Embed Size (px)
Citation preview
SYNDICAT DES EAUX DU NORD CARAÏBE
DIRECTION DÉPARTEMENTALE DE L'AGRICULTURE
,. DE LA MARTINIQUE
RECHERCHE D'EAU SOUTERRAINE
A SAINT- PIERRE
Martinique
RÉSULTATS DE LA CAMPAGNE DE GÉOPHYSIQUE ET
DU SONDAGE DE RECONNAISSANCE
par
Ch. PAULIN
collaboration G. RIONDY
BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES
B.P. 6009 - 45060 Orléans Cedex-Tél. (38) 63-80-01
S.G.R. DES ANTILLES ET DE LA GUYANE
0, SOO km, Routa de Didier Z.l,. de Jarry - voie n" 2 Citó Robard
B.P. 391 B.P, 894 O.P. 552
97204 Fort-de-ri-ance Cedex 67175 Pointe - à- Pitra. 97305 Cayenne
MAfîïiMîQUE ïgI. 71-88-03 GUADELOUi'E T¿l. 26- ca-.-ia GUVAWt- TOI. 31 05- 2-1
4 ANT 001 JANVIER 1984
B. R. G. M.
Service Géologique Régional
des Antilles et de la Guyane
Syndicat des Eaux du Nord Caraïbe
Direction Départementale de TAgri'
culture de la Martinique.
Recherche d'eau souterraine à Saint-Pierre - Martinique
Résultats de la campagne de géophysique et du
sondage de reconnaissance
Par
Ch. PAULI.N
Collaboration G. RIONDY
RAPPORT B.R.G.M. 84. ANT. 001
J.inviar r¿u4
RESUME
A la demande de la Direction départementale de l'Agriculture de la
Martinique agissant pour le compte du Syndicat Kord Caraïbe, le Service géo¬
logique régional du Bureau de Recherches Géologiques et Minières a procédé
à une recherche d'eau souterraine au .Jord de St Pierre, pour pallier le dé¬
ficit croissant d'alimentation en eau potable.
Un premier sondage de reconnaissance avait montré en juin 1983
l'existence d'une nappe d'eau souterraine de grande importance coulant au
sein des formations pyroclastiques de nuées ardentes de la coulée quartier
La Montagne (rapport B.R.G.M. 83. MQE. 033).
Dans le souci de se rapprocher du réservoir et diminuer le coût
de la mise en fonctionnement d'une unité de production, nous avens préala¬
blement à l'exécution d'un deuxième forage de reconnaissance procédé à la
mise en eeuvre d'une campagne géophysique par sondages électriques. Cette
campagne, étalonnée sur le premier forage, a montré en profondeur la con¬
tinuité de la couche productrice. Nous avons alors décidé d'exécuter le
deuxième forage.
Le forage 2, bien que moins productif que le forage 1, 5 m3/h.m
de rabattement au lieu de 14 m3/h.m, permet d'envisager la création d'un
forage d'exploitation des eaux de la nappe à proximité du réservoir. Les
caractéristiques du forage sont les suivantes :
- profondeur ouvrage : 70 m
- diamètre ouvrage : 350 mm
- équipement : Johnson série Irrigator 14"
43 mètres de tube plein
25 mètres de crépine
1 mètre de saLot
La composition granulométriqus de la formation permet Tauto-
développement du forage. Il n'est donc pas nécessaire de procéder ü la mise
en place d'un massif de gravier. Le dâveloppernent du forage se poursuivra
jusqu'à ce que Ton ne note plus des venues de sable.
TABLE DES MATIERES
I. Introduction
II. Cadre géologique, géophysique et hydrogéologique
III. Tra.vaux exécutés
111.1 - De 1979 à 1980
111. 2 - En 1983.
IV. Campagne géophysique
IV.l - Généralités
IV. 2 - Résultats
V. Réalisation du forage de reconnaissance SP.2 et raise en oeuvre
"3ês essais pour l'obtention des paramètres hydrauliques de 1 aquifère
V.1 - Exécution du forage SP.2
V.2 - Pompages d'essai
VI. Caractéristiques techniques et dimensionnement du forage d'exploitation
VI.l - Echantillonnage et analyse granulométrique de la couche
aquifère
VI. 2 - Choix des conditions de captage
VI. 3 - Choix de l'équipement et du dimensionnement de l'ouvrage
définitif.
VII. Conclusion générale.
FIGURES DANS LE TEXTE
Figure 1 - Plan de situation des travaux de sondages mécaniques
exécutés de 1979 à 1983
échelle 1/20.000
Figure 2 - Coupe lithologique et technique du forage SP.l
échelle 1/500 - 1167 - 29
Figure 3 - Implantation des sondages électriques - raission 1978 et 1983
échelle 1/20.000
Figure 4 - Dispositif d'un sondage électrique
Figure 5 - Coupe géophysique interprétative des sondages électriques
mission 1978
échelle horizontale 1/5.000
échelle verticale 1/2.000
Figure 6 - Coupe géophysique Interprétative des sondages électriques
mission 1983
échelle horizontale 1/5.000
échelle verticale 1/2.000
Figure 7 - Coupe lithologique et technique du forage SP.2
échelle 1/500 - 1167 - 30
Figure 3 - Analyse granulométrique sur échantillon prélevé entre - 58 et
- 61 m de profondeur sur forage SP.2
Figure 9 - Courbe caractéristique du forage SP.2
Figure 10 - Courbe de descente du forage SP.2
Figure 11 - Courbe de remontée du foraga SP.2
I. INTRODUCTION
A la demande de la Direction Départementale de l'Agriculture de
la Martinique agissant pour le compte du Syndicat des Eaux de la Région
Nord Caraïbe, le Service géologique régional du Bureau de Recherches géo¬
logiques et minières a procédé à une recherche d'eau souterraine dans le
secteur Nord de Saint-Pierre afin de pallier le déficit croissant de la
production d'eau potable.
