ÉVALUATION DE L’IMPACT DU PROJET DE CHAMP CAPTANT …
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ÉVALUATION DE L’IMPACT DU PROJET DE CHAMP CAPTANT DES LANDES DU MÉDOC
SYNTHESE DES TRAVAUX DE MODÉLISATION
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• Aquifère
Ensemble de roches perméables permettant l’écoulement significatif d’une nappe souterraine et le captage de quantités d’eau appréciables.
Aquifère = milieu solide (contenant) + l'eau souterraine (contenu = nappe)
• Nappe
Eaux souterraines situées dans la zonesaturée dont toutes les parties sont enliaison hydraulique
• Niveau piézométrique
Limite entre la zone non saturée et lazone saturée (pour une nappe libre).Correspond à l’état d’énergie de l’eausouterraine. Permet d’appréhender lessens et les directions d’écoulements.
Quelques définitions
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d’après JJ. Collin (2004)
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• Dans un système multicouche, les différents types d’aquifères se superposent et sont séparés par des épontes
• Les sources constituent des émergences naturelles de ces nappes tandis que les pompages en forages ou dans les puits sont des émergences artificielles
Aquifères multicouches
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2 - aquifères captifs :
1 - aquifères libres :
3 - aquitards
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Formations rencontrées dans le Bassin aquitain
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Age des terrains
≠
Age des eaux
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- Améliorer les connaissances géologiques et hydrogéologiques dans la zone d’implantation du futur champ captant des Landes du Médoc afin d’orienter au mieux les choix de réalisation des futurs ouvrages et contrôler l’impact de différentes configurations sur l’aquifère de l’Oligocène et les nappes encadrantes (notamment Plio-Quaternaire)
Enjeux du projet
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Objectif principal de l’étude PHONEME :
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• la nappe oligocène (env. 150-200 m de prof.),
• les formations encadrantes et en particulier la nappe du Plio-quaternaire,
• Le réseau hydrographique superficiel (lacs et cours d’eau)
Zone d’étude et objectifs
Préciser l’impact potentiel du projet de champ captant sur :
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Etang de
Lacanau
Ste-HélèneOcéan
Ouest – B Est - A
Eocène
Oligocène
Miocène
Plio-Quaternaire
Garonne
Miocène
0
-200
-400
-600
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La finalité d’un modèle est de représenter schématiquement une entité ou un processus réel dans le but de comprendre et d’expliquer son fonctionnement mais également de prévoir son comportement.
Approche par modélisation
Pourquoi un modèle?
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Deux types de modèle ont été utilisés dans le cadre de ce projet :
o Un modèle hydrodynamique PHONEME (développé par le BRGM-Bureau de recherches géologiques et minières) pour évaluer l’impact à long terme de la réalisation du champ captant sur la nappe de l’Oligocène et les aquifères encadrants et tout particulièrement la nappe du Plio-Quaternaire.
=>Impact sur les nappes
o Un modèle de processus GO+ (développé par l’INRA-Institut national de recherche agroalimentaire) qui est utilisé pour décrire et simuler le fonctionnement biophysique et biogéochimique des forêts en réponse au changement global et à la sylviculture.
