Caractérisation du fonctionnement hydrogéologique de la ...

Caractérisation du fonctionnement hydrogéologique de la nappe du Quaternaire sous influence du drainage par le canal de dérivation des eaux du ravin de la Berne – Pézilla-la-Rivière

Rapport final

BRGM/RP-55088-FR Octobre 2010

Caractérisation du fonctionnement hydrogéologique de la nappe du Quaternaire sous influence du drainage par le canal de dérivation des eaux du ravin de la Berne – Pézilla-la-Rivière

Rapport final

BRGM/RP-55088-FR Octobre 2010

P. Fleury, V. Petit

Vérificateur : Nom : Y. Caballero

Approbateur : Nom : M. Audibert

En l’absence de signature, notamment pour les rapports diffusés en version numérique,l’original signé est disponible aux Archives du BRGM.

Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2008.

I

M 003 - AVRIL 05

Mots clés : Hydrogéologie, aquifère du Quaternaire, modélisation, drainage de la nappe En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : Fleury P., Petit V. (2010) Caractérisation du fonctionnement hydrogéologique de la nappe du Quaternaire sous influence du drainage par le canal de dérivation des eaux du ravin de la Berne – Pézilla-la-Rivière, Rapport final, Rapport BRGM RP-55088-FR, 90 p, 39 ill., 2 ann.. © BRGM, 2010, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM.

Fonctionnement hydrogéologique de la nappe du Quaternaire – Pézilla-la-Rivière

Synthèse

Dans le cadre de la convention de recherche et développement partagés avec la Communauté d’Agglomération de Perpignan Méditerranée, le BRGM a eu pour mission de « caractériser le fonctionnement hydrogéologique de la nappe du Quaternaire sous influence du drainage par le canal de dérivation des eaux du ravin de la Berne sur le secteur de Pézilla-la-Rivière ». Ce travail a consisté à quantifier les impacts liés à la réalisation du canal de dérivation du ravin de la Berne sur le niveau piézométrique et l’écoulement de la nappe de la commune de Pézilla-la-Rivière. Ce canal a pour fonction l’évacuation des eaux lors des fortes crues. Il doit permettre la collecte puis l’évacuation des eaux de crues directement vers la Têt, en évitant les zones urbanisées. Réalisé en 2009, il provoque aujourd'hui le drainage de l’aquifère alluvial, conduisant à un rabattement et un détournement des eaux de la nappe. Ces impacts doivent être caractérisés afin d’envisager d’éventuelles mesures correctives ou compensatoires (travaux d’étanchéification, surcreusement de puits par exemple). Le travail réalisé par le BRGM servira ainsi d’outil d’aide à la décision.

Dans un premier temps, le contexte géologique et hydrogéologique de la nappe quaternaire a été caractérisé : il s’agit d’une nappe libre qui se développe au sein des sédiments alluviaux du Quaternaire, dont l’épaisseur est inférieure à 10 m. Cet aquifère présente des hautes eaux en été, du fait d’apports importants par les canaux d’irrigation (perte dans les canaux et pratique de l’irrigation gravitaire) et le soutien des débits d’étiages de la Têt (lâchers de barrage).

Suite à la réalisation du canal, deux impacts ont étés observés localement, il s’agit (i) d’un impact sur la nappe avec un rabattement des niveaux piézométriques et (ii) d’un flux d’eau drainé par le canal s’écoulant vers la Têt. Les impacts étant maximaux en période de hautes eaux, ils ont été étudiés sur cette période. Le rabattement à proximité du canal est estimé compris entre 1,5 et 2 m, les débits drainés par le canal sont estimés eux à 110 l/s (mesure le 25/08/2010).

Dans un second temps, l'aquifère et ses écoulements ont été modélisés sur une surface de 15 km² centrée sur le canal en utilisant le logiciel MARTHE (BRGM). Des tests avec différentes valeurs de perméabilité ont été réalisés afin de définir les paramètres hydrauliques du modèle permettant de reproduire au mieux la piézométrie, le débit drainé par le canal et le rabattement observé. La meilleure restitution des données est obtenue avec une perméabilité homogène (hypothèse de calcul) de K = 5.10-3 m/s et un flux d’irrigation sur la zone de 0,5 m3/s, soit une hauteur de 2,8 mm/j.

Le modèle a ensuite été utilisé pour évaluer les différents flux drainés par la Têt. Le modèle sans canal (condition initiale) donne pour la zone un débit drainé de la nappe par la Têt égal à 0,99 m3/s. Avec canal, ce débit de nappe est égal à 0,87 m3/s. Le débit arrivant par le canal étant égal à 0,11 m3/s, le débit total arrivant à la Têt est égal à 0,98 m3/s. Ce résultat montre qu’il n’y a pas d’impact significatif à l’échelle de la zone

BRGM/RP-55088-FR – Rapport final 3


4 BRGM/RP-55088-FR – Rapport final, d’avancement ou intermédiaire

étudiée sur les débits de la Têt. Le seul impact en termes de débit se situe localement sur la zone située entre la confluence et 1 km à l’amont. La diminution de débit drainé sur cette zone est estimée à 50 l/s. Cette valeur est toutefois à relativiser au vu des débits de la Têt (1,4 m3/s) mais aussi des débits prélevés par les différents ouvrages existants dans la Têt ou sur la nappe d’accompagnement.

L’impact sur la nappe concerne aussi les rabattements. Leur calcul par modélisation montre qu'ils sont prépondérants à l’aval hydraulique (à l’Est du canal) au niveau de la commune de Pézilla. Au centre de la commune, les rabattements sont compris entre 70 cm et 1 m. L’impact devient faible (inférieur à 25 cm) à plus de 2,5 km à l’aval hydraulique. L’impact est moindre à l’amont hydraulique, les rabattements sont inférieurs à 25 cm à 1 km vers l’Ouest. Ce rabattement peut potentiellement réduire les capacités d’exploitation des ouvrages quaternaires localisés sur la zone. Pour limiter l’impact des rabattements deux types de mesures ont ainsi été envisagées : une mesure corrective avec une imperméabilisation du fond du canal et des berges sur 2,5 m de hauteur et une mesure compensatoire avec un approfondissement des ouvrages concernés.

Le modèle a été utilisé en testant trois scénarios d’imperméabilisation des berges et du fond du canal avec des zones étanchéifiées différentes. Il est ainsi apparu que ces solutions étaient peu efficaces en termes de diminution des rabattements. Compte tenu de leur coût élevé, il semble donc préférable d’opter pour la mesure compensatoire d’approfondissement des ouvrages existants pour lesquels le rabattement provoquerait une baisse des capacités de production.


Sommaire

1. Introduction...............................................................................................................9

2. Caractérisation du site ...........................................................................................11

2.1. CONTEXTE GEOLOGIQUE..............................................................................11

2.2. CONTEXTE HYDROGEOLOGIQUE.................................................................13 2.2.1. Caractérisation du régime hydrologique...................................................13 2.2.2. Influence hydraulique du canal de dérivation sur la nappe ......................14 2.2.3. Caractérisation de la piézométrie .............................................................14 2.2.4. Caractérisation des rabattements.............................................................21 2.2.5. Caractérisation des relations nappe – rivière ...........................................23 2.2.6. Caractérisation du débit drainé par le canal de dérivation .......................24 2.2.7. Caractérisation de la perméabilité ............................................................26 2.2.8. Caractérisation des apports à la nappe....................................................27

3. Evaluation de l'impact ............................................................................................29

3.1. METHODE.........................................................................................................29 3.1.1. Choix de la modélisation ..........................................................................29 3.1.2. Description du modèle MARTHE..............................................................29

3.2. MODELISATION................................................................................................31 3.2.1. Extension du modèle ................................................................................31 3.2.2. Géométrie du Quaternaire........................................................................32 3.2.3. Conditions aux limites...............................................................................36 3.2.4. Calage du modèle ....................................................................................37

3.3. LES CONFIGURATIONS SIMULEES ...............................................................38 3.3.1. Tests sur la perméabilité ..........................................................................38

3.4. EXPLOITATION DES RESULTATS DES SIMULATIONS ................................50 3.4.1. Impact sur les débits de la Têt..................................................................50 3.4.2. Impact sur la nappe ..................................................................................52 3.4.3. Fiabilité des calculs ..................................................................................57

4. Mesures correctives ou compensatoires .............................................................59

4.1. IMPERMEABILISATION DU CANAL.................................................................59



4.1.1. Imperméabilisation zone 1 ....................................................................... 62 4.1.2. Imperméabilisation zone 1 et zone 2 ....................................................... 64 4.1.3. Imperméabilisation des zones 1 à 3......................................................... 66

4.2. APPROFONDISSEMENT DES PUITS ............................................................. 69

4.3. CONCLUSION SUR LES MESURES CORRECTIVES ET COMPENSATOIRES70

Conclusion .................................................................................................................. 73

Bibliographie ............................................................................................................... 75

Liste des illustrations

Illustration 1.Carte et coupe géologique sur le secteur étudié (extrait de la carte Géologique – Rivesaltes – BRGM).............................................................................................. 12 Illustration 2. Chronique piézométrique du piézomètre 10906X0039/C2-1 à Millas ................... 13 Illustration 3. Profil en long du canal............................................................................................ 14 Illustration 4. Relevés piézométriques réalisés en février, mai (Engéo, 2010) et août 2010............................................................................................................................................. 16 Illustration 5. Relevés piézométriques réalisés en août 2010 sur de nouveaux points............... 17 Illustration 6. Relevé des niveaux de la Têt réalisé en août 2010............................................... 17 Illustration 7. Carte piézométrique pour la période de hautes eaux............................................ 19 Illustration 8. Chronique piézométrique du piézomètre 10906X0039/C2-1 à Millas (2009-2010) ................................................................................................................................. 22 Illustration 9. Mesures piézométriques avant et après réalisation du chenal et rabattement associé .................................................................................................................... 22 Illustration 10. Réalisation des jaugeages sur la Têt les 25-26 août 2010.................................. 23 Illustration 11. Débit le 25-26 août 2010 sur la Têt à Rodes et Perpignan.................................. 24 Illustration 12. Site de jaugeage sur le canal de dérivation et débits mesurés le 24-25 août 2010..................................................................................................................................... 25 Illustration 13. Débit drainé et débit par unité de longueur sur les différentes portions en août 2010..................................................................................................................................... 26 Illustration 14. Affleurements des terrains du quaternaire au niveau du canal de dérivation ..................................................................................................................................... 27 Illustration 15. Maillage de la zone simulée et tracé du canal de dérivation ............................... 30 Illustration 16. Localisation des ouvrages BSS recoupant le toit du Pliocène............................. 33 Illustration 17. Données utilisées pour caractériser la profondeur du toit du Pliocène ............... 35 Illustration 18. Base de la couche quaternaire ............................................................................ 36




Illustration 19. Piézométrie simulée pour différentes perméabilités.............................................39 Illustration 20. Flux calculés par le modèle ..................................................................................41 Illustration 21. Débits calculés et flux d’irrigation en fonction de valeurs de perméabilités différentes.....................................................................................................................................41 Illustration 22. Piézométrie simulée pour différentes perméabilités avec un flux d’irrigation fixé afin de reproduire les débits drainés ...................................................................43 Illustration 23. Différence de charge (rabattement) simulé avec les perméabilités K = 5.10-3 et 1.10-2 m/s .......................................................................................................................46 Illustration 24. Rabattements simulés sur les points suivis..........................................................48 Illustration 25. Comparaison de la piézométrie observée et simulée (modèle K = 5.10-3 m/s) ..............................................................................................................................................49 Illustration 26. Débit drainé de la nappe par zone dans le canal de dérivation ...........................50 Illustration 27. Présentation des différentes zones sur la Têt ......................................................50 Illustration 28. Débit drainé par la Têt simulé sur les différentes zones (la longueur de chacune des zones est précisée) ................................................................................................51 Illustration 29. Carte d’iso rabattements déduite des modélisations de la charge hydraulique avec et sans canal....................................................................................................53 Illustration 30. Carte d’iso rabattements, les valeurs sont exprimées en m (fond topographique, IGN).....................................................................................................................55 Illustration 31. Contact Quaternaire – Pliocène visible dans le chenal au niveau du piézomètre 4 et du pont 3, photo avant végétalisation du site (Engéo, 2010).............................60 Illustration 32. Localisation des différentes zone à aménager.....................................................61 Illustration 33. Carte d’iso rabattements après imperméabilisation de la zone 1 déduite de la modélisation ........................................................................................................................63 Illustration 34. Carte d’iso rabattements après imperméabilisation de la zone 2 déduite de la modélisation ........................................................................................................................65 Illustration 35. Présentation schématique de la nappe quaternaire et des écoulements ............67 Illustration 36. Carte d’iso rabattements après imperméabilisation de la zone 3 déduite de la modélisation ........................................................................................................................68 Illustration 37. Epaisseur du quaternaire sur la zone de Pézilla, forages sur la zone et zone impactée par un rabattement de 50 cm ..............................................................................69 Illustration 38. Epaisseur des terrains quaternaires sur la zone (m) ...........................................70 Illustration 39. Différents impacts sur les ouvrages .....................................................................71

Liste des annexes

Annexe 1 Essai de pompage ......................................................................................................77 Annexe 2 Jaugeages réalisés et interprétation – Têt et canal de dérivation ..............................81



1. Introduction

Ce rapport présente les résultats de l’étude visant à caractériser le fonctionnement hydrogéologique de la nappe du Quaternaire sur le secteur de Pézilla en relation avec le creusement du canal de dérivation des eaux de la Berne. Cet ouvrage permet l’évacuation des eaux collectées en amont par un bassin de rétention et interceptant le ravin de la Berne (rivière temporaire). L’ensemble de cet aménagement permet en période de crue le détournement des eaux du ravin de la Berne et l’évacuation des eaux directement vers la Têt, en évitant les zones urbanisées.