Partant des résultats acquis sur le forage de reconnaissance SP.l
implanté dans la même coulée de cendres et pyroclastes, nous avons mis en
oeuvre une campagne de prospection géophysique afin de s'assurer de la con¬
tinuité en profondeur des couches géologiques, ensuite nous avons reconnu
les caractéristiques hydrauliques de la couche aquifère en réalisant un deu¬
xième forage.
Le présent rapport rend compte des travaux réalisés dans le cadre
de cette recherche d'eau souterraine.
II. CADRE GEOLOGIQUE, GEOGRAPHIQUE ET HYDROGEOLOGIQUE
volcanique de la montagne Pelée s'est agrandi depuis
son origine par des éruptions successives à partir d'un conduit central
que nous situons à l'aplomb du somraet actuel du volcan.
Les matériaux émis, composés principalement de brèches de raaté¬
riaux incandescents : nuées ardentes, remplirent d'abord les vallées de
l'époque. Ces vallées, radiales par rapport au volcan, canalisèrent les
matériaux érais et facilitèrent l'accumulation dans les basses vallées de
grandes épaisseurs. Ces produits émis sont très perraéables et sont le
siège de circulation importante des eaux souterraines. Celles-ci sont di¬
rectement alimentées par les fortes précipitations qui tombent sur le som¬
met du massif. Après transfert au sein des aquifères, les nappes s'écou¬
lent et le débit d'échange avec la mer est iraportant.
Le nivellement du forage SP.l et la restitution exacte de la
cote de la nappe au droit de celui-ci (+ 15 m NGM) permet d'estimer la pente
hydraulique de la nappe à 2 %. Une telle pente se traduit au contact eau
douce / eau salée par un interface pratiquement sub-vertical en raison du
fort débit de la nappe en direction de la mer. La pente hydraulique ainsi
estimée est analogue à celle mesurée entre les piézomètres 1 et 2 exécutés
en 1980 à Fend Corré, au Nord de la rivière des Pères (figure 1).
B. R. G. M.
RECHERCHE D'EAU SOUTERRAINE A SAINT-PIERRE( Martinique )
PLAN DE SITUATION DES TRAVAUX DE SONDAGESMÉCANIQUES EXÉCUTÉS DE 1979 à 1983
ÉCHELLE 1 /20000
• Á ¿ t i-'&~ . \ l . . - * - • • - ; • : - • • • . . • - • A . • - , - - * • • ^ • - • - r t + • - - = » ^ ( . . " •• • ^ ! - *
•Jf*"". *""v"7^^5 " . **¿ *:-*/: ••
L É G E N D E
-(> Sondage réalisé en 1979
<> Sondage réalisé en 1983 '.^•^r.. ' tV^vj
!^»V;r--:?r;: . . .>;^.-:: . 'fsf/ijS^lA iWIniiilinnft.v X. . . . . \F**-'• • -
FIGURE 1 SA ANT 001
III. TRAVAUX EXECUTES
m.l De 1979 à 1980
Au cours de ces deux années le Service géologique régional a procédé
peur le compte de la Direction départementale de l'Agriculture et pour l'Eta
blissement public régional de
velles en eau souterraine sur
tre St Pierre et
recherche.
la Martinique à une recherche de ressources nou-
Tenserable de l'île. Le secteur Nord Caraïbe en-
l'anse Céron faisait partie intégrante de cette raission de
Les résultats obtenus furent encourageants et montrèrent l'existence
de nappes d'eau importantes circulant au sein des formations pyroclastiques
de nuées ardentes raises en place par le volcan de la montagne Pelée.
X
X X
III. 2 En 1983
a) Les recherches en 1979-1980 nous avaient amené à prospecter par géophysi¬
que la bordure nord de la coulée quartier La Montagne située entre les ri¬
vières des Pères et Roxelane. Cette carapagne géophysique avait raontre l'ex
l'existence d'une épaisse formation résistante intermédiaire à 600-7000 fim
entre des fermations de surface très résistantes à 1000 ohm.m et un substrc
tum à 150 ohm.m.
Le forage SP.l exécuté en mai-juin 1983 en destructif n'a pas permis de le¬
ver une coupe géologique précise. Nous avons pu, tout au plus, enregistrer
la présence ou non de blocs intercalés dans des niveaux sablo-ponceux don¬
nant au passage de l'outil un sable plus ou raoins grossier (figure 2).