=>Impact sur la forêt
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• 15 couches modélisées :
o 8 aquifères
o 7 formations imperméables (épontes)
• Une surface totale de 3 600 km²
• Une zone raffinée dans la zone d ’intérêt de 960 km² avec une taille de maille 400 fois plus fine
• 160 pas de temps trimestriels (1972-2012) afin de prendre en compte les variations saisonnières
Caractéristiques du modèle
8> 8
Ste-Hélène
Océan
A
EstLacanau
Castelnau de MédocBrach
Carcan
Garonne
B
Ouest
Etang de
Lacanau
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o 12 décembre 2014 (début concertation): présentation des outils (MONA-Modèle hydrodynamique nord-aquitain/PHONEME-Programme pour l’amélioration des connaissances géologiques et hydrogéologiques de l’Oligocène dans le secteur du champ captant des Landes du Médoc) et de la démarche
o 9 février 2015 et 27 février : présentation des premiers résultats de calage du modèle
o 1 octobre 2015 / 20 octobre 2015 (1er atelier) :présentation des pompages fait à Sainte-Hélène sur forages existants et améliorations du modèle (amélioration de la prise en compte du réseau hydrographique et de la recharge), présentation de premiers résultats d’impact (configuration initiale, impact d’un déplacement vers le sud du champ captant pour minimiser l’impact)
Un projet au long terme avec une phase importante de concertation
Les différentes réunions où les travaux technique ont été présentés
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Construction et calage du modèle
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Prélèvements
en forage
Données climatiques
Météo France
Données
géologiques
Propriétés des
réservoirs
Débits mesurés
dans les cours
d’eau
Observations des
niveaux de nappe
Comparaison
simulation/observation
Validation du modèle
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Les points de contrôle du modèle
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Validation calage
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o 12 décembre 2014 (début concertation): présentation des outils (MONA/PHONEME) et de la démarche
o 9 février 2015 et 27 février : présentation des premiers résultats de calage du modèle
o 1 octobre 2015 / 20 octobre 2015 (1er atelier) :présentation des pompages fait à Sainte-Hélène sur forages existants et améliorations du modèle (amélioration de la prise en compte du réseau hydrographique et de la recharge), présentation de premiers résultats d’impact (configuration initiale, impact d’un déplacement vers le sud du champ captant pour minimiser l’impact)
o 18 décembre 2015 : réflexion sur les aspects changement climatique
o 20 janvier 2016 : Modalités de prise en compte du changement climatique dans les scénarios à simuler dans les modèles du BRGM et de l'INRA. Test sur la période 1976-2012 avec mise en place du champ captant à partir de 1980
o 8 juin 2016 : Réflexion sur les conditions climatiques et impact de la position du champ captant
o 28-30 juin 2016 : Test de différentes configuration de champ captant pour minimiser l’impact sur la nappe du Plio-Quaternaire
Un projet au long terme avec une phase importante de concertation
Les différentes réunions où les travaux technique ont été présentés
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Travail sur la configuration du champ captant
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Version initiale
Ecartement des forages
Déplacement sud
Configuration retenue
Fin septembre
Sortie du modèle ayant servi au travail de l’INRA
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Couplage des modèles
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PHONEME GO+
Niveau/Profondeur de
la nappe
Paramètres
biophysiques
Paramètres
initiaux
Pratiques
sylvicoles
Impact de l’exploitation du
champ captant sur la
production sylvicole
Prélèvements
en forageDonnées
géologiquesPropriétés des
réservoirs
Données climatiques
Météo France
et scénarios
changement
climatique
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0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
Imp
act
lié à
la m
ise
en
oe
uvr
e d
u c
ham
p c
apta
nt
en
m
Années
Contrôle impact Nord Contrôle impact Centre Contrôle impact Sud
Ecart entre simulation avec et sans champ captant utilisé par l’INRA
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o 12 décembre 2014 (début concertation): présentation des outils (MONA/PHONEME) et de la démarche
o 9 février 2015 et 27 février : présentation des premiers résultats de calage du modèle
o 1 octobre 2015 / 20 octobre 2015 (1er atelier) :présentation des pompages fait à Sainte-Hélène sur forages existants et améliorations du modèle (amélioration de la prise en compte du réseau hydrographique et de la recharge), présentation de premiers résultats d’impact (configuration initiale, impact d’un déplacement vers le sud du champ captant pour minimiser l’impact)
o 18 décembre 2015 : réflexion sur les aspects changement climatique
o 20 janvier 2016 : Modalités de prise en compte du changement climatique dans les scénarios à simuler dans les modèles du BRGM et de l'INRA. Test sur la période 1976-2012 avec mise en place du champ captant à partir de 1980