Cet ouvrage a été réalisé en 2009, en creusant les formations du Quaternaire à la fois dans les parties non-saturées (au-dessus de l'aquifère) et dans l'aquifère lui-même. De fait, aujourd’hui le canal draine cet aquifère. Le fonctionnement de ce système (aquifère + canal) doit ainsi être caractérisé afin de définir les impacts du canal sur le comportement de la nappe. Pour ce faire, la méthode d’étude suivante a été mise en œuvre. Elle prévoit ainsi :

- une caractérisation hydrogéologique du site à partir des données acquises sur le terrain,

- la construction d’un modèle numérique de simulation des écoulements sur le secteur d’étude à partir des données précédentes et l’évaluation des impacts par ce modèle,

- une analyse des mesures corrective ou compensatoire à mettre en place afin de remédier aux impacts liés à la réalisation du canal.


2. Caractérisation du site

2.1. CONTEXTE GEOLOGIQUE

Le canal de dérivation réalisé à l’ouest de la commune de Pézilla-la-Rivière a été creusé dans les terrains du Quaternaire (Fz). Ces derniers sont constitués par d’anciennes terrasses alluviales en disposition étagée. La nappe contenue dans ces alluvions présente une faible épaisseur, inférieure à 10 mètres et repose sur le toit du remblaiement pliocène (p1C) constitué par des argiles peu perméables. Plus profondément, le faciès marin du Pliocène (p1M) renferme une autre nappe. Une coupe Nord-Sud au niveau de Pézilla-La-Rivière est proposée (Illustration 1). Elle permet de situer la nappe quaternaire dans son environnement proche.



Quaternaire Cénozoïque

N S

0 500 m 1kmQuaternaire CénozoïqueQuaternaire Cénozoïque

N S

0 500 m 1km

Illustration 1.Carte et coupe géologique sur le secteur étudié (extrait de la carte Géologique – Rivesaltes – BRGM)



2.2. CONTEXTE HYDROGEOLOGIQUE

2.2.1. Caractérisation du régime hydrologique

La nappe du Quaternaire est isolée de la nappe du Pliocène par les niveaux argilo-marneux peu perméables du toit du Pliocène. Elle se comporte comme une nappe libre.

Localement, du fait de la recharge par les canaux d’irrigation (infiltration des eaux au niveau des parcelles irriguées gravitairement et infiltration à partir du réseau lui-même) et le soutien des étiages de la Têt par les lâchers du barrage de Vinça, la période de hautes eaux a lieu au cours de l’été (mai à septembre). Ce phénomène est observé (Illustration 2) au niveau du piézomètre Millas appartenant au réseau de suivi de l’état quantitatif de l’aquifère plio-quaternaire de la plaine du Roussillon. Il est situé à environ 6 km en amont de Pézilla-la-Rivière en rive droite de la Têt. Son comportement hydrogéologique est probablement représentatif du comportement de la nappe quaternaire sur la zone de Pézilla-la-Rivière même s’il est situé sur la rive opposée par rapport à la Têt.

La Têt assure le drainage de cet aquifère.

Illustration 2. Chronique piézométrique du piézomètre 10906X0039/C2-1 à Millas



2.2.2. Influence hydraulique du canal de dérivation sur la nappe

Le canal d'évacuation des crues de la Berne a été creusé à l'ouest de la commune de Pézilla-la-Rivière. En tête du canal, la cote du fond est au-dessus de la surface piézométrique, donc sans influence sur la nappe. Ensuite, le canal pénètre progressivement dans l'aquifère quaternaire et finit par le traverser complètement en atteignant le toit des argiles du Pliocène (Illustration 3). Dès que le canal pénètre dans la nappe, il se comporte comme un drain.

Les impacts de cet ouvrage prévisibles portent sur :

Le détournement partiel des écoulements dans la nappe : une partie du flux de la nappe est prélevée par écrêtage de la nappe, puis évacuée vers la Têt. Le canal concentre et accélère ce drainage naturel.

La baisse des niveaux piézométriques : l'abaissement de la nappe au niveau du canal se propage au sein de l'aquifère. Sur un plan pratique, il peut y avoir des puits ou forages qui risquent de ne plus être exploitables à cause de la trop faible hauteur de la colonne d'eau dans l'ouvrage. Des dénoyages sont également envisageables. Ces risques sont d'autant plus marqués que l'aquifère à Pézilla-la-Rivière est peu épais (4 à 5 m).

La quantification de ces impacts (ordre de grandeur et extension des rabattements dans l'aquifère, influence sur les débits de la nappe) nécessite des calculs hydrauliques.

Têt

Argiles du Pliocène

Topographie initiale

Toit de la nappe initial

1 500 m

+ 70 m NGF (donnée terrain)

D 164

Fond canal rabattement+ 64 m NGF

Pont n°3

QuaternaireTêt

Argiles du Pliocène

Topographie initiale

Toit de la nappe initial

D 164

1 500 m

+ 70 m NGF (donnée terrain)Fond canal rabattement

+ 64 m NGF

Pont n°3

Quaternaire

Illustration 3. Profil en long du canal

L'impact du canal de dérivation du ravin de la Berne sur la nappe du Quaternaire est maximum en été lorsque la nappe est haute (les débits drainés et les rabattements de niveau d'eau dans la nappe sont les plus élevés). Afin de caractériser l’impact maximal, l’étude a donc été réalisée à partir des données de hautes eaux acquises pendant l'été 2010.

2.2.3. Caractérisation de la piézométrie

Les données disponibles sont les suivantes :



- Campagne piézométrique du 23 au 25 aout 2010 par PMCA et le BRGM.

Une campagne piézométrique a été réalisée conjointement par PMCA et le BRGM entre le 23 et le 25 août 2010. Les résultats des mesures sont présentés dans l’Illustration 4 ci-après ; les différents points de suivis sont localisés sur la carte piézométrique. Les niveaux sont exprimés en m NGF (carte Illustration 7).

- Mesures Engeo de février et mai 2010.

Par ailleurs, les données acquises lors des campagnes de mai et février 2010 par l’entreprise Engéo ont également été utilisées. Ces relevés montrent que les niveaux piézométriques des points situés aux abords du canal sont relativement stables (variations inférieures à 50 cm) au cours de l’année depuis que le canal a été réalisé. Cette stabilité est ainsi lié à la proximité du canal de dérivation qui, en recoupant le toit de la nappe du quaternaire, a tendance à stabiliser les niveaux. Les niveaux piézométriques à proximité de l’ouvrage sont ainsi fortement corrélés avec le niveau dans le canal, lui-même influencé par sa géométrie, en particulier sa cote de fond et sa pente.



Nom Piézométrie 20/02/10 (m NGF) Piézométrie 20/05/10 (m NGF) Piézométrie 23/08/10 (m NGF)

P1 69.769.92 70.26

P2 65.32A sec A sec

P3 (stade) 66.3366.06

P4A sec A sec A sec

P5 (STEP) 59.77560.05 59.93

P6 64.5164.82 64.75

P7 66.1866.22 66.36

P8 (ancien AEP) 66.4566.62 66.78

P9 68.7768.90 69.10

P10 68.8868.94 69.21

Piezo 1 67.3467.38 67.53

Piezo 1 bis 70.9567.55

Piezo 2 66.5466.59 66.69

Piezo 3 66.0466.12 66.20

Piezo 4 64.864.83 64.98

Piezo 5 66.6166.69 66.82

Piezo 6 64.364.51 64.52

Piezo 7 63.1763.57 63.21

Piezo 8 61.9762.16 62.11

Puits Béchade 64.31

Illustration 4. Relevés piézométriques réalisés en février, mai (Engéo, 2010) et août 2010

Pour délimiter l'extension des rabattements dans la nappe suite au creusement du canal, il faut disposer de points suffisamment éloignés pour la circonscrire. Pour cette raison, de nouveaux points (Illustration 5), éloignés de la zone du canal ont été ajoutés au réseau de suivis. Ces points permettent de caractériser la piézométrie en hautes eaux sur l’ensemble de la zone. Ils sont également présentés sur la carte piézométrique (Illustration 7). Les niveaux sont exprimés en m NGF.




Puits Piézométrie 23/08/10 (m NGF)

10907X0002/nv80.24

10907X0009/nv69.70

10907X013566.24

10907X0012/nv59.16

10908X002455.05

10908X0025 53.45

Illustration 5. Relevés piézométriques réalisés en août 2010 sur de nouveaux points

Les niveaux de la Têt ont été également mesurés par le géomètre mandaté par PMCA le 25 août, en 7 sites entre Corneilla et Villeneuve-la-Rivière (Illustration 6).

Niveau 25/08/10 (m NGF)

Têt 1 75.46Têt 2 67.05Têt 3 61.27Têt 4 63.63Têt 5 60.47Têt 6 60.03Têt 7 52.85

Illustration 6. Relevé des niveaux de la Têt réalisé en août 2010

L’ensemble des données piézométriques et des niveaux de la Têt a permis de réaliser la carte piézométrique de la zone (Illustration 7). Sur cette carte, la zone d’étude est précisée, ses limites étant fixées (i) au nord au niveau du contact avec les terrains du Pliocène, (ii) au Sud par la Têt, (iii) à l’Est et à l’Ouest ce sont des limites au travers des alluvions, sans réalité physique, mais choisies car elles sont suffisamment éloignées de la zone du canal pour ne pas être influencées par ce dernier.



75.46

67.0561.27

63.63 60.47

60.03

52.85

Niveau de la Têt

Point ancien réseau de suivi

Point nouveau réseau de suivi

Isopièze60

Zone de jaugeageTracé du canalLégende 60

Limites de la zone modélisée

0 500m 1000m0 500m 1000m

N

Niveaux exprimés en m NGF

Illustration 7. Carte piézométrique pour la période de hautes eaux


Les mesures de niveaux sont cohérentes entre elles, La piézométrie est conforme au schéma conceptuel présenté précédemment : la nappe est fortement alimentée par les réseaux d'irrigation puis elle est drainée par la Têt. Il en résulte un écoulement orienté globalement vers le SE. Son gradient hydraulique est régulier ; sa valeur moyenne est de 0,5 %. Les conditions locales et aux limites ont été prises en considération pour le tracé des isopièzes comme le drainage par les deux canaux de dérivation (celui de la Berne et du Clos d’N Godail) : les courbes piézométriques sont infléchies afin de retranscrire l’effet du drainage observé. On n'observe pas d'autres particularités à l’exception du puits 10907X0135 (cave coopérative – 135). Ce point présente une piézométrie égale à 66,24 m NGF (Illustration 4) anormalement basse alors que l’ouvrage P8 (ancien AEP) distant d’une centaine de mètres est à un niveau piézométrique proche de 67 m. Au regard de la carte piézométrique, il apparaît que la piézométrie sur le puits 135 est sous-estimée. Cette hypothèse est en accord avec les informations de terrain. En effet, lors de la réalisation des relevés, les gérants de la cave coopérative nous ont informés qu’ils avaient prélevé de l’eau pour l’usage viticole.