Les essais d'eau réalisés le 14 juin, bien que de courte durée ont suffi
peur déterrainer les caractéristiques de l'aquifère. La transmissivité est
de 2 . 10"3 m2/s, la pente de la nappe de 2 °^ et le débit spécifique peurle forage considéré, en l'absence de toute perte de charge de 14 m3/h.ra de
rabatteraent.
t
DEPT: 972 COMMUNE: SAINT PIERRE
de La Galère - Forage S
ie par : B.R.G.M.
Indice de
classemi
Oétignatlon : Quartier
Coupe au ; 1/500 établit
PI
interprétée par
.Vm I 1167 iZZi IF
x = 695.M Y = 1631.95
B.R.G.M. ' Z sol = 57
Demi coup*
technique
ftr^yiiO
I
Tubl3mm
PVC
For{>r'200
PVC crtpifl nh 3fnm
\\ Groli er»
Nappes &
plan d'eau
Ujoe.83
recup.
%
Profon
deur
Nb
coups
22.0
36.0
42.0
63.0
FIGURE 2
Coupe-
:.' ... < v'.
: '. * 1*. '
. .t.i ../ 1
/. ".v»,
. .; .' * ^'..- .''
iA'Âi,'. :-'-'V<
r-A'X.-' '
-
:-'rr-:^
Ml
. ^J.-Z. ..' '.
'vA'.'cs.
W
DESCRIPTION GÉOLOGIQUE Stratigrapnie
ponce grise donnant du sable moyen à gros'
sier au passage de l'outil
brèche ponceuse dure à l'avancement (don¬
ne un sable grossier)
perte totale d'eau à 36 m de profondeur
coulée ponceuse avec présence de blocs.
Exécuté par la SIF Bachy du 27 Mai 83
au 14 Juin 83
84 ANT 001
b) Dans le but de rainimiser le coût des travaux de mise en place des canalisa¬
tions et des installations annexes nécessaires à l'exploitation du forage
définitif d'une part et de se rapprocher d'autre part du réservoir tout en
reconnaissant par sondage Taxe de la coulée qui pourrait être Taxe drai¬
nant majeur de la coulée, nous avons mis en oeuvre une campagne de géophysi¬
que complémentaire avant l'exécution du forage SP.2.
IV. CAMPAGNE GEOPHYSIQUE
IV.l - Généralités
a) But
La campagne géophysique par réalisation de sondages électriques avait
pour but de s'assurer de la continuité des couches en deçà de la coulée du quar¬
tier la Montagne avant de passer à l'exécution du deuxième sondage de reconnais¬
sance. Cette prospection, à moindre coût, aurait permis de déceler toute remon¬
tée du socle andésitique du morne Jacob, décalé le long de la rivière Roxelane
par un gigantesque accident coupant l'île de part en part et passant par Ajoupa
Bouillon.
b) Statistiques
Les travaux sur le terrain se sont déroulés les 22 et 23 octobre 1983.
Au total 7 sondages électriques furent réalisés. Nous nous sommes recalés sur
la coupe géophysique de 1978 à la hauteur du forage SP.l, et avons tracé un pro¬
fil orienté E.SE - W.NW passant par le forage SP.l et le réservoir à + 70 NGM
(figure 3).
Les lignes de courant AB compris entre 400 et 600 mètres ont permis
une investigation de 100 à 150 m, jusqu'à recoupement du substratum à 150 ohm.m.
c) Personnel et matériel
Au cours de la mission 1983, l'équipe de terrain était composée :
- d'un ingénier du B.R.G.M.
- de trois manoeuvres
et le matériel de :
- un résistivimètre BRGM RUE/4 en courant alternatif et continu
- un véhicule de terrain de marque Renault
- de bobines, piquets, marteaux, pinces, etc..
/
B. R. G. M.
RECHERCHE 0*EAU SOUTERRAINE A SAINT-PIERRE
(Martinique )
IMPLANTATION DES SONDAGES ÉLECTRIQUES
É C H E L L E 1 / 2Û0Q0
: ) . ' "• ( . . ™ & • > , •. : " : . ^ -¿232° / • . • ° • !• • . - • ^ - " • - . - - .• • \ S " I o
• , -¿\J J -
t
L E G E N D E
Sondage électrique et sonnuméro réalisé en 1978
Sondage électrique et sonnuméro réalisé en 1983
FIGURE 3
jr-
#4 ANT. 001
d) Procédure
Les mesures ont été exécutées avec le résistivimètre RUE 4 en courant
continu. La prospection a été faite par sondages électriques, bien adaptée à
1 'hydrogéologie.
e) Principe de la méthode
Nous rappelons brièvement le principe de la méthode mise en oeuvre.
La prospection électrique du sous-sol est basée sur la mesure de la ré¬
sistance opposée par le terrain du courant électrique. On envole dans le sol un
courant d'intensité I par des électrodes A et B, la différence de potentiel Av
est mesurée entre les électrodes M et N.
L'expérience montre que la presque totalité des filets de courant est lo¬
calisée dans le parallélépipède de dimensions.