o 8 juin 2016 : Réflexion sur les conditions climatiques et impact de la position du champ captant
o 28-30 juin 2016 : Test de différentes configuration de champ captant pour minimiser l’impact sur la nappe du Plio-Quaternaire
o Test de pompage sur le site de Saumos en décembre 2016
o Réalisation de forages en flute de pan sur la commune du Temple et réalisation de pompages courant 2017
o Inter-CLE du 7 décembre 2017 : Présentation des investigations de terrain et des résultats de l’INRA
o Inter-CLE du 26 avril 2018 : Point d’avancement sur les travaux de modélisation
Un projet au long terme avec une phase importante de concertation
Les différentes réunions où les travaux technique ont été présentés
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Investigations de terrains pour améliorer la robustesse du modèle
Zone d’information
lacunaire sur les nappes
Réalisation d’essais de débits sur
des forages existants (forages
Miocène et Oligocène de Saumos)Forages de reconnaissance à
l’Oligocène pour valider les paramètres
physiques de la nappe dans
l’hypothèse d’un déplacement du
champ captant vers le sud
Réinterprétation de l’essai de 1990
à l’Oligocène
Paramètres hydrodynamiques déjà disponibles
provenant des travaux précédents (Tests très
longue durée sur les forages SF1 et SF2 de 2003)
Réinterprétation de l’essai
de 1991 à l’Oligocène
Nouveau test sur le forage
DFCI (Défense forestière
contre l’incendie(Miocène)
en 2015
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• Réalisation de pompages d’essais sur le site de Saumos en décembre 2016
o Utilisation du dispositif en place (pompe en place) pour réaliser des tests sur le forage oligocène et le forage aquitanien pour obtenir les paramètres hydrodynamiques locaux de chaque réservoirs
o Pompage limité dans le temps pour ne pas perturber la distribution d’eau potable mais suffisant pour acquérir les paramètre hydrodynamiques
• Création de 4 forages sur la commune du Temple
o Suivis géologiques fins, datations micropaléontologiques, diagraphies
o Tests de pompages réalisés sur chacun des forages
o Réalisation de pompages sur chacun des forages pour caractériser les propriétés des réservoirs et mesures des niveaux sur l’ensemble des aquifères captés pour évaluer les échanges entre nappes.
Investigations complémentaires réalisées
Objectif : acquérir des données physiques mesurées in-situ, dans les secteurs à enjeu présentant peu ou pas d’informations, pour affiner les résultats du modèle
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Pompages - site Saumos
o Acquisitions de valeurs de paramètres sur les aquifères de l’Aquitanien et de l’Oligocène
o L’aquifère de l’Oligocène (réservoir fracturé) est plus productif que celui de l’Aquitanien.
o Influence du pompage oligocène sur la nappe de l’Aquitanien (12 cm) mais pas d’influence observée sur la nappe du Plio-Quaternaire
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T=5,6.10-4 m²/s
T=1,9.10-4 m²/s
Q=25 m³/h
Q=7 m³/h
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• Description des déblais de forages
échantillonnés tous les mètres
• Mesures physiques :
o gamma-ray
o résistivité
o diagraphies de flux, températures
et conductivité, en statique et
dynamique
• Analyses micropaléontologiques
Forages du Temple
Améliorations des connaissances géologiques 16.0
75.5
164.0
273.0
Rotary 31" à laboue de 0.00 à16.00 mTube 26" acierde 0.00 à 16.00mNiveau d'eau à9.74 m
Tube 18"5/8acier de 0.00 à75.50 mRotary 24" à laboue de 16.00à 75.50 m
Tube 12"1/4inox de 0.00 à164.00 m
Rotary 17"1/2 àla boue de75.50 à 164.00m
Rotary 12" 1/2à la boue de164.00 à286.00 m
Fond plat à273.00 m
Pli
o-Q
ua
tern
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all
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Aq
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an
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Oli
go
cè
ne
35.0
50.0
57.0
67.0
71.0
76.0
107.0
116.0119.0
127.0
154.0
160.0
183.0
277.0
286.0
Sable moyen à fins grisbeige
Sable moyen à grossier etgraviers
Sable argileux
Sable fin à moyen
Argile sableuse
Sable et gravier à coquilles
Grès cabonaté marneux àtrès marneux etglauconieux à la base
Marne gris sombre
Grès grossier carbonatéGrès carbonaté marneux etglauconieux
Marne glauconieuse grise
Grès carbonaté marneux
Calcaire fin blanc àniveaux +/- marneux
Calcaire bioclastique
Marne verdâtre
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
90.0
100.0
110.0
120.0
130.0
140.0
150.0
160.0
170.0
180.0
190.0
200.0
210.0
220.0
230.0
240.0
250.0
260.0
270.0
280.0
(m)
équipe
Prof
prévisionnelle
Coupe technique
Ag
e
Lith
o
(m)
Prof Description
0
50
10
0
15
0
(CPS)
Gamma
0
50
10
0
15
0
20
0
Resist 64" (Ohmm)
0
50
10
0
15
0
20
0
Resist 16" (Ohmm)
Prof (m)
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Peu d’écarts avec la coupe prévisionnelle basée sur la géométrie Phoneme V2.1
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• Préciser les échanges entre aquifères à partir des pompages du Temple.