2.2.4. Caractérisation des rabattements

Les niveaux d'eau dans la nappe ont été mesurés en période de hautes eaux avant le creusement du canal de dérivation en août 2007 (dossier ICPE, 2007) et mai 2009 par Engéo. L’impact du canal sur le niveau de la nappe peut ainsi être évalué par le rabattement calculé entre les niveaux avant et après réalisation du canal. Ce rabattement n'est disponible que dans 6 piézomètres et uniquement en hautes eaux. En effet, à cause de l’absence de mesure en période de basses eaux (durant l’hiver), avant la réalisation du canal, les mesures de rabattements pour cette période n'existent pas. On peut simplement supposer que les rabattements provoqués par le canal en période de basses eaux sont inférieurs à ceux des hautes eaux

Les quatre piézomètres Piézo 1 à Piézo 4 situés à proximité immédiate du canal (distance inférieure à 100 m) ont subi un rabattement supérieur à 1 m (Illustration 9). Il en est de même pour l’ouvrage P3 distant de 200 m avec un rabattement de 1,4 m.

Il convient de noter qu’il existe des incertitudes sur la caractérisation de ce rabattement car le calcul est réalisé à partir de seulement deux mesures ponctuelles. D’après la chronique de Millas (Illustration 8), l’été 2009 est caractérisé par des niveaux supérieurs à ceux de l’été 2010, impliquant une surestimation probable du rabattement calculé du fait de la non prise en compte (faute de données) des battements « naturels » de la nappe. Il est ainsi probable que le rabattement estimé à partir de nos 2 mesures intègre une part du battement naturel de la nappe. Le rabattement à partir duquel cette étude est réalisée représente donc probablement une vision pessimiste du phénomène.



15 mai 2009

25 août 2010

15 mai 2009

25 août 2010

Illustration 8. Chronique piézométrique du piézomètre 10906X0039/C2-1 à Millas (2009-2010)

Sur le point P1, les rabattements présentent de fortes fluctuations en période de hautes eaux. Ces dernières s’expliquent par la localisation du point sur une zone irriguée ; il est par conséquence fortement influencé.

Grâce aux mesures piézométriques réalisées avant et après les travaux, les rabattements à proximité du canal de dérivation ont été caractérisés pour la période de hautes eaux.

Piézométrie 15/05/09 (m NGF) Piézométrie 20/05/10 (m NGF) Piézométrie 24/08/10 (m NGF) Rabattement m (15/05/09 à 20/05/10)

Rabattement m (15/05/09 à 24/08/10) Moyenne (m)

Piezo 1 68.47 67.38 67.53 1.09 0.94 1.02

Piezo 2 67.98 66.59 66.69 1.39 1.29 1.34

Piezo 3 67.71 66.12 66.20 1.59 1.51 1.55

Piezo 4 66.57 64.83 64.98 1.74 1.59 1.66

Piézométrie 23/08/07 (m NGF) Piézométrie 20/05/10 (m NGF) Piézométrie 24/08/10 (m NGF) Rabattement m (23/08/07 à 20/05/10)

Rabattement m (23/08/2007 à

24/08/10)Moyenne (m)

P1 70.30 69.92 70.26 0.38 0.04 0.21

P3 67.50 66.06 1.44 1.44

Illustration 9. Mesures piézométriques avant et après réalisation du chenal et rabattement associé



2.2.5. Caractérisation des relations nappe – rivière

La carte piézométrique indique un drainage de l’aquifère quaternaire par la Têt. Les débits de la Têt devraient donc augmenter de l’amont à l’aval.

Les jaugeages, réalisés sur la Têt le 25 et 26 août 2010, conjointement par PMCA et le BRGM, ont permis de calculer un débit à l’aval et à l’amont de la zone. Les mesures de vitesse ont été réalisées à l’aide d’un courantomètre électromagnétique, le long de deux sections perpendiculaires à la Têt, en amont de la zone au niveau de Corneilla-la-Rivière et à l’aval à proximité du Soler (voir localisation des sites de jaugeages de la Têt Illustration 7). Ces sites sont distants d’environ 5 km. Les mesures de vitesse ont ensuite été intégrées sur les différents profils afin de calculer un débit sur chacune des sections. Le détail des mesures et des calculs associés est présenté en annexe 1. Cette méthode d’estimation des débits présente des incertitudes de l’ordre de 10 %. Le débit est quasiment constant sur les deux sites et est égal à 1,4 m3/s.

Illustration 10. Réalisation des jaugeages sur la Têt les 25-26 août 2010

Afin de se replacer dans le contexte hydrologique du fleuve, les débits en amont et à l’aval de la zone sont comparés aux stations de Rodes et de Perpignan, suivis par la banque hydro (Illustration 11). Ces deux stations sont distantes d’environ 30 km : Rodes est situé près de 20 km en amont de Pézilla-la-Rivière et Perpignan est à un peu plus de 10 km en aval. Elles présentent les débits suivants :



Débit Rodes (m3/s) Débit Perpignan (m3/s)

25/08/2010 5.58 0.769

26/08/2010 5.54 0.742

Illustration 11. Débit le 25-26 août 2010 sur la Têt à Rodes et Perpignan

Le débit de la Têt diminue d'amont en aval : le débit à Perpignan représente moins de 15 % du débit à Rodes. Cette différence provient des prélèvements effectués, soit directement dans la Têt, soit dans la nappe d’accompagnement de la Têt via des pompages. Ces prélèvements sont donc conséquents. Il n’est donc pas incohérent, bien que la carte piézométrique indique une alimentation de la Têt par l’aquifère quaternaire que le débit de la Têt sur la zone reste constant. On peut alors estimer que les prélèvements effectués au niveau de la Têt sur la zone sont équivalents à la recharge par drainage de la nappe. Par ailleurs, sur cette section, le canal de Vernet et Pia prélève de l’eau à la Têt à l’amont du Soler. Il s’agit du plus gros prélèvement sur la zone. Les débits prélevés ont étés évalués entre 0,5 et 1 m3/s lors d’un pré diagnostique réalisé par BRL (mai 2010) dans le cadre de la démarche de contrat de cana initié par l’ASA du canal de Vernet et Pia. La modélisation du système envisagée par la suite devra permettre d’approcher les débits d’alimentation de la Têt par l’aquifère (débit drainé), ce qui permettra alors d’évaluer l’ordre de grandeur des prélèvements sur la zone étudiée, il sera également comparé avec le prélèvement du canal de Vernet Pia.

2.2.6. Caractérisation du débit drainé par le canal de dérivation

Une campagne de jaugeage a été réalisée le 24 et 25 août 2010 sur le canal de dérivation. Les débits ont étés mesurés, comme pour la Têt à l’aide d’un courantomètre électromagnétique par les équipes de PMCA et du BRGM. Les débits ont étés définis au niveau des quatre ouvrages et également au niveau de la confluence avec la Têt. Le détail des mesures et calculs est fourni annexe 1. Les valeurs obtenues sont précisées Illustration 12.



Illustration 12. Site de jaugeage sur le canal de dérivation et débits mesurés le 24-25 août 2010

Le débit total drainé par le canal en août 2010 est égal à 0,11 m3/s (débit à la confluence avec la Têt). Le jaugeage en différents points permet d’appréhender le flux



d’eau drainé sur chaque portion du canal ainsi que le débit par unité de longueur (Illustration 13).

Débit canal (m3/s) Longueur (m)

Débit par unité de longueur (m3/s

par m)

Amont pont 1 0.03 350 8.6.10-5

Pont 1 à pont 2 0.04 350 1.4.10-4

Pont 2 à pont 3 0.02 300 6.7.10-5

Pont 3 à pont 4 0 100 0

Pont 4 à confluence 0.02 300 6.7.10-5

Illustration 13. Débit drainé et débit par unité de longueur sur les différentes portions en août 2010

2.2.7. Caractérisation de la perméabilité

Une première estimation de la perméabilité a été réalisée sur la zone en appliquant la loi de Darcy au drainage par le canal. La loi de Darcy s’écrit :

Q = K . A . ∆ H / ∆ L

Avec Q : le débit drainé en m3/s

K : la perméabilité en m/s

A : la surface au travers de laquelle la nappe s’écoule (m²)

∆ H : la variation de la charge hydraulique (m)

∆ L : la longueur sur laquelle s’applique la variation de charge hydraulique (m)

∆ H / ∆ L : le gradient de charge hydraulique

Le canal draine un débit de 0,11 m3/s sur environ 1300 m. Le rabattement induit est d’après les données compris entre 1 et 2 m. La surface au travers de laquelle la nappe s’écoule est donc comprise entre 1300 m² et 2600 m². Le gradient de charge hydraulique défini à partir de la carte piézométrique en dehors de la zone d’influence immédiate du canal est égal à 1m/180m soit 0,56 %. La perméabilité de l’aquifère à proximité du canal ainsi déduite est comprise entre 8.10-3 et 1,5.10-2 m/s.

Pour compléter cette estimation, un essai de pompage a été réalisé le 24 août 2010 dans le piézomètre 1. L’interprétation du pompage (fourni en annexe) permet de caractériser localement une perméabilité de l’ordre de 2.10-4 m²/s. Cette valeur est 40 fois inférieure à l’estimation basse déduite de l’application de la loi de Darcy au canal de dérivation. C’est pourquoi cette valeur ne parait pas représentative sur la zone. Il



semble donc que l’essai de pompage a été réalisé sur une zone localement moins perméable, ce qui met en évidence l’hétérogénéité de la structure de la nappe à l’échelle de la zone étudiée.

Enfin, les valeurs estimatives de transmissivité indiquées dans la carte géologique de la plaine du Roussillon sont comprises entre 3 et 5.10-3 m²/s. L’épaisseur moyenne de l’aquifère sur la zone étudiée est évaluée entre 3 et 4 m. La perméabilité est ainsi d’environ 1.10-3 m/s.

Les valeurs de perméabilité dans l'aquifère du quaternaire sont variables à cause de l’hétérogénéité de la lithologie de l’aquifère du Quaternaire (Illustration 14 et Illustration 31). En effet, ce dernier est constitué d’un assemblage de galets, sables et argiles. Faute de données exhaustives sur la zone (multiplication des essais de pompage), une valeur moyenne doit être utilisée afin de reproduire au mieux le comportement global du système aquifère. Pour prendre en considération cette hétérogénéité, quatre valeurs de perméabilité seront ainsi testées dans le modèle : 1.10-4, 1.10-3, 5.10-3 et 1.10-2 m/s. Elles seront appliquées uniformément sur l'ensemble du modèle, lors de quatre simulations différentes, car II n'y a pas d'éléments pour distinguer des variations de perméabilité par secteurs géographiques.

Illustration 14. Affleurements des terrains du quaternaire au niveau du canal de dérivation

2.2.8. Caractérisation des apports à la nappe

La recharge de la nappe par l’irrigation et les fuites d’eau au niveau du réseau de canaux d’irrigation est conséquente. Toutefois, il est aujourd’hui difficile, faute d’études exhaustives sur le sujet, de la quantifier de manière précise. Une estimation de ce flux




est toutefois effectuée à partir des résultats de l’ « Etude des flux hydrauliques du canal de Corneilla la rivière » (GAEA environnement, 2004). Du fait de la proximité du site d’étude (canal de Corneilla) à celui de notre zone, les résultats pourront être utilisés comme ordre de grandeur.