3/2 AB x 1/2 AB x AB/4
Si le sous-sol est homogène, la mesure de V, I et les dimensions de quadripole
AMNB nous donneraient la résistivité du terrain compris dans le parallélépipède
hachuré (fig. 4a), qui est intéressé par la mesure, soit :
AB ABMN X -r X -r
2 4
Comme le terrain n'est pas homogène, lorsque la profondeur d'Investigation aug¬
mente, nous obtenons une résistivité apparente qui est fonction de la réparti¬
tion des résistivités des terrains compris dans le parallélépipède.
Le sondage électrique est une procédure utilisée pour étudier la va¬
riation de la résistivité apparente avec la profondeur. On utilise de préfé¬
rence le dispositif quadripole SCHLUMBERGER. En écartant progressivement les élec¬
trodes A et B, la profondeur d'investigation augmente. On mesure ainsi la résis¬
tivité apparente d'un volume de profondeur croissante. Ce procédé permet, en com¬
parant la courbe des résistivités apparentes mesurées en fonction de la profondeur
à des courbes calculées, d'obtenir une coupe dont la précision dépend du contraste
des résistivités. Il convient de noter que Ton mesure non pas la résistivité des
terrains à une profondeur déterminée, mais la résistivité apparente d'une tranche
de terrain depuis la surface jusqu'à une certaine profondeur (fig.4b).
Il est donc nécessaire pour l'interprétation des sondages électriques,
d'utiliser soit des abaques calculés à partir de dispositifs théoriques de ter¬
rain, ou mieux des programmes informatiques.
Précisons enfin que l'interprétation des sondages électriques suppose
un milieu à couches homogènes, sub-horizontales d'une part et d'autre part unterrain défini par sa résistivité ne correspond pas nécessairement à la même unité
géologique.
.../...
SONDAGE ELECTRIQUE
*)
b)
^^^^P^^
Schéma du quodripôle de mesure AB - MN
FIGURE 494 ANT 001
- 7 -
X
X X
IV.2 - B||yl|iî|
L'interprétation des courbes de résistivité a été faite au Service
géologique régional des Antilles et de la Guyane. Les premiers résultats ont
fait l'objet d'une lettre transmise à la D.D.A, peur la suite des opérations.
Nous reprenons ici les détails des résultats obtenus.
Lés courbes de résistivité apparente obtenues aussi bien en 1978 qu'en
1983 ont toute la même allure, avec une chute marquée plus ou moins tôt
en fin de sondage. Cette chute, Indique la présence du niveau à 150 ohm.mconstituant le substratum recherche, le décalage n'étant que l'indice d'une
plus ou moins grande profondeur de celui-ci.
La coupe interprétative de la figure 5 raontre sous l'existence d'une
couverture conductrice à 90 - 340 ohm.m (dent la résistivité varie en fonction
de l'implantation du sondage électrique), un niveau intermédiaire à 400 - 700
ohm.m surmontant un substratum moyennement résistant à 150 - 250 ohm.m.
Ce niveau intermédiaire se retrouve sous l'ensemble de la coupe du profil 1983
et indique par corrélation avec la coupe du profil 1978 une grande homogénéité
(figure 6). La seule différence réside dans la profondeur variable du substra¬
tum à 150 - 250 ohm.m que nous assimilons aux andésites fissurées du morne Ja¬
cob. Le niveau intermédiaire, de même que le niveau conducteur de surface est
composé de matériaux pyroclastiques de nuées ardentes émises par le volcan.
L'homogénéité des terrains n'offrait donc aucune difficulté quant à
l'implantation du forage de reconnaissance SP.2. Aussi nous avons préconisé de
le réaliser aussi prës que possible du réservoir.
B. R. G. M.
RECHERCHE D' EAU SOUTERRAINE A SAINT- PIERRE
(Martinique
COUPE GÉOLOGIQUE INTERPRÉTATIVE DES SONDAGES ÉLECTRIQUES
MISSION 1983
ÉCHELLE HORIZONTALE 1 / 5000
ECHELLE VERTICALE 1 / 2000
+100-
+ 504
04
-50-J-
NW SE
FIGURE 5
LÉGENDE
I Sondage électrique et son numéro.
570 Résistivité en ohm.m des différents niveaux électriques.
+ Profondeur approximative des
77///, Substrotum conducteur.
94 ANT. 001
B. R. G. M.
RECHERCHE D'EAU SOUTERRAINE A SAINT-
(Martinique)
COUPE GÉOPHYSIQUE INTERPRÉTATIVE
MISSION 1978
ÉCHELLE HORIZONTALE 1 / 5000
ÉCHELLE VERUCALE 1 / 2000
i
A m
+ 100
+ 50-
0 -
-50
mi]
2
SE! J
^-+-' 1000 -.^
" tioo .---'
«0 550
-^^mmmm^^''
FIGURE s
PIERRE
DES SONDAGES ÉLECTRIQUES
EST
6
Xi^^r=^'î^so
3 i"' no^^^-^"" ^^-""^
4 ^^^--"-"A^^^ASZ^- 900 ^^-'^
" /OOO ^-"'''' 550
-^ 700
..^^z^zm^/^^^^^^^Mmm'
'^^(^'^^mmmz/y^y^ISO
LÉGENDE
SEI
^ Sondage électrique et son numéro .
700 Résistivité en ohm.m des différents niveaux électriques.
+-- Profondeur approximative >
^//7//, Substratum conducteur.