• Plusieurs approches :
o Approche par modélisation des essais par des solutions analytiques.
o Approche par un modèle local dédié à la reproduction des essais du
Temple.
o Transposition des paramètres du modèle local au modèle PHONEME pour
évaluer les impacts du champ captant.
Evaluation des impacts du champ captant
Objectif
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• Mise jour de la géométrie à partir des données du forage du Temple et des
corrélations avec les forages avoisinants,
• Intégration des paramètres hydrodynamiques provenant des pompages de
Saumos et du Temple,
• Réajustement du calage du modèle avec prise en compte des niveaux mesurés
sur les forages du Temple (même si on ne dispose pas de chroniques
d’observations pour l’instant)
• Re-validation du modèle sur le secteur de Sainte-Hélène à partir des pompages
de 2003
• Reproduction du pompage du Temple dans le modèle.
• Calcul des impacts dans la configuration J
Mise à jour du modèle hydrodynamique
Approche
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Derniers résultat d’impact
Impact en basse eaux (septembre) après 10 ans d’exploitation à 10 millions de m³/an en considérant une recharge moyenne calculée sur 30 ans
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Version 3
Configuration finale retenue du champ captant
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Comparaison par rapport à la carte d’impact utilisé
Impact en basse eaux (septembre) après 10 ans d’exploitation à 10 millions de m³/an en considérant une recharge moyenne calculée sur 30 ans
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Version 3
Configuration du champ captant déplacement sudConfiguration finale retenue du champ captant
Version utilisée par l’INRA
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Impacts saisonniers du projet de champ captant dans la nappe du Plio-Quaternaire (10 millions de m³/an- recharge moyenne sur 30 ans– configuration J
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Fin mars Fin juin
Fin décembreFin septembre
Impact max 10 cm Impact max 9 cm
Impact max 10 cm Impact max 11 cm
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0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
Imp
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lié à
la m
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en
oe
uvr
e d
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en
m
Années
Contrôle impact Nord Contrôle impact Centre Contrôle impact Sud
Ecart entre simulation avec et sans champ captant utilisé par l’INRA
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0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
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uvr
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u c
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m
Années
Contrôle impact Nord Contrôle impact Centre Contrôle impact Sud
Ecart entre simulation avec et sans champ derniers résultats
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- La reproduction des essais dans les différents modèles a permis de cadrer les paramètres hydrodynamiques à intégrer au modèle PHONEME
- Les modèles réalisée restent des simplifications du système étudié et qu’ils ont tendance à surestimer les impacts dans les aquifères encadrants
- Les ordres de grandeurs maximum des impacts (rabattements de 10 à 15 cm) obtenus avec les différentes versions du modèle (version 2 et 3) restent inchangés.
Conclusions
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Bilan des travaux réalisés sur les pompages d’essais
Bilan de l’évaluation des impacts au Plio-Quaternaire