Dans cette étude, le volume annuel fourni pour l’irrigation est égal 1,4.106 m3 pour 130 ha cultivés et le volume des pertes sur le réseau réalimentant directement la nappe est égal à 3.106 m3. Une partie non négligeable du volume fourni pour l’irrigation réalimente également la nappe du fait des techniques d’irrigations pratiquées sur la zone. La valeur de 4.106 m3 peut ainsi être utilisée comme approximation du flux d’eau annuel rechargeant la nappe quaternaire. L’étude ne précise malheureusement pas la surface concernée par cette réalimentation. A dire d’expert, il semble que la surface irriguée représente 20 % de la surface totale, soit une surface totale de 650 ha (130 ha * 5). Ce qui représente, finalement un flux de recharge moyen annuel par les canaux de 1,6 mm/j.

Ce flux représente une valeur annuelle moyenne. La valeur estivale est supérieure : les débits dans les canaux et l’irrigation fonctionnent au maximum en été. Le flux en été est probablement de l’ordre de 2 à 3 mm/j.

Compte tenu des différentes approximations pour quantifier ce flux (méthode utilisée et extrapolation pour la période estivale), une valeur comprise entre 1 et 3 mm/j a été retenue pour la suite de cette étude.


3. Evaluation de l'impact

3.1. METHODE

3.1.1. Choix de la modélisation

L’étude du fonctionnement hydrogéologique de la nappe du quaternaire en relation avec le canal de dérivation de la Berne a pour objectif de fournir des résultats liés à l'impact sur la piézométrie (rabattements) et sur les flux d'eau dans l'aquifère. Elle devra prendre en compte l’état naturel avant la réalisation du canal, la situation actuelle avec le canal et éventuellement de nouveaux aménagements du canal comme l'imperméabilisation des berges. Toutefois, comme la connaissance initiale du site avant la réalisation du canal est mal connue, plusieurs hypothèses de travail devront être prises.

Dans ces conditions, un modèle mathématique de simulation des écoulements souterrains est adapté à cette étude, car il permet :

- de prendre en compte la géométrie de l'aquifère et du canal,

- de fournir des réponses en termes de niveau de nappe (charge hydraulique) et en débit drainé,

- de simuler différents aménagements sur le canal.

C'est pour ces raisons que, sur la base de la caractérisation du site, un modèle a été mis en œuvre avec le logiciel MARTHE, décrit dans le paragraphe suivant.

3.1.2. Description du modèle MARTHE

a. Domaine d’application

Conçu et réalisé par le BRGM pour la modélisation hydrodynamique et hydrodispersive des écoulements souterrains en milieu poreux, le code de calcul MARTHE est destiné à modéliser les écoulements dans des contextes variés : gestion des ressources aquifères, génie civil, environnement, exploitation minière ...

b. Caractérisations techniques

MARTHE permet de simuler de nombreux types d'écoulement en milieu poreux, en zones saturées et non saturées, en milieux monophasiques et diphasiques.



• Maillages

Le domaine à modéliser est discrétisé selon un maillage carré régulier (100m * 100m) avec, localement le long du canal un sous-maillage emboîté (dit « gigogne ») avec des mailles plus petites (20m * 20m).

Les données des maillages peuvent être définies maille par maille, ou bien par zones, par couches ou globalement pour tout le maillage.

Illustration 15. Maillage de la zone simulée et tracé du canal de dérivation

• Représentations graphiques

Les mailles du modèle sont automatiquement associées à des coordonnées géographiques, ce qui permet de superposer les données initiales et les résultats des simulations à des fonds cartographiques préalablement digitalisés.

Les résultats de modélisation sont édités dans des fichiers texte. Ils peuvent être également représentés graphiquement via différents logiciels : Post-processeur WinMarthe, Model3D, exportations Mapinfo ®, VRML, VTK, Paraview ®.

Les débits calculés (débits aux potentiels imposés, débits résiduels de convergence) peuvent être présentés maille par maille, ou bien par zones, par couches, ou encore pour tout le modèle.

• Contrôle de la convergence des calculs

La convergence des calculs est contrôlée par plusieurs critères : écarts de charge (moyen et maximal entre deux itérations successives) et débits résiduels d'erreur (global sur l'ensemble du modèle, et ponctuel dans chacune des mailles).



c. Schémas des calculs

• Calcul des écoulements

Les calculs hydrodynamiques sont effectués selon une méthode aux volumes finis.

d. Structure du logiciel

Au module de calcul hydrodynamique et hydrodispersif (MARTHE proprement dit), sont associés des modules de préparation, gestion et représentation graphique des données et des résultats de modélisation. Ces modules sont centralisés dans l'interface WinMarthe.

WinMarthe permet la définition et la modification graphique, sous environnement Windows, d'un maillage, en superposition à un fond cartographique digitalisé, ainsi que la visualisation des données couche par couche ou en coupe verticale Ouest-Est ou Nord-Sud. Aussi, les opérations diverses sur les données de maillages sont possibles :

- opérations algébriques, logiques ou géographiques sur les données d'un maillage,

- combinaisons algébriques, logiques ou géographiques entre les données de plusieurs grilles de données.

Enfin, la représentation graphique des fichiers de résultats générés par MARTHE peut s’effectuer soit par valeurs sur les différentes mailles, soit par courbes isovaleurs (piézométrie, rabattements, épaisseurs mouillées, Visualisation 3D, ...).

3.2. MODELISATION

3.2.1. Extension du modèle

Le modèle de la plaine de Pézilla-la-Rivière s'étend jusqu'aux limites naturelles suivantes de l'aquifère :

- au Sud, la Têt qui draine la nappe quaternaire en fonction de la cote de son niveau d'eau. Celui-ci est fixé à partir des valeurs mesurées lors des campagnes de mesures sur le terrain,

- au Nord en bordure de vallée, la limite d'extension des alluvions (Fz – voir Illustration 1).

Des limites artificielles ont été choisies dans les alluvions en amont (Ouest) et en aval (Est). Elles sont :

- Suffisamment éloignées pour ne pas influencer les résultats de l'impact. Un calcul approximatif indique que la baisse d'un niveau de 1 m, dans un milieu infini (K = 0,01 m/s), provoque un rabattement de moins de 10 cm à 2 km de distance. Dans la réalité, le milieu n'est pas infini et elles ont donc été placées au-delà, soit à environ 3 km de distance du canal.




- A peu près parallèles à une courbe isopiéze.

La zone retenue pour la modélisation est présentée Illustration 7.

3.2.2. Géométrie du Quaternaire

Ce sont les écoulements dans l'aquifère quaternaire qui sont simulés dans le modèle. Le niveau de la base des alluvions, correspondant au toit du Pliocène, est déduit des informations de forage obtenues en BSS sur la zone. Une trentaine de forages présentant des informations lithologiques exploitables (Illustration 17), recoupant les argiles du Pliocène, ont ainsi étés utilisées. Leur localisation est présentée sur l’Illustration 16. La densité de ces ouvrages est jugée satisfaisante pour permettre une extrapolation cohérente de la base du Quaternaire sur l’ensemble de la zone (Illustration 18).


Illustration 16. Localisation des ouvrages BSS recoupant le toit du Pliocène



Point BSSProfondeur ouvrage (m)

Altitude (m NGF)

Epaisseur Quaternaire (m)

Profondeur toit Pliocène (m)

10907X0020 58 75 11 6410907X0052 43 82 13.5 68.510907X0097 50 83 8.5 74.510907X0058 55.5 89 18 7110907X0075 68 76 12 6410907X0078 71 72 4.5 67.510907X0017 55 70 5.5 64.510907X0096 60 72 8 6410907X0071 43 69 6 6310907X0121 102 70 7 6310907X0057 67 77 7 7010907X0073 86 66 9 5710907X0086 81 66 9 5710907X0101 74 65 4.5 60.510907X0068 80 65 8.5 56.510907X0055 151 70 5 6510908X0253 79 70 8 6210908X0240 70 63 8 5510908X0214 81 63 6 5710907X0072 79 63 6 5710908X0205 40 61 6 5510907X0083 49 85 4 8110907X0085 74 70 0 7010907X0054 53.5 80 0 8010908X0004 125 68 9.6 58.4Piézo 5 5.90 69.77 6 63.77Piézo 6 6.85 68.37 6 62.37Piézo 7 6.60 65.21 6.5 58.71Piézo 8 6.47 65.76 6.5 59.26Piézo 1 bis 9 70.95 8.5 62.45

Illustration 17. Données utilisées pour caractériser la profondeur du toit du Pliocène



Base du quaternaire (m NGF)

Illustration 18. Base de la couche quaternaire

A l’exception de la zone du canal où la topographie recoupe le toit de la nappe, la valeur de l’altitude du toit de la couche quaternaire n'a pas de rôle hydraulique dès lors qu’elle est supérieure à celle du toit de la nappe. L'épaisseur de la zone non-saturée reste relativement constante. Sur la zone du canal, le toit de la couche quaternaire correspond aux cotes mesurées du fond du canal. Ailleurs, une cote arbitraire, supérieure à celle de la nappe, est utilisée.

3.2.3. Conditions aux limites

La bordure nord est définie comme limite étanche car il n'y a pas d’arrivée d’eau extérieures au modèle (terrains argileux très peu perméable). Les zones ouest, est et sud sont définies par des charges imposées.

Les charges hydrauliques sont imposées sur les mailles ouest (mailles amont) et les mailles est (mailles aval) à partir d’une interpolation des niveaux piézométriques. La valeur des mailles ouest s’échelonnent du Nord vers le Sud entre 79 et 86 m NGF, celles de l’est sont égales à 47 m NGF.

La charge hydraulique est également fixée pour l’ensemble des mailles sud représentant la Têt, à partir d'une interpolation des altitudes de la Têt mesurés en 7 points par le géomètre (Illustration 7).



3.2.4. Calage du modèle

Pour rappel :

- L'objectif du modèle est d'estimer l'influence du canal sur la piézométrie et sur le drainage amplifié de la nappe par la Têt ;

- Il y a une très forte incertitude sur l'estimation des apports à la nappe à cause de la méthode d'irrigation utilisée et l'absence de suivi ;

- Une autre incertitude, toutefois moins importante, porte sur les valeurs de perméabilité ;

- La connaissance de la piézométrie et du débit de drainage par le canal est jugée acceptable pour réaliser le calage du modèle ;

- Il y a une inconnue concernant les prélèvements d'eau dans et à proximité de la Têt. Or ces derniers modifient très fortement le débit naturel de la Têt1. Les débits de la Têt ne peuvent donc pas être déduits des mesures de terrain.

La méthode du calage du modèle a été adaptée à ce contexte et en particulier à l'incertitude concernant les apports à la nappe qui serviront en partie comme paramètre d'ajustement du modèle : quatre simulations sont réalisées avec une valeur de perméabilité globale sur l'ensemble du modèle, définies au paragraphe 2.2.7 (1.10-4, 1.10-3, 5.10-3 et 1.10-2 m/s). Sur chacune de ces simulations, les apports à la nappe seront ajustés afin de restituer au mieux le débit de drainage du canal (0.11 m3/s). Et enfin, l'ajustement sera affiné en ajustant sur les valeurs de rabattements. Cette méthode permet de répondre aux questions posées (incidence du canal sur la piézométrie et sur son drainage relatif à celui de la Têt). En aucun cas, on pourra utiliser ce modèle ainsi calé pour d'autres objectifs, comme par exemple, un modèle de gestion de la ressource en eau pour estimer des débits prélevables. Le débit de la Têt ne sera pas utilisé pour les calages car il subit l'influence de pompages non connus.

Le calage est réalisé en régime permanent, adapté à la fois aux questions posées et aux données disponibles.

Les calculs par itérations du modèle convergent rapidement dans toutes les configurations. L'erreur sur le bilan des débits est très faible (la somme des valeurs absolues des débits est de l'ordre de 10-7 m3/s) ce qui valide numériquement les calculs.

1 Voir l' Illustration 11




3.3. LES CONFIGURATIONS SIMULEES

3.3.1. Tests sur la perméabilité

Dans un premier temps, des simulations ont été menées pour disposer d'un "état initial", en considérant qu’il n’y a aucun apport à la nappe. Cet état ne correspond pas à une situation hydraulique réelle, mais il aide à la compréhension de l'influence des autres paramètres en jeu par comparaison.