BU ANT. 001
V. REALISATION DU FORAGE DE RECONNAISSANCE SP.2 ET MISE EN
OEUVRE DES ESSAIS POUR L'OBTENTION DES PARAMETRES
HYDRAULIQUES DE L'AQUIFERE
V.1 - ExégutÍQQ_^u_forage_SPi2
a) Implantation
Le forage est implanté dans la coulée de Quartier La Montagne délimi¬
tée au Nord par la rivière des Pères et au Sud par la rivière Roxelane, qui
coulent dans l'agglomération de Saint-Pierre. Ses coordonnées sont :
x = 696,480
y = 1631,810
z (sol)-= + 73 ra NGM
Taccès se fait par Taggloraération de St Pierre, en empruntant l'allée Pécoul
qui conduit à la distillerie Depaz.
b) Coupe lithologique et technique du forage
Le forage a été réalisé par l'entreprise de sondage SIF BACHY sous le
contrôle du Service géologique régional du B.R.G.M., du 25 octobre au 21 novem¬
bre.
La coupe géologique schématique dressée à partir des cuttings remontées
en surface et de la vitesse d'avancement de l'outil est donnée sur la figure 7.
Un carottage a été effectué entre la cote - 58 et - 61 m/sol pour
prélever un échantillon peu remanié pour analyse granulométrique. Nous re¬
viendrons plus en détail sur la granulométrie du niveau aquifère au cours
de la discussion sur la nécessité ou non d'introduire un massif filtrant
et sur le choix du slot (ouverture) de la crépine. Il faut savoir d'ores
et déjà qu'il s'agit d'une formation grossière où la fraction sableuse
représente moins de 50 % de la formation (figure 8). Le coefficient d'uni¬
formité est de 21.
x
X X
V.2 - PQp|g|s_¿^ess§i
V.2.1 - Déroulement des essais
Les essais ont été menés en deux temps, après le développement du
forage par air-lift et pompage. Dans un premier temps un essai par paliers pour
DEPT: 972 COMMUNE : ST PIERRE
Designation: (^r La Montagne SP 2
Coupe au: 1/500 établie par: B.R.G.M.
cuèÎeV.:» I 1167 1 zzl 30 |
X = 696,47 Y= 1631,78
interprétée par: B.R.G.M. Z sol =: 75,00
coups
Demi coupe
technique
/I
/',
For. ^220
Tube RV.C.
M 160
25.00
For. X 194
4/
/
/
/
/
/
/ 140.00
P.V.C.
crëpini
'A
ai
Nappes &
plan d'eau
N.S_42.40
N.D.A5.A0
recup.
%
Profon
deur
3a.oo
46.00
65.00
FIGURE 7
Coupe
..''.' 4*
.'
:-. A-
, A- '
DESCRIPTION GEOLOGIQUEStrati
grapnie
Ponce grise
Brèche ponceuse
très dure à l'avancement
coulée ponceuse avec rognons d'andé¬
site
Exécuté par la SIF BACHY
du lundi 24 Octobre «3
au jeudi 10 Novembre 63
84 ANl 001
B.R.G.M.
SERVICE GEOLOGIQUE DES ANTILLES
ANALYSE GRANULOMETRIQUE
Chantier Hydro Saint- Pierre
Sondoge SP2
Echantillon
Profondeur 58 à 61.00m Date. 17 /n/l983
A.S.T.M.
too
90
tn
I 80
U
J" JO
Eo
-o
cn
o
"ca>u
3
O
co
50
40
30
20
10
D 200
O 250
module
AFNOR "
1/2" 1/4" KllO
CAIL OUXT
nGRAVIERS
-àeo
5ES:5
5
40
GROS SABLE
:ï
;oo
-+
125
50
-+-E3
20 10Ouverture possibTt
? d* lo crépine
S
200
SABLE FIN LIMON ARG LE
50 48
25 12,5 6,3 2,5
rrn iTTj ri?i 1^
1,25
0,4
H0,5 (w)
4-1Diomètres équivalents (n)
31 [W] [^ ¡W
2 01 y f^ f^ Y y Y f^ -.f^
20
30
40
50
EO
!0
SO
00
LEGENDE
Figuré Profondeur
E-5>.
Piston Visuel
Pbids
spécifique
minimum
Poids
spécifique
des grains
NATURELIMITES _D_ ATTERBERG
LL LP
84 ANT. 001
apprécier les pertes de charge dues au forage et calculer le débit spécifique
dudit forage. Dans un deuxièrae teraps un essai de longue durée pour estimer
les qualités hydrauliques propres de l'aquifère.
Le niveau d'eau avant le pompage se situait à - 42 m par rapport au
niveau naturel du sol estimé d'après la carte à 1/20.000 de TI.G^N. à + 73 m
NGM. La porape de type KSB 6" de 6 étages était placée au fond du forage à - 61
m/sol.
