère est recouvert au droit du forage par 45 m demarnes molassiques qui assurent sa protection contre les pollutions desurface, libérant de ce fait le captage des contraintes des périmètresde protection. Il sera seulement nécessaire de protéger la tête du fo¬rage pour éviter toute contamination directe de l'eau.

Toulouse, le 16 octobre 1978

J-C. SOULEIngénieur Hydrogéologue

au Service Géologique Régional Midi-Pyrénf'*,-,-

10

Aussi nous préconisons de descendre une pompe entre117 et 127 m de profondeur. Cette zone est formée par un calcairemassif, et aucune cavité importante ne se trouve au-dessus. Ainsi,bien que le forage ne soit pas tube au delà de 75 m, les opérationsde développement ont montré que le trou avait une tenue suffisantepour permettre d'y descendre une pompe (un carénage de la pompe sup¬primant les aspérités devrait faciliter les manoeuvres de mise enplace et de retrait éventuel). En envisageant un niveau dynamique à117 m, c'est-à-dire avec un rabattement de 108 m, il est vraisemblablequ'un pompage continu de l'ordre de 300 à 400 m3/jour sera possiblependant de nombreuses années. Mais seules les données nouvelles four¬nies par un pompage dans ces conditions permettront de préciser ledébit d'exploitation.

Quant à la qualité de l'eau, il est intéressant denoter que la composition chimique en éléments majeurs et éléments lesplus fréquents en fait une eau de bonne qualité pour l'alimentationhumaine. Sa température de l'ordre de 17,5° C à la sortie du foragene pose pas de problème de refroidissement. La température s'abaisse¬ra suffisamment dans le réseau de distribution. Enfin il ne faut pasoublier que cet aquifère est recouvert au droit du forage par 45 m demarnes molassiques qui assurent sa protection contre les pollutions desurface, libérant de ce fait le captage des contraintes des périmètresde protection. Il sera seulement nécessaire de protéger la tête du fo¬rage pour éviter toute contamination directe de l'eau.

Toulouse, le 16 octobre 1978

J-C. SOULEIngénieur Hydrogéologue

au Service Géologique Régional Midi-Pyrénf'*,-,-

ANNEXESANNEXES

Annexe 1

ANALYSES CHIMIQUES

FORAGE DE MONTPEZAT DE QUERCY

N° Ech. :

1

2

N° Ech :

1

2

N° Ech. :

1

2

N° Ech. :

1

2

pH

7,3

7,5

Ca (mg/l)

112,6

54,0

HCO3-

366

329

Po/

T H

41,40

24,50

Mg (mg/l)

31,8

26,4

Cl" (mg/l)

136

52

(mg/l)

0.7

0,3

/ à 20° (ol

1091

1662

Na (mg/l)

58,6

57,3

SO^" (mg/l)

32

30

F (mg/l)

0,56

im/cm) ré si

K (rag/1)

3,6

3,4

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10,5

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du sec (rag/1)

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430

Bilan

10,88

7,44

Bilan

10,88

7,65

Mn ( rag/ 1 )

<0,01

Ech. n° 1 prélevé après 24 heures de pompage le 15 juin 1978

Ech. n° 2 prélevé après 10 jours de pompage le 30 août 1978

Annexe 1

ANALYSES CHIMIQUES

FORAGE DE MONTPEZAT DE QUERCY

N° Ech. :

1

2

N° Ech :

1

2

N° Ech. :

1

2

N° Ech. :

1

2

pH

7,3

7,5

Ca (mg/l)

112,6

54,0

HCO3-

366

329

Po/

T H

41,40

24,50

Mg (mg/l)

31,8

26,4

Cl" (mg/l)

136

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0.7

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1091

1662

Na (mg/l)

58,6

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K (rag/1)

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Bilan

10,88

7,44

Bilan

10,88

7,65

Mn ( rag/ 1 )

<0,01

Ech. n° 1 prélevé après 24 heures de pompage le 15 juin 1978

Ech. n° 2 prélevé après 10 jours de pompage le 30 août 1978

Annexe 2

3.R.G M .

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