Ces simulations ont été réalisées avec les quatre valeurs de perméabilités définies au paragraphe 2.2.7, à savoir :

- K = 10-4 m/s

- K = 10-3 m/s

- K = 5.10-3 m/s

- K = 10-2 m/s

Les charges hydrauliques simulées par le modèle avec ces valeurs sont présentées Illustration 19.


K = 10-4 m/s K = 10-3 m/s

K = 5.10-3 m/s K = 10-2 m/s

70Piézométrie simulée

Piézométrique mesurée

Niveaux piézométriques (m NGF)

Niveaux exprimés en m NGF

Illustration 19. Piézométrie simulée pour différentes perméabilités




On peut vérifier que la piézométrie calculée reproduit correctement la piézométrie mesurée dans les quatre cas. Un bilan de débit a été réalisé pour les quatre simulations (Illustration 20). Il présente le flux d’eau entrant par les mailles amont, le flux d’eau sortant (mailles aval), les débits de la nappe drainés par la Têt et par le canal de dérivation.

Débit entrant amont (m3/s)

Débit sortant aval (m3/s)

Débit drainé Têt (m3/s)

Débit drainé Canal (m3/s)

K = 1.10-4 m/s 0.013 0.001 0.011 0.0007

K = 1.10-3 m/s 0.13 0.007 0.12 0.007

K = 5.10-3 m/s 0.64 0.03 0.58 0.036

K = 1.10-2 m/s 1.3 0.07 1.2 0.07

Illustration 20. Flux calculés par le modèle

Ensuite, le flux d'alimentation à la nappe est ajusté pour chacune des quatre simulations afin d'obtenir un débit drainé par le canal de 0,11 m3/s. Les résultats des débits sont présentés Illustration 21.

Débit entrant amont (m3/s)

Débit sortant aval (m3/s)

Débit drainé Têt (m3/s)

Débit drainé Canal (m3/s)

Débit irrigation (m3/s)

Flux d'irrigation (mm/j)

K = 1.10-4 m/s 0.03 0.15 0.39 0.11 0.81 4.7

K = 1.10-3 m/s 0.09 0.16 0.51 0.11 0.73 4.2

K = 5.10-3 m/s 0.62 0.13 0.86 0.11 0.49 2.8

K = 1.10-2 m/s 1.27 0.11 1.31 0.11 0.26 1.5

Illustration 21. Débits calculés et flux d’irrigation en fonction de valeurs de perméabilités différentes

Les charges hydrauliques simulées avec ces nouvelles conditions d’alimentation par l’irrigation sont fournies Illustration 22.



K = 10-4 m/s K = 10-3 m/s

K = 5.10-3 m/s K = 1.10-2 m/s

K = 10-4 m/s K = 10-3 m/s

K = 5.10-3 m/s K = 1.10-2 m/s

Illustration 22. Piézométrie simulée pour différentes perméabilités avec un flux d’irrigation fixé afin de reproduire les débits drainés


Les résultats des simulations en termes de piézométrie deviennent très contrastés. Les piézométries simulées avec les perméabilités 1.10-4 et 1.10-3 m/s, s’écartent en effet fortement de la carte piézométrique réalisée à partir des mesures de terrain. Elles ne respectent ni les sens d'écoulement, ni les valeurs absolues de la piézométrie qui dépassent la cote du sol sur certaines zones. Il convient ainsi d’éliminer ces deux valeurs de perméabilités.

Les deux simulations conservées à ce stade (5.10-3 et 10-2 m/s) sont caractérisées par des débits d’irrigation de 0,49 et 0,26 m3/s, ce qui représente pour la zone de 15 km² un flux d’infiltration journalier sur la zone de respectivement 2,8 et 1,5 mm. Ces flux sont en accord avec les estimations des apports à la nappe caractérisés au paragraphe 2.2.8. Les flux d’irrigation utilisés dans le modèle ne semblent donc pas être aberrants.

En dernière étape, la qualité des deux modèles va être testée sur le calcul des rabattements provoqués par le canal, obtenu par la différence de charge, maille par maille, entre :

- la piézométrie calculée sans le canal,

- la piézométrie calculée avec le canal.

Pour ce faire, deux nouvelles configurations sont simulées avec les mêmes jeux de paramètres (perméabilité de 5.10-3 et 1.10-2 m/s, débit d’irrigation respectivement égal à 0,49 et 0,26 m3/s), mais cette fois-ci en supprimant le canal.

Le rabattement sur l'ensemble des mailles du modèle est présenté Illustration 23.



K = 5.10-3 m/s

K = 10-2 m/s

Rabattement (m)

Rabattement (m)

K = 5.10-3 m/s

K = 10-2 m/s

Rabattement (m)

Rabattement (m)

Illustration 23. Différence de charge (rabattement) simulé avec les perméabilités K = 5.10-3 et 1.10-2 m/s

Les résultats de cette simulation montrent que les rabattements calculés par le modèle avec la perméabilité de 10-2 m/s sous estiment les rabattements observés. En effet, le rabattement maximum est égal à 1,3 m, alors que les rabattements observés sont supérieurs à 1,5 m sur plusieurs piézomètres proches du canal (quelques dizaines de mètres) et probablement d’environ 2 m à l’aplomb du canal. Cette gamme de rabattement observée correspond par contre assez bien avec celle simulée par le modèle à perméabilité de 5.10-2 m/s, où les rabattements atteignent 2 m localement. En complément, les rabattements simulés sur les mailles où sont localisés les piézomètres ayant permis de caractériser les rabattements sont comparés à ceux mesurés. Les résultats sont fournis Illustration 24. Les différences entre les rabattements simulés et observés sont assez faibles et montrent une légère tendance à la surestimation par le modèle des rabattements, le modèle est donc pessimiste et tend à surévaluer l’impact du canal. L’erreur moyenne a été calculée sur les 6 sites, elle est égale à + 20 cm. Ainsi, pour la suite de l’étude on considèrera que l’incertitude sur les rabattements est égale à +/- 20 cm. Les résultats au regard des approximations initiales sont toutefois satisfaisants, la différence entre les rabattements simulés et observés étant faible.




Ces différences s'expliquent en plus par l’hétérogénéité de la structure de la nappe du Quaternaire. En effet, cette simulation a été réalisée avec une perméabilité homogène, alors qu’en réalité la perméabilité sur la zone varie significativement avec la lithologie (graviers, galets, argiles…).


.P1 .. P3

.Piezo1 .Piezo2.Piezo3

Piezo4

Rabattement (m)

Rabattement observé (m ) Rabattement simulé (m )

P1 0.4 0.7

P3 1.4 1.3

Piézo 1 1.0 1.6

Piézo 2 1.3 1.6

Piézo 3 1.6 1.6

Piézo 4 1.6 1.6

Illustration 24. Rabattements simulés sur les points suivis



Ainsi, le modèle avec une perméabilité de 5.10-3 m/s et un flux d’eau d’irrigation alimentant la nappe sur la surface d’étude de 15 km² égal à 0,49 m3/s (soit 2,8 mm/jour) permet de reproduire à la fois la piézométrie, les débits drainés par le canal et les rabattements (Illustration 24). Concernant la piézométrie simulée, il existe à l’ouest du canal de dérivation des différences notables avec la piézométrie mesurée (Illustration 25). Ceci est lié à la présence du Clos d’N Godail qui draine la nappe du quaternaire à proximité de la Têt et engendre ainsi localement une dépression des isopièzes. Le Clos d’N Godail n'est pas représenté par le modèle, car son influence sur les écoulements au niveau de la zone du canal est limitée. Il est en effet éloigné (plus de 700 m à l’amont hydraulique) et les débits qu’il draine sont faibles (environ 30 l/s) et proviennent de la partie aval à proximité de la confluence avec la Têt.

Isopièze mesurée

Isopièze simulée60

Illustration 25. Comparaison de la piézométrie observée et simulée (modèle K = 5.10-3 m/s)



Enfin, la répartition du drainage le long du canal a été calculée par le modèle et comparée aux observations (Illustration 26). Ces débits par tronçon de canal sont très proches montrant que le modèle est bien adapté.

Débit canal mesuré (m3/s)

Débit canal simulé (m3/s)

Amont pont 1 0.03 0.053

Pont 1 à pont 2 0.04 0.029

Pont 2 à pont 3 0.02 0.020

Pont 3 à pont 4 0 0.00

Pont 4 à confluence 0.02 0.003

4

Illustration 26. Débit drainé de la nappe par zone dans le canal de dérivation

Le calage du modèle est à ce stade, jugé suffisamment satisfaisant, pour quantifier l’impact du chenal sur les débits de la Têt et sur les rabattements induits dans la nappe du Quaternaire.

3.4. EXPLOITATION DES RESULTATS DES SIMULATIONS

3.4.1. Impact sur les débits de la Têt

Les débits de la Têt ont étés calculés sur 6 différentes zones à partir des deux modèles avec et sans canal.

Zone amont 1 Zone amont 2

Zone amont 3

Zone aval 1

Zone aval 2 Zone aval 3

Zone amont 1 Zone amont 2

Zone amont 3

Zone aval 1

Zone aval 2 Zone aval 3

Illustration 27. Présentation des différentes zones sur la Têt



Débit sans canal (m3/s)

Débit avec canal (m3/s)

zone amont 1 (2300 m) 0.52 0.51

zone amont 2 (500 m) 0.07 0.05

zone amont 3 (500 m) 0.06 0.03

zone aval 1 (500 m) 0.06 0.03

zone aval 2 (500 m) 0.04 0.03

zone aval 3 (3000 m) 0.24 0.22

Total Têt 0.99 0.87

Illustration 28. Débit drainé par la Têt simulé sur les différentes zones (la longueur de chacune des zones est précisée)

Tout d’abord d’un point de vue global, les deux modélisations réalisées sans et avec canal, montrent qu’il y a très peu de différence au niveau du débit drainé de la nappe quaternaire arrivant à la Têt.

a. Situation avant le creusement du canal

Le débit drainé par la Têt sans le canal est égal, d'après les calculs du modèle, à 0,99 m3/s.

b. Situation après le creusement du canal

Le débit drainé par la Têt avec le canal est égal :

- à 0,87 m3/s d'après les calculs du modèle pour la partie nappe (hors canal),

- à 0,11 m3/s directement par le canal,

soit au total 0,98 m3/s.

Les résultats des modélisations montrent que d’un point de vue global il n’y a pas d’impact au niveau des débits drainés regagnant la Têt. Dans les deux configurations, le débit drainé est de l'ordre de 1 m3/s.

Ceci signifie que le canal de dérivation draine un flux d’eau de la nappe qu’il évacue par la suite dans la Têt. Du fait de ce drainage, la Têt draine moins d’eau de la nappe mais retrouve finalement l’équivalent de ce débit drainé « perdu » de façon localisée à la confluence avec le canal de dérivation.

Les résultats en termes de débit drainé par la Têt par zone, permettent d’appréhender les impacts « locaux ». Ainsi au niveau des zones éloignées de plus de 1000 m de



l’embouchure (zone amont 1 et aval 3), l’impact apparait limité, il est inférieur à 2 % pour la zone amont (soit 10 l/s) et à 10 % pour la zone aval (20 l/s). A l’inverse il est conséquent sur les zones situées 500 m amont et aval (zone amont 3 et aval 1), avec deux fois moins de débit drainé. Cette diminution de débit pour 500 m linéaire de rivière représente 30 l/s. Enfin, sur les zones situées de 500 à 1000 m de l’embouchure (zone amont 2 et aval 2), la diminution est comprise entre 25 et 30 % ce qui représente une diminution de 10 à 20 l/s.

Pour les zones situées à l’aval, en termes de débit total retourné à la rivière (débit drainé par la Têt plus débit du canal de dérivation), il n’y a pas de diminution du débit restitué. Finalement seules les zones amont 2 et 3 voient leur débit diminuer avec respectivement 20 et 30 l/s en moins. Ce débit est à mettre en relation avec le débit de la Têt sur la zone d’étude. Le débit de la Têt est égal à 1,4 m3/s, la diminution (50 l/s) représente moins de 4 % du débit total, ce qui est négligeable.