V.2. 2 - Interprétation des essais
V . 2 . 2 . 1 - £s¿ai_s_p air_p a^l j_^e_rs_djj _1 7_n^V£mb^re^ 1983
Cet essai a été conduit avec quatre paliers. Les valeurs obtenues
sent consignées dans le tableau ci-dessous
: Débi t
: Ql = 6,1 ra3/h :
: Q2 = 12,6 m3/h"
: Q3 = 14 m3/h
: Q4 = 15 m3/h
rabattement
stabilisé
1,1 m :
3,8 m
5,2 ra
3 ra
débit
spécifique
5,5 ra3/h.m :
3,3 m3/h.m
2,7 m3/h.ra
5 m3/h.m
temps mis pour obtenir;
la stabilisation ;
30 mn :
75 mn :
105 mn :
80 mn :
Ql = 6,1
tifs s'a
re de ce
En revan
dant à Q
tien des
ci fique
est égal
Comme en le volt sur la figure 9 les points correspondant aux débits
m3/h, Q2 = 12,6 m3/h - Qo = 14 m3/h et aux rabattements respec-
lignent sur une courbe ayant Ta concavité tournée vers le bas. L'allu-
tte courbe suggère l'existence de pertes de charge au niveau du forage,
che, la droite passant par l'origine du graphe et le peint cerrespon-
1 et Al passe aussi par le point Q4 et A4, montrant ainsi la dispari-
pertes de charge en cours de développement par porapage. Le débit sDé-
calculé peur un faible débit Qi = 6,1 ni3/h est de 5,5 m3/h.m (Qs = 5i_)au Qs calculé pour le plus fort débit. Al
Nous pouvons d'ores et déjà ceraparer cette valeur de 5,5 ra3/h à celle
obtenue pour le forage SP.l : 14 m3/h.m de rabattement. Ceci tend à prouver
que les caractéristiques hydrauliques de l'aquifère sont meilleurs à proximité
du forage SP.l.
B. R. 6. M.
RECHERCHE D'EAU SOUTERRAINE A SAINT. p/ERRE
(Martinique )
COURBE CARACTÉRISTIQUE DU FORAGE SP2
(Essai par palier)
Q en mVh
Courbe tracée avec les débits Qi ,Q2,Q3
Courbe tracée ovec les débits Q^ el Qt,
FIGURE 9 84 ANT 001
- 10
v.2. 2. 2 - B,S£ai_ à. déb^ijt £0jxslajxt_(21 novembre 1983)
Nous avons mené cet essai au maximum des capacités de la pompe,
c'est à dire à 15 m3/h. Pour ce débit, il n'y avait aucune perte de charge
significative comme nous venons de l'indiquer dans le paragraphe ci-dessus.
L'essai a été conduit pendant 7H 30' pour la descente. La remontée du niveau
d'eau a été suivi pendant 30 minutes après l'arrêt de la pompe. Les niveaux
d'eau étaient suivis à la sonde électrique et le débit mesure à l'aide d'un
réservoir de 200 litres et d'un chronomètre.
La figure 10 montre l'évolution du rabattement en fonction du loga¬
rithme du temps peur toute la durée du pompage. La remontée du niveau est tra¬
cée en coordonnées semi-logarithmique en fonction du rapport 1 + tt ^^^^ tp =temps de pompage et t' étant le temps écoulé depuis l'arrêt de la^pompe (figu¬re 11). La transmissivité (T) de la nappe, qui est le produit de la perméabi¬
lité (K.) par l'épaisseur de l'aquifère (è), sera calculée par la méthode de
JACOB dite d'approximation logarithmique
T = Ke0,183 X Q
Q
C
descente = Q
reraontée = Q
15 m3/h et
15 ra3/h et
= débit d'essai
= accroissement du rabattement pour un cycle loga¬
rithmique ou pente représentative de la droite
Q/A
= transmissivité en m2/h ou m2/s.
C = 0,06 m T = 1,3 ^""^
0,03 m T = 2,6
10
10"
m2/s
m2/s
On reraarque que la valeur de T calculée pour la descente est infé¬
rieure à celle calculée d'après la courbe de remontée. Ceci est le fait de la
pénétration partielle du forage dans la nappe.
En conclusion, l'aquifère testé, par l'essai mené sur le forage SP.2,
s'est comporté comme un aquifère à surface d'eau libre non limitée ayant unetransmissivité de Tordre de 2,5 à 3 . 10"^ m2/s. Cette perméabilité forte,associée à une pente piézométrique forte est l'indice d'une nappe à fort écou¬
lement et bien alimentée par les précipitations tombées sur le massif volcani¬
que.
10
t
102 10^ 10^ Temps en secor^des
w ! -y'l-l I--.:.. ¡,-.,t :_!, I '«'r.
:t:1-
Si ;':!:.,l:-;.i.:
!^7---\
-
B, R. 6. M
RECHERCHE D'EAU -SOUTERRAINE A SAINTr PIERRE
(Martinique )
T = 0>183 » 0 - As.8m2/h A
_3: .
._i__i..
Courbe de descente du forage SRI
Q débit constant (Q = 15mVh) ;
::.J..
r-r.'-r
Va
i"\. 7']
..,-..,.. .|
- ; -i:- t
! l
1^3.10.2
-t
I
-m-A--f-
XX
FIGURE 10 84 ANT 001
..
..... . .-.
ir
T
rffíURF
11
102
.,.^..
