7, rue léonard vinci - direction lainfoterre.brgm.fr/rapports/89-sgn-630-frc.pdf · 2008. 1....
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BRGM
CARRIERE SOUTERRAINE DE LA COTE (70)
ANALYSE DES CONDITIONS D'INONDATIONDES GALERIES
SUITE A L'ARRET VOLONTAIRE
DU POMPAGE D'EXHAURE
89 SGN 630 FRC PAR c. JAVEY
DIRECTION REGIONALE DE L'INDUSTRIEET DE. LA RECHERCHE
DE FRANCHE-COMTE
7, rue Léonard de Vinci - 25 000 BESANCON
BESANCON, aoGt 1989
BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRESSERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL
Service Géologique Régional Franche-Comté12, avenue Fontaine-Argent - 25000 BESANÇON - France - Tél.: (33) 81.88.03.1 1
BRGM
CARRIERE SOUTERRAINE DE LA COTE (70)
ANALYSE DES CONDITIONS D'INONDATIONDES GALERIES
SUITE A L'ARRET VOLONTAIRE
DU POMPAGE D'EXHAURE
89 SGN 630 FRC PAR c. JAVEY
DIRECTION REGIONALE DE L'INDUSTRIEET DE. LA RECHERCHE
DE FRANCHE-COMTE
7, rue Léonard de Vinci - 25 000 BESANCON
BESANCON, aoGt 1989
BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRESSERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL
Service Géologique Régional Franche-Comté12, avenue Fontaine-Argent - 25000 BESANÇON - France - Tél.: (33) 81.88.03.1 1
CARRIERE SOUTERRAINE DE LA COTE (70)
ANALYSE DES CONDITIONS D'INONDATION DES GALERIES
SUITE A L'ARRET VOLONTAIRE DU POMPAGE D'EXHAURE
89 SGN 630 FRC par C. JAVEY
RESUME
A la suite d'une étude B.R.G.M. - CERCHAR réalisée en 1984 (rapportB.R.G.M. 84 AGI 315 FRC), la S.A. PLATRIERES DE L'EST (S.A.P.E.) a étéautorisée, par arrêté préfectoral du 21 avril 1986, â cesser le pompaged'exhaure dans sa carrière souterraine de gypse de LA COTE (70), dontl'exploitation est définitivement abandonnée depuis 1979.
Le pompage d'exhaure a été définitivement arrêté encarrière est maintenant entièrement noyée.
avril 1986 et la
Avant d'entériner la renonciation à l'autorisation d'exploiter, laDirection régionale de l'Industrie et de la Recherche de Franche-Comté ademandé au Service géologique régional Franche-Comté du B.R.G.M.,d'interpréter les résultats des observations faites pendant le remplis¬sage de la carrière, grâce à la mise en place d'un limnigraphe et à desanalyses périodiques d'échantillons d'eau.
Les renseignements obtenus. Incomplets, ne permettent pas de confirmeren tous points les prévisions du rapport B.R.G.M. - CERCHAR de 1984,mais ils n'apportent aucun élément susceptible de remettre en questionles conclusions dudit rapport.
Les observations faites dans le puits Pl, tout à fait en amont de lacarrière, permettent de penser que, plus en aval, au sein de celle-ci,les eaux ont atteint pratiquement le taux de saturation en sulfate decalcium par dissolution du gypse au contact des parois. En l'absence degradient d'écoulement, ces eaux, piégées entre deux horizons imperméa¬bles, vont perdre la quasi-totalité de leur pouvoir de dissolution dugypse.
Dans ces conditions, la renonciation à l'autorisation d'exploiter peutêtre entérinée.
CARRIERE SOUTERRAINE DE LA COTE (70)
ANALYSE DES CONDITIONS D'INONDATION DES GALERIES
SUITE A L'ARRET VOLONTAIRE DU POMPAGE D'EXHAURE
89 SGN 630 FRC par C. JAVEY
RESUME
A la suite d'une étude B.R.G.M. - CERCHAR réalisée en 1984 (rapportB.R.G.M. 84 