Ces valeurs sont également à mettre en relation avec les débits prélevés dans la Têt. Les débits mesurés en amont et aval de la zone étant constants, alors les débits drainés par la nappe en rive gauche de la Têt (environ 1 m3/s) sont compensés par les prélèvements. Les prélèvements sont donc d’environ 1 m3/s. Cette valeur est en accord avec l’ordre de grandeur du prélèvement principal sur la zone, au niveau du canal de Vernet et Pia, qui a été évalué par BRL entre 0,5 et 1 m3/s.

Les variations de débit engendrées par le canal de dérivation (0,11 m3/s) est ainsi 10 fois plus faible que les prélèvements effectués dans la Têt. Ces différentes comparaisons permettent de relativiser l’impact de cet ouvrage hydraulique par rapport aux autres impacts anthropiques.

Ainsi les impacts en termes de débit à la fois à l’échelle de la zone étudiée mais aussi localement à proximité du canal de dérivation paraissent négligeables.

3.4.2. Impact sur la nappe

L’impact se matérialise par des rabattements de la nappe quaternaire induits par le drainage du canal représentés par les cartes des Illustration 29 et Illustration 30, calculées à partir des résultats des modélisations avec et sans canal. Ces résultats concernent la période d'été, période pour laquelle la modélisation a été réalisée. Ces rabattements calculés lors de la période de hautes eaux sont maximum, les résultats présentés reflètent ainsi la situation la plus pessimiste.

Ces cartes montrent que localement à proximité du canal, le rabattement atteint entre 1,5 et 2 m. On vérifie également que l’amont est moins impacté que l’aval. Pour une distance supérieure à 200 m à l’amont les rabattements sont inférieurs à 1 m, à 500 m ils deviennent inférieurs à 50 cm. Au-delà de 1 km, les rabattements sont faibles, inférieurs à 25 cm.

A l’aval, pour une distance inférieure à 500 m, les rabattements sont supérieurs à 1 m. Au niveau du centre de la commune de Pézilla, localisée entre 700 et 1000 m du canal, les rabattements sont compris entre 75 cm et 1 m. Pour des distances supérieures à




1 km du canal, les rabattements sont inférieurs à 75 cm, et diminuent au fur et à mesure de l’éloignement au canal. L’impact devient inférieur à 25 cm à l’est de Pézilla pour une distance d’environ 2,5 km.

Au vu de ces résultats, il apparait que certains puits ou forages risquent de ne plus pouvoir être exploités à cause de la trop faible épaisseur de la colonne d'eau dans l'ouvrage. Aussi, certains ouvrages peu profonds peuvent aujourd’hui se retrouver à sec.

Illustration 29. Carte d’iso rabattements déduite des modélisations de la charge hydraulique avec et sans canal



0.750.

25 0.5

0.5

0.5

0.25

0.25

0.75

0.75

0.75

0.75

0.75

0.75

0.5

0.5

0.5

0.5

0.25

0.25

0.25

1

11 1

1

11.25

1.25

1.25

1.51.5

2

2

0 500m 1000m

N

0.750.

25 0.5

0.5

0.5

0.25

0.25

0.75

0.75

0.75

0.75

0.75

0.75

0.5

0.5

0.5

0.5

0.25

0.25

0.25

1

11 1

1

11.25

1.25

1.25

1.51.5

2

2

0 500m 1000m0 500m 1000m

N

Illustration 30. Carte d’iso rabattements, les valeurs sont exprimées en m (fond topographique, IGN)



3.4.3. Fiabilité des calculs

La mise en place du modèle conduit à :

- une convergence très rapide des calculs avec un bilan des débits d'erreur faible, qui valide la fiabilité des calculs sur le plan numérique ;

- une restitution relativement précise de la piézométrie en termes de sens d'écoulement et de gradient hydraulique, avec une valeur de perméabilité déduite du calage conforme à la plage de perméabilité connue de ces alluvions ;

- une validation par un calage supplémentaire sur les débits : les débits simulés sont cohérents avec les débits mesurés au cours de nots campagnes de terrain (Têt, canal Vernet-Pia et du canal de dérivation),

- des valeurs simulées de rabattement de la nappe proches de celles observées en six points (erreur moyenne de 20 cm).

C’est pourquoi le modèle est considéré comme représentant de façon satisfaisante les impacts hydrauliques du canal. Il a donc été utilisé pour estimer les niveaux piézométriques et les débits drainés par la Têt suite à la mise en place du canal.


4. Mesures correctives ou compensatoires

La caractérisation du fonctionnement hydrogéologique de la nappe du Quaternaire en relation avec le canal de dérivation a ainsi montré que les impacts concernaient plus les niveaux d'eau dans la nappe (rabattements) que les débits drainés vers la Têt.

Ce rabattement conduit à une diminution des hauteurs d’eau dans les puits et forages quaternaires présents sur la zone impactée, ce qui peut dans certains cas provoquer une diminution de leur capacité d’exploitation.

Le modèle développé peut être utilisé de manière à faciliter la définition de mesures correctives ou compensatoires visant à réduire ou annuler les diminutions des capacités d’exploitation de ces ouvrages quaternaires.

Deux solutions peuvent ainsi être envisagées :

- Imperméabilisation du canal,

- Surcreusement des puits.

Ces solutions sont étudiées ci-après.

4.1. IMPERMEABILISATION DU CANAL

Le modèle développé peut simuler différents scénarios d’aménagements du canal de dérivation afin de caractériser les impacts sur les débits drainés et sur la nappe (rabattements). L’impact sur les débits étant négligeable, les scénarios ont étés élaborés afin de réduire au maximum l’impact sur les rabattements en particulier au niveau du centre de la commune de Pézilla caractérisée aujourd’hui par des rabattements compris entre 70 cm et 1 m. Les rabattements étant de 2 m au droit du canal, il faudra, pour que l’imperméabilisation soit efficace (arrêt du drainage de la nappe par le canal), imperméabiliser le fond du canal mais aussi les berges sur une hauteur au moins égale au rabattement calculé. Aussi, il est recommandé de conserver une marge de sécurité de 50 cm parce que (i) les résultats sont fournis avec une précision estimée à +/- 20 cm (ii) les calculs ont étés réalisés à partir des niveaux d’août 2010 et que dans le futur des périodes de hautes eaux pourront être caractérisées par des niveaux supérieurs à ceux d’août 2010. L’imperméabilisation des différentes sections devra donc être réalisée sur une hauteur de 2,5 m. Pour que l'imperméabilisation soit efficace, il faut que l'eau puisse transiter sous le canal de la rive droite vers la rive gauche. Autrement dit, il ne faut pas imperméabiliser quand l'épaisseur des alluvions entre le fond du canal et le toit du Pliocène devient trop faible. Le modèle prend en compte dans ses calculs cette épaisseur.



Les différents scénarios d’imperméabilisation testés sont les suivants (les zones sont présentées Illustration 32) :

- imperméabilisation du canal sur une distance de 400 m au niveau de la zone à l’amont du pont 1

- imperméabilisation du canal sur une distance de 800 m sur la zone à l’amont du pont 2 (400 + 400 m)

- imperméabilisation du canal sur une distance de 1100 m sur la zone à l’amont du pont 3 (800 + 300 m)

La photo prise par Engéo (2010) après la réalisation du canal, avant la végétalisation du site permet de localiser assez précisemment la zone où le Pliocène est affleurant (Illustration 31). Cette zone se situe au niveau du piézomètre 4, à proximité du troisième pont. Ainsi, le toit du Pliocène ayant été recoupé sur la zone aval au pont 3, il n’est pas proposé d’imperméabiliser cette portion de canal. En effet, le Pliocène constitue une barrière étanche amont-aval pour les écoulements de la nappe quaternaire, si bien que même après une étanchéification du canal les écoulements rive gauche – rive droite du canal ne seront pas rétablis. Une étanchéification conduirait en rive droite du canal à la mise en place d’un flux Nord – Sud drainé par la Têt.

Alluvions du Quaternaire

Marnes du Pliocène

Alluvions du Quaternaire

Marnes du Pliocène

Illustration 31. Contact Quaternaire – Pliocène visible dans le chenal au niveau du piézomètre 4 et du pont 3, photo avant végétalisation du site (Engéo, 2010)



Confluence

400 m

400 m

300 m

Pont 1

Pont 2

Pont 3

Pont 4

Illustration 32. Localisation des différentes zone à aménager




4.1.1. Imperméabilisation zone 1

L’imperméabilisation sur 400 m à l’amont du pont 1 permet d’après les résultats de la modélisation de réduire le débit drainé de près de 40 % avec un débit passant de 0,11 m3/s à 0,07 m3/s. En termes de rabattement, le gain est estimé à environ 15 cm au niveau du centre de la commune par rapport à l’actuel (Illustration 33), les rabattements seraient alors compris entre 60 et 85 cm.


0.5

0.5

0.25

0.25

0.75

0.75

0.75

0.75

0.5

0.5

0.5

0.25

0.25

0.25

1

1

1

1.251.25

1.5

0 500m 1000m0 500m 1000m

Illustration 33. Carte d’iso rabattements après imperméabilisation de la zone 1 déduite de la modélisation



4.1.2. Imperméabilisation zone 1 et zone 2

L’imperméabilisation sur 800 m à l’amont du pont 2 permettrait de réduire le débit drainé par le canal de 70 % (débit drainé = 0,04 m3/s). En termes de rabattement, le gain est estimé à environ 20 cm au niveau du centre de la commune par rapport à l’actuel (Illustration 34), les rabattements seraient compris entre 55 et 80 cm.

Il y a finalement peu de gain sur les rabattements en imperméabilisant les deux zones par rapport à l’imperméabilisation de la zone 1 uniquement.



0.5

0.5

0.25

0.25

0.75

0.75 0.5

0.5

0.25

0.25

10 500m 1000m0 500m 1000m

1.51.5

1.25

1.51.5

11.

25




4.1.3. Imperméabilisation des zones 1 à 3

L’imperméabilisation sur 1100 m à l’amont du pont 3 conduit à une réduction de 90 % des débits drainés par le canal, ils sont alors égaux à 0,01 m3/s. En termes de rabattement, le gain est estimé à environ 25 cm au niveau du centre de la commune par rapport à l’actuel (Illustration 36), les rabattements au niveau du centre de la commune seraient compris entre 50 et 75 cm.

Cette imperméabilisation permettrait donc de réduire significativement les débits drainés. Aussi, du fait de l’épaisseur limitée du Quaternaire sous le canal, les transferts de flux amont – aval de la nappe seront faibles. Le canal imperméabilisé a ainsi un effet « barrage » sur la nappe, il divise les écoulements et provoque une baisse du niveau d’eau à son aval par rapport à la simulation sans canal. Une partie du flux circule alors au sein de la nappe selon une direction Nord-Sud le long du canal (en rive droite) vers la Têt (voir Illustration 35). C’est pourquoi la carte d’iso rabattement fournie pour ce cas d’imperméabilisation est très proche de celle fournie pour l’imperméabilisation des zones 1 et 2 (Illustration 34). Finalement l’imperméabilisation des zones 2 et 3 n’apporte pas d’améliorations significatives par rapport aux rabattements.




Situation avant canal

Pliocène

Niveau piézométrique

Quaternaire

W E

PliocèneQuaternaire

W E

Situation actuelle

Drainagenappe - canal


W E

Situation actuelle

Drainagenappe - canal


W E

Situation après imperméabilisation

ImperméabilisationEcoulement Nord-Sud

Illustration 35. Présentation schématique de la nappe quaternaire et des écoulements


0.25

0 500m 1000m0 500m 1000m0.5

0.25

0.5

0.5

0.25

0.75

0.75

0.5

0.5

0.25

0.25

1

1.25

1.51.5

11.

25




4.2. APPROFONDISSEMENT DES PUITS

La carte d’iso rabattements (Illustration 30), permet d'estimer les rabattements liés à la présence du canal de manière localisée sur l'ensemble de la zone. Une solution possible pour limiter l’impact de ces rabattements consiste à approfondir les ouvrages présents sur les zones fortement impactées par les rabattements. Ces approfondissements pourraient être réalisés jusqu’au toit du Pliocène.