B. R. G. M.
RECHERCHE D'EAU
(Martinique)
,. .'..rr
SOUTERRAINE A SAINT
Courbe de remontée du forage
de pompage à ISmVh __j;^
- ^. - - - --
10'
l- c= 0.03
" :
-PIERRE
:SP2 après .J^!30:;:
î '" 1 ; j : zZ: 7 '-i zZ:i"X-zz . .
\..-Z-..-i.-..-.-...^ .......r
10*
t= 0,183 X
;:..;..;.;::;,;;.o.o3
;Í-
-{-^-{--j-j-^:
- i - Z-:\
- - i .;--: 1
1
-i
-'
\-:
-- ''l
15 L :
; - t :
. , j
... -.y . I ;
[ -
rzAziy.:.7\ :
;- :- -
, ... .Í ..
!
; i! i
. j .. .
-..r-t:
' [ -
t': ; : Í . : \. :
.:...:.Z.....i.l.
íM-~x^aíx-
:-...;L:_...... ;...:.-.,;.. ; .__: :; j
7.-.Z....:.,..:.....i;..:..i.-.Z --.. .....
ir;SmV;hnou^î^:tQ"|*m2/5 ; r~
l i '\':-l '':i:ZZ''rX"''zii''''''XXi- î-."- -'ZZ'z'iZ^r:XXXZAiZ.:'-\X^:A7Z.\.'^Z^
Zi: i ::::\z.':- r ' Z z i zr Z i. :Z
'. - : z :-'!
; : - Í - - - Í ..- : : - - - -S
Z.:.IZ..7Í Z \Z..
': iZi :r .]' ...
--:î-^--
z-'i''' -! "; r -i A A
.] A ^ -'
ZZ'Z - :,.]. :.'.j::,;|.:i :i .r ;j
- - " s - ; ' ^ " ': ; " 1 ; '
84 ANT 001
VI. CARACTERISTIQUES TECHNIQUES ET DIMENSIONNEMENT
DU FORAGE D'EXPLOITATION
VI . 1 - Eçh§nîillQnnage_|t_an§lysg_granulo[nétrigye_d|_la_çouche_a^
Le mode de prélèvement conditionne souvent la qualité de l'échantil¬
lon. La technique de forage au rotary, utilisée à. St Pierre, ne facilite pas
le prélèvement, et l'échantillon prélevé par remontée des cuttings n'est pas
représentatif de la composition granulométrique de la couche aquifère. Aussi
nous avons demandé un carottage dans la couche aquifère (coulée Quartier La
Montagne) entre 58 et 61 ra de profondeur. A la sortie du carottier, nous avons
prélevé un échantillon pour analyse granuloraétrique. Notons que sur les 3 mè¬
tres de carottage, la couche aquifère nous semblait parfaitement homogène et
mul ti granuloraétrique.
L'analyse granulométrique, réalisée au laboratoire du B.R.G.M., mon¬tre (fig. 8 - page 8)
- que la courbe est raultigranuloraétrique (pente moyenne faible)
- que le sédiment est grossier avec une fraction sableuse de 43 % dont seule¬
ment 20 % de sable fin.
Le diamètre efficace ou d^Q (90 % de retenus en poids du sédiment)
est égal à 0,250 mm, et le d5o = 7 mm. Le coefficient d'uniformité, quotientdes deux diamètres dgQ sur d^Q : Cu = 28 montre qu'il s'agit d'un sédimentgrossier raultigranuloraétrique.
X
X X
VI. 2 - Choix_des_çgnditions_de_ça2tage
Dans la littérature consacrée au captage d'eau par forage, on a l'ha¬
bitude d'opposer les formations qui nécessitent la présence d'un raassif de gra¬vier, et celles ne requérant point de raassif de gravier. Ces dernières sontliées â des conditions bien précisés qui autorisent un auto- développeraent.
/
12
L 'autodéveloppement consiste à éliminer par pompage 30 à 50 % des
éléments fins de la formation de façon à constituer un filtre autour de la
crépine. Il nécessite donc une formation hétérogène dont les éléments les
plus fins restent malgré tout dans une certaine limite. L' autodéveloppement
est possible dès lors que la courbe granulométrique réponde à deux conditions
- condition 1 : d^g ^ 0,25 mm
^60
dlO
dgo- condition 2 : - ^ 2 mm
L'analyse granulométrique pratiquée sur l'échantillon montre de
l'aquifère capté répond parfaitement à ces deux conditions. L' autodéveloppe¬
ment est donc possible pour le forage de St Pierre. Ce mode de captage bien
que peu utilisé donne de bons résultats ; la durée du développeraent et l'in¬
certitude granuloraétrique (échantillon prélevé au rotary et non par carotta¬
ge) sont à l'origine de cette faible utilisation.
X
X X
VI . 3 - Choix_d|_I^éguiBement_et_du_dim|Qsionnemen t_de_l ^
Le débit d'exploitation envisagé est de 70 ra3/h, soit environ 20 l/s.
Pour fournir le débit souhaité, corapte tenu de :
- la cote au sol de + 73 m NGM
- du niveau piézométrique situé autour de + 30 m NGM
- du débit spécifique estimé à 7 m3/h.ra de rabattement
- de la hauteur de la pompe (2 m), elle-même située à 2 m au-dessus du fond
du forage
- de la hauteur d'eau de 8 à 10 m souhaitée au-dessus de la pompe au niveau
dynamique (au cours de l'exploitation).