Il a été décidé après discussion avec l’Agglomération de Perpignan, de prendre la limite de rabattement à 50 cm pour définir la limite entre zone impactée et non impactée. En dehors de la zone impactée, les rabattements sont plus faibles et les conséquences sur les ouvrages d’exploitation sont probablement négligeables.

Le Modèle Numérique de Terrain (MNT) et la carte du toit du Pliocène (base de la couche quaternaire - Illustration 18), permettent d’évaluer les épaisseurs spatialisées du quaternaire. Cette carte est présentée sur l’Illustration 37, elle pourra être utilisée en première approche pour définir les approfondissements envisageables des ouvrages.

Les points ayant servi à l’extrapolation des niveaux du toit du Pliocène sur la zone sont également présentés (Illustration 38). Il existe toutefois quelques différences entre les courbes calculées et les profondeurs définies à partir des logs de forage de la BSS. Elles sont essentiellement liées à la méthode d’interpolation, à l’existence probable d’irrégularité locales dans la structure du toit du Pliocène et aux imprécisions sur les logs de forage.

0.5

0 500m 1000m0 500m 1000m

N

8

6

666

6

6

46

4

2

4

4

4

6

6

8

81012

8

10

12

14

Illustration 37. Epaisseur du quaternaire sur la zone de Pézilla, forages sur la zone et zone impactée par un rabattement de 50 cm



Point Epaisseur quaternaire10907X0020 1110907X0055 510907X0057 710907X0068 8,510907X0071 610907X0073 910907X0075 1210907X0078 4,510907X0083 410907X0086 910907X0096 810907X0098 1,510907X0101 4,510907X0121 710907X0144 >510907X0145 >510907X0146 >410907X0148 >410908X0214 610908X0240 810908X0253 8

Illustration 38. Epaisseur des terrains quaternaires sur la zone (m)

4.3. CONCLUSION SUR LES MESURES CORRECTIVES ET COMPENSATOIRES

L’impact hydrogéologique du canal sur la nappe quaternaire porte essentiellement sur les rabattements, qui pourraient être responsables d’une diminution des capacités d’exploitation des ouvrages sur la zone impactée. Une mesure corrective et une mesure compensatoire sont proposées par PMCA : la première prévoit d'imperméabiliser le canal en vue de rétablir le flux de la nappe vers l’aval, la seconde conduit à approfondir les ouvrages qui seraient impactés.

La mesure corrective consiste à imperméabiliser le fond du canal et les berges sur une hauteur de 2,5 m. La modélisation réalisée permet de préciser les gains que cette imperméabilisation permettrait selon les différents scénarios. Ainsi, les imperméabilisations conduisent à une diminution de débits drainés par le canal. Par contre, concernant les rabattements, le gain est faible, compris entre 20 et 30 cm selon les longueurs imperméabilisées. Ceci est lié à l’épaisseur limitée du quaternaire sous le canal. D’amont en aval, cette épaisseur diminue jusqu’à la disparition des terrains du quaternaire à l’aval de la zone 3. La faible épaisseur du quaternaire sous le canal rend difficile le transfert amont - aval des flux de la nappe. Ce transfert se réduit au fur et à mesure que l’épaisseur diminue au profit de la mise en place d’un écoulement Nord-Sud. C’est pourquoi le gain en termes de rabattement reste limité malgré l’imperméabilisation des zones aval. En effet le gain au niveau des rabattements est d’environ 15 cm au niveau de la commune après imperméabilisation de la zone 1, il




évolue ensuite peu selon les modélisations après les imperméabilisations des zones 2 et 3.

Il semble donc au vu de ces résultats que l’imperméabilisation n’est pas efficace pour permettre de réduire les rabattements provoqués par la présence du canal (gain de seulement 15 à 25 cm des niveaux de la nappe), c’est pourquoi cette mesure corrective n’est pas recommandée.

La mise en place de drains horizontaux sous le canal et perpendiculaires à ce dernier dans le but de faciliter les écoulements ne semble pas adaptée. En effet ces drains n’amélioreront pas de manière significative les transferts de flux amont – aval, ces derniers étant connectés de part et d’autre à des terrains sédimentaires de perméabilité très faible devant celle des drains.

Enfin, la mesure compensatoire consistant à approfondir les ouvrages quaternaires impactés par le canal, permettra après réalisation des travaux d’améliorer les capacités d’exploitation des ouvrages par rapport à la situation actuelle. Ce travail ne pose a priori pas de difficulté technique particulière.

Rapellons que les rabattements fournis par la méthode mise en œuvre sont certainement surestimés du fait de la non prise en compte des battements de nappe (cf § 2.2.4). Il est également nécessaire de préciser que ces rabattements seront dommageables seulement s’ils sont responsables d’un dénoyage de l’ouvrage (Illustration 39.a) ou de la pompe (Illustration 39.b) ou lorsque les niveaux d’eau au dessus de la pompe sont significativement réduits (Illustration 39.c). A l’inverse, dans le cas où la hauteur rabattue est limitée devant la hauteur d’eau restant dans l’ouvrage ou au dessus de la pompe, alors l’impact sur les capacités de l’ouvrage est limité (Illustration 39.d).

Piézométrie initiale

RabattementPiézométrie

finale

PiézoinitialePiézofinale

a. Ouvrage à sec b. Pompe dénoyée

pompe


c. Forte diminution de la colonned’eau au dessus de la pompe


d. Rabattement limité devant lacolonne d’eau restante

Illustration 39. Différents impacts sur les ouvrages



Conclusion

Le fonctionnement hydrogéologique de la nappe du Quaternaire en relation avec le canal de dérivation des eaux du ravin de la Berne a été étudié à proximité de Pézilla-la-Rivière. La première phase a permis de collecter des données : mesures piézométriques, jaugeage des débits dans la Têt et dans le canal, profil en long de la Têt, pompage d'essai. Ensuite, la mise en œuvre d'un modèle de simulation des écoulements souterrains a permis de caractériser l’impact du creusement du canal sur les écoulements de la nappe alluviale et de caractériser des mesures compensatoires/correctives proposées par PMCA.

Les impacts du canal de dérivation sur la nappe concernent les débits drainés et les rabattements.

Ainsi, en période estivale (condition hydrologique de hautes eaux) les débits de l’aquifère quaternaire drainés par le canal sont maximaux et atteignent 0,11 m3/s. La modélisation du fonctionnement hydrogéologique de la nappe quaternaire mise en œuvre montre qu’avant la mise en place du canal, ce même flux était naturellement drainé par la Têt. Le canal agit comme un collecteur de flux, mais il n’y a finalement pas d’impact sur les débits à l’échelle de la zone étudiée.

La modélisation permet de préciser les rabattements. Ils sont localement de 2 m au droit du canal et s’amenuisent en s’éloignant de ce dernier. Ils atteignent 25 cm à 1 km à l’Ouest et à 2,5 km à l’Est. Au niveau du centre de la commune ces rabattements sont compris entre 70 cm et 1 m. Ils sont potentiellement dommageables pour les exploitants de puits et forages implantés dans le Quaternaire, sur la zone impactée, car ils indiquent des hauteurs d’eau moindres dans les ouvrages ce qui peut se traduire par une diminution de la capacité d’exploitation.

Des mesures correctives ou compensatoires proposées par PMCA visant à réduire les rabattements sur la zone ont été examinées. La modélisation permet d’approcher les réponses de la nappe à différents scénarios d’imperméabilisation du fond du canal et des berges (mesure corrective). Au regard du gain très relatif au niveau des rabattements que les différents scénarios d’imperméabilisation permettent d’obtenir, cette mesure n’est finalement pas recommandée. La solution d’approfondissement des ouvrages (mesure compensatoire), devrait pour sa part permettre d’améliorer les conditions d’exploitations des ouvrages impactés par les rabattements.



Bibliographie

Engéo, 2010. Etude d’impact des aménagements hydrauliques du ravin de la Berne sur l’aquifère quaternaire de Pézilla-la-Rivière, Diagnostics de fin de travaux. Rapport, 13p.

Fonteilles M., Leblanc D., Clauzon G., Vaudin J.L., Berger G.M., 1993. Carte géologique France (1/50 000), feuille Rivesaltes (1090), BRGM.

GAEA Environnement, 2004. Etude des flux hydrauliques du canal de Corneilla-la-rivière. Rapport, 36p.

Pure Environnement, 2009. Dossier ICPE.



Annexe 1

Essai de pompage


L’essai de pompage a été réalisé le 24 août 2010 au niveau du site Piézomètre 1 – Piézomètre 1 bis. Ces deux ouvrages sont distants de 1,6 m. Les débits sont pompés dans l’ouvrage 1, les rabattements sont mesurés manuellement sur les deux ouvrages, une mesure avec une sonde autonome est également réalisée sur le Piézomètre 1. Les débits ont été mesurés ponctuellement. Les rabattements observés et les débits de pompage associés à cet essai sont présentés sur le graphique ci-après.

Rabattement (m) Débit (m3/h)

Temps (min)

Le pompage a duré 70 minutes, la remontée a été suivie pendant 170 minutes. L’essai comprend deux paliers à des débits le plus constant possible, avec pendant la première demi heure un débit compris entre 6 et 8 m3/h, puis de 30 à 70 minutes un débit compris entre 16 et 20 m3/h. L’essai à été perturbé entre 43 et 46 minutes, suite à la formation probable d’un bouchon obturant la pompe. La pompe a alors été éteinte puis rallumée.

La transmissivité a été calculée en appliquant la méthode de Theis. Les résultats graphiques sont fournis ci-après. La transmissivité déduite est égale à 1,25.10-3 m²/s. La section mouillée de l’aquifère quaternaire au niveau de ces ouvrages étant d’environ 6 m, la perméabilité est donc égale à K = 2.10-4 m/s.




Rabattement (m) Débit (m3/h)

Temps (min)


Annexe 2

Jaugeages réalisés et interprétation – Têt et canal de dérivation




Les jaugeages sur le canal de dérivation ont été réalisés sous les 4 ponts. Ils présentent en effet un radier bétonné permettant d’effectuer une mesure de relativement bonne qualité. La structure schématique des ponts est présentée ci-après (largeur = 11,5 m, hauteur = 2,5 m, longueur du radier = 5 m) . Au niveau du pont 1, du fait d’une faible hauteur d’eau le jaugeage a été réalisé par la méthode au flotteur. Sur les 3 autres ponts, le jaugeage a été réalisé à l’aide d’un courantomètre électromagnétique. Dans la partie aval du canal, le jaugeage est effectué sur une section plus « naturelle », non canalisée par un ouvrage bétonné. Le courantomètre électromagnétique a également été utilisé.

11.5 m

3 m

5 cm0.1 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 0.1 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5

Gauche Droite

Position des profils de mesure de la vitesse

Jaugeage pont n°1

Largeur section (m) Vitesse (m/s) Hauteur d'eau (cm) Q (m3/s) Q (m3/h)

Gauche 2.5 0.2 2.5 0.013 45

Droite 5.6 0.11 2.5 0.015 55

Total 0.028 100


Jaugeage pont n°2

Gauche V à 0.1 m V à 0.5 m V à 1 m V à 1.5 m V à 2 m V à 2.5 m V à 3 m V à 3.5 m V à 4 m V à 4.5 m V à 5 m V à 5.5 m Q (m3/s) Q (m3/h)

0 à 5 cm 0.001 0 0.013 0.015 0.017 0.01 0.025 0.035 0.01 0.05 0.003 0.017 0.005 17

5 à 10 cm 0 0 0.002 0.035 0.025 0.025 0.03 0.03 0.03 0.03 0.02 0.01 0.006 21

10 à 15 cm 0.025 0.03 0.05 0.05 0.045 0.05 0.05 0.05 0.06 0.055 0.045 0.06 0.019 68

Total gauche 0.029 106

Droite V à 0.1 m V à 0.5 m V à 1 m V à 1.5 m V à 2 m V à 2.5 m V à 3 m V à 3.5 m V à 4 m V à 4.5 m V à 5 m V à 5.5 m Q (m3/s) Q (m3/h)

0 à 5 cm 0 0.005 0.045 0.045 0.03 0.03 0.03 0.02 0.015 0.005 0 0 0.006 20

5 à 10 cm 0 0.02 0.055 0.055 0.06 0.04 0.035 0.03 0.02 0.01 0 0 0.008 29

10 à 15 cm 0 0 0.05 0.06 0.065 0.06 0.05 0.05 0.35 0.1 0 0 0.027 99

Total droit 0.041 148

Total Pont n°2 (hauteur d'eau = 17 cm) 0.071 255

Jaugeage pont n°3


0 à 3.5 cm 0.22 0.33 0.27 0.25 0.24 0.27 0.18 0.2 0.17 0.26 0.25 0.15 0.066 237


0 à 5 cm 0 0.025 0.07 0.11 0.09 0.12 0.25 0.2 0.18 0.01 0.012 0 0.027 96

Total Pont n°3 (hauteur d'eau = 3.5 cm rive gauche et 5 cm rive droite) 0.093 333

Jaugeage pont n°4




0 à 5 cm 0 0 0.026 0.035 0.08 0.14 0.05 0.1 0.17 0.02 0 0 0.016 56

5 à 10 cm 0 0 0.08 0.06 0.08 0.11 0.065 0.15 0.17 0.007 0 0 0.018 65

10 à 15 cm 0 0 0.03 0.07 0.08 0.14 0.07 0.16 0.13 0 0 0 0.020 73

Total gauche 0.054 194


0 à 5 cm 0.08 0.03 0.05 0.014 0.023 0 0.035 0.025 0.07 0.12 0 0 0.010 37

5 à 10 cm 0.06 0.05 0.04 0.05 0.023 0 0.018 0.03 0.09 0.1 0 0.02 0.011 40

10 à 15 cm 0.06 0.065 0.035 0.01 0 0 0 0.05 0.123 0.14 0 0.048 0.014 52

Total droite 0.036 128

Total Pont n°4 (hauteur d'eau = 16 cm) 0.090 323



Jaugeage confluence canal - Têt

Vitesse (m/s) V à 0.2 m V à 0.4 m V à 0.6 m V à 0.8 m V à 1 m V à 1.2 m V à 1.4 m V à 1.6 m V à 1.8 m V à 2 m V à 2.2 m V à 2.4 m

0 à 5 cm 0 0 0.04 0.05 0.01 0.25 0.1 0.1 0.15 0.3 0.2 0.004

5 à 10 cm 0.21 0.4 0.08 0.4 0.5 0.3 0.25 0.35 0.2

10 à 15 cm 4.45 0.13 0.5 0.75 0.3 0.2

15 à 20 cm 0.5 0.7 0.4 0.2

Débit (m3/s) Q à 0.2 m Q à 0.4 m Q à 0.6 m Q à 0.8 m Q à 1 m Q à 1.2 m Q à 1.4 m Q à 1.6 m Q à 1.8 m Q à 2 m Q à 2.2 m Q à 2.4 m

0 à 5 cm 0 0 0.000 0.001 0.000 0.003 0.001 0.001 0.002 0.003 0.002 0.000

5 à 10 cm 0.003 0.004 0.001 0.004 0.005 0.003 0.003 0.004 0.002

10 à 15 cm 0.036 0.002 0.005 0.008 0.003 0.002

15 à 20 cm 0.004 0.008 0.005 0.001

Débit total (m3/s) 0.000 0.000 0.003 0.040 0.002 0.016 0.022 0.012 0.007 0.007 0.004 0.000

Débit total confluence (m3/s) 0.112

Débit total confluence (m3/h) 403

Les débits de la Têt ont également été mesurés à l’aval et à l’amont de la zone d’étude. Les mesures et calculs effectués sont présentés ci-après.



Jaugeage Têt amont

Vitesse (m/s) V à 0 m V à 1 m V à 2 m V à 3 m V à 4 m V à 5 m V à 6 m V à 7 m V à 8 m V à 9 m0 à 5 cm 0.017 0.031 0.012 0.026 0.059 0.011 0.067 0.1 0.25 0.1710 à 15 cm 0.028 0.045 0.048 0.061 0.047 0.089 0.140 0.285 0.31520 à 25 cm 0.059 0.077 0.067 0.087 0.120 0.195 0.330 0.51030 à 35 cm 0.058 0.086 0.077 0.101 0.130 0.210 0.360 0.57540 à 45 cm 0.089 0.076 0.125 0.135 0.195 0.400 0.57050 à 55 cm 0.120

Débit (m3/s) Q à 0 m Q à 1 m Q à 2 m Q à 3 m Q à 4 m Q à 5 m Q à 6 m Q à 7 m Q à 8 m Q à 9 m0 à 10 cm 0.001 0.003 0.001 0.003 0.006 0.001 0.007 0.010 0.025 0.01710 à 20 cm 0.004 0.004 0.005 0.006 0.005 0.009 0.014 0.029 0.03220 à 30 cm 0.006 0.008 0.007 0.009 0.012 0.020 0.033 0.05130 à 40 cm 0.006 0.009 0.008 0.010 0.013 0.021 0.036 0.05840 à 50 cm 0.011 0.012 0.013 0.023 0.029 0.048 0.03450 à 60 cm 0.011Débit total (m3/s) 0.001 0.007 0.017 0.034 0.039 0.048 0.064 0.094 0.171 0.191

Vitesse (m/s) V à 10 m V à 11 m V à 12 m V à 13 m V à 14 m V à 15 m V à 16 m V à 17 m V à 18 m0 à 5 cm 0.094 0.23 0.22 0.24 0.033 0.2 0.044 0.008 -0.00810 à 15 cm 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.00020 à 25 cm 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.00030 à 35 cm 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.00040 à 45 cm 0.000 0.00050 à 55 cm

Débit (m3/s) Q à 10 m Q à 11 m Q à 12 m Q à 13 m Q à 14 m Q à 15 m V à 16 m V à 17 m V à 18 m0 à 10 cm 0.009 0.023 0.022 0.024 0.003 0.020 0.004 0.001 -0.00110 à 20 cm 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.00020 à 30 cm 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.00030 à 40 cm 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.00040 à 50 cm 0.000 0.00050 à 60 cmDébit total (m3/s) 0.009 0.023 0.022 0.024 0.003 0.020 0.004 0.001 -0.001

Débit Total Têt amont (m3/s) 1.424Débit Total Têt amont (m3/h) 5125



Jaugeage Têt aval

rive GaucheVitesse (m/s) V à 0 m V à 2 m V à 4 m V à 6 m V à 8 m V à 10 m V à 12 m V à 14 m V à 16 m V à 18 m0 à 5 cm 0.035 0.04 0.08 0.07 0.055 0.08 0.06 0.05 0.034 0.0255 à 10 cm 0.039 0.04 0.054 0.066 0.043 0.065 0.054 0.051 0.034 0.01910 à 15 cm 0.035 0.073 0.065 0.066 0.08 0.072 0.077 0.057 0.029 0.01715 à 20 cm 0.029 0.089 0.088 0.093 0.103 0.069 0.077 0.033 0.02220 à 25 cm 0.086 0.091 0.09 0.09725 à 30 cm 0.072 0.086 0.1

Débit (m3/s) Q à 0 m Q à 2 m Q à 4 m Q à 6 m Q à 8 m Q à 10 m Q à 12 m Q à 14 m Q à 16 m Q à 18 m5 à 10 cm 0.00175 0.004 0.008 0.007 0.0055 0.008 0.006 0.005 0.0034 0.001255 à 10 cm 0.00195 0.004 0.0054 0.0066 0.0043 0.0065 0.0054 0.0051 0.0034 0.0009510 à 15 cm 0.00175 0.0073 0.0065 0.0066 0.008 0.0072 0.0077 0.00456 0.0029 0.0008515 à 20 cm 0.00174 0.0089 0.0088 0.01302 0.0103 0.0069 0.0077 0.00198 0.001120 à 25 cm 0.0086 0.0091 0.009 0.0116425 à 30 cm 0.01152 0.0086 0.014Débit total (m3/s) 0.007 0.044 0.046 0.033 0.051 0.040 0.027 0.015 0.012 0.004

Débit total rive gauche (m3/s) 0.280Débit total rive gauche (m3/h) 1007




rive DroiteVitesse (m/s) V à 0 m V à 5 m V à 10 m V à 15 m V à 20 m V à 25 m V à 30 m V à 35 m V à 40 m0 à 5 cm 0.013 0.03 0.027 0.026 0.025 0.014 0.025 0.02 0.01510 à 15 cm 0.012 0.061 0.057 0.04 0.054 0.029 0.075 0.05 0.06520 à 25 cm 0.057 0.064 0.065 0.067 0.052 0.07 0.07 0.05830 à 35 cm 0.059 0.072 0.064 0.075 0.047 0.07 0.08 0.0540 à 45 cm 0.064 0.064 0.085 0.044 0.072 0.0450 à 55 cm 0.074 0.066 0.075 0.0660 à 65 cm 0.066

Débit (m3/s) V à 0 m V à 5 m V à 10 m V à 15 m V à 20 m V à 25 m V à 30 m V à 35 m V à 40 m0 à 5 cm 0.0065 0.015 0.0135 0.013 0.0125 0.007 0.0125 0.01 0.007510 à 15 cm 0.0036 0.0305 0.0285 0.02 0.027 0.0145 0.0375 0.025 0.032520 à 25 cm 0.0285 0.032 0.0325 0.0335 0.026 0.035 0.035 0.02930 à 35 cm 0.0295 0.0324 0.032 0.0375 0.0235 0.035 0.032 0.02540 à 45 cm 0.032 0.0128 0.034 0.022 0.036 0.0250 à 55 cm 0.0111 0.033 0.04875 0.0360 à 65 cm 0.0198Q (m3/s) 0.010 0.147 0.106 0.110 0.145 0.146 0.205 0.102 0.144

Débit total rive droite (m3/s) 1.114Débit total rive droite (m3/h) 4012

Débit Total Têt aval (m3/s) 1.394Débit Total Têt aval (m3/h) 5019


Clos d’N Godail

Enfin le Clos d’N Godail a été jaugé avec le courantomètre électromagnétique au niveau de la confluence avec la Têt.

Rive gaucheVitesse (m/s) V à 0 m V à 0.2 m V à 0.4 m V à 0.6 m V à 0.8 m0 à 5 cm 0.000 0.110 0.280 0.290 0.3805 à 10 cm 0.130 0.450 0.610 0.35010 à 15 cm 0.570 0.320

Débit (m3/s) Q à 0 m Q à 0.2 m Q à 0.4 m Q à 0.6 m Q à 0.8 m5 à 10 cm 0.000 0.001 0.003 0.003 0.0045 à 10 cm 0.001 0.005 0.006 0.00410 à 15 cm 0.005 0.001Débit total (m3/s) 0.000 0.002 0.007 0.014 0.008

Débit Clos d'N Godail rive gauche (m3/s) 0.031Débit Clos d'N Godail rive gauche (m3/h) 110

Rive droiteVitesse (m/s) V à 0 m V à 0.1 m V à 0.2 m V à 0.3 m V à 0.4 m V à 0.5 m0 à 5 cm 0 0.06 0.14 0.053 0.065 0.0895 à 10 cm 0.031 0.17 0.21

Débit (m3/s) Q à 0 m Q à 0.1 m Q à 0.2 m Q à 0.3 m Q à 0.4 m Q à 0.5 m5 à 10 cm 0.000 0.000 0.001 0.000 0.000 0.0005 à 10 cm 0.000 0.001 0.001Débit total (m3/s) 0.000 0.000 0.001 0.001 0.000 0.000

Débit Clos d'N Godail rive droite (m3/s) 0.004Débit Clos d'N Godail rive droite (m3/h) 13

Débit total Clos d'N Godail (m3/s) 0.034Débit total Clos d'N Godail (m3/h) 123


Centre scientifique et technique

3, avenue Claude-Guillemin BP 36009

45060 – Orléans Cedex 2 – France Tél. : 02 38 64 34 34

Service géologique régional LRO 1039 rue de Pinville 34 000 Montpellier

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