Le forage devra avoir les caractéristiques de dimensionnement suivantes :
- profondeur : 70 mètres
- diamètre forage : 0 350 mm
- équipement Johnson modèle Irrigator 14''
tube pleinde 0 à 43 m
43 à 69 m
69 à 70 m
crépine
sabot (piège à sédiment).
- 13
L'ouverture de la crépine est déterminée par la granulométrie des
terrains en place. En général pour un autodéveloppement l'ouverture doit
laisser placer 30 à 50 % de la formation. Dans notre cas l'ouverture pour¬
rait aller de 0,7 mm à 3,5 mm. Pour tenir corapte de l'incertitude qui règne
au niveau du prélèvement de l'échantillon soit par perte des fines, soit par
variation de faciès au sein de la formation même, nous préconisons une ouver¬
ture de 1 mm ou slot 40 qui correspond au d35 de la courbe granulométrique.
Le développement de l'ouvrage par pistonnage, soupapage, air lift et pompage
devra être poursuivie jusqu'à élimination quasi-totale des venues de sable.
VII. CONCLUSION GENERALE
L'alimentation en eau potable (A.E.P.) du Syndicat Nord Caraïbe
nécessitera mise en fonctionnement quasi immédiate (carême 1984) d'une
nouvelle unité de production. Les études hydrogéologiques antérieures à 1980
ont montré l'existence de nappes d'eau souterraine importantes sur le versant
ouest de la montagne Pelée.
Profitant d'une reconnaissance géophysique partielle sur la coulée de
pyroclastiques du quartier La Montagne au Nord de St Pierre, nous avons exécu¬
té en juin 1983 un premier forage de reconnaissance. Les résultats positifs
de celui-ci incitèrent à poursuivre nos investigations. La décision d'exécuter
un deuxième sondage de reconnaissance fut alors prise ; préalablement une cara¬
pagne de géophysique complémentaire fut mise en oeuvre entre le sondage exis¬
tant et le sondage à exécuter de manière à contrôler avant toute chose la
continuité des couches en profondeur.
La campagne de géophysique a comporté la réalisation de 7 sondages
électriques. La longueur des lignes d'envoi r de courant ont été coraprise entre
400 et 600 raètres. Les résultats obtenus confirmèrent ceux de 1978 - 1979 sans
modifications significatives, et l'on note une parfaite extension des couches
d'Ouest en Est. sur le profil transversal à la coulée. La couche géoélectrique
type est la suivante :
- 0 à 10 m : terrain conducteur à IOO - 350 ñ.ra
- 10 à 100 m : terrain résistant à 40O - 700 ü.m
- au-delà de 100 m : terrain conducteur à 150 n.m.
Le niveau de surface est attribuable à des ponces, le niveau inter¬
raédiaire â une série horaogène de pyroclastiques (nuées ardentes) et le subs¬
tratura aux andésites massives fissurées et faillées du morne Jacob. Les son¬
dages mécaniques recoupent l'horizon de surface et pénètre le niveau intermé¬
diaire qui contient la nappe d'eau.
Le deuxième forage d'essai a été implanté dans la coulée, non loin
du réservoir situé sur l'allée Pécoul à la cote + 73 m NGM. Profond de 65 m,
il a recoupé des ponces, des cendres et brèches pyroclastiques de nuées arden¬
tes. Le niveau d'eau se situe à environ - 43 ni de profondeur par rapport au
sol, soit un niveau piézométrique proche de + 30 m NGM. La pente hydraulique
comprise entre 2,5 et 2,8 % montre d'une part l'importance de l'alimentation
de la nappe en amont et d'autre part le fort débit au niveau de l'exutoire.
o « * /
- 15 -
Deux types d'essai furent menés. Un essai par paliers avec 4 débits
s 'échelonnant de 6 à 15 ra3/h et un essai à débit constant (15 ra3/h) pendant
8 heures environ. La transmissivité calculée d'après la méthode d'approxima¬
tion logarithmique de Jacob est de Tordre de 2,6 . 10" ^ m2/s.
Les échantillons d'eau confiés pour analyse au laboratoire de l'Ins¬
titut Pasteur n'ont toujours pas été analysés, le manipulateur étant absent.
En tout état de cause, le faciès chimique de Teau sera identique à celui du
forage SP.l, soit bicarbonaté calcique et de surcroît de première qualité
physico-chimique.
Les caractéristiques du forage sont les suivantes :
- profondeur : 70 mètres
- diamètre forage : 350 mm
- équipement : Johnson série Irrigator 14"
- 43 m de tube plein
- 26 ra de crépine
1 ra de sabot (piège à sédiment).
La composition granulométrique de l'aquifère perraet 1 'autodéveloppe¬
ment du forage. L'ouverture de la crépine de 1 mm (slot 40) doit laisser parer
environ 30 % des sédiments composant l'aquifère. Le développeraent du forage
se poursuivra par pistonnage, air lift et pompage jusqu'à ce que nous n'enre¬
gistrons aucune venue de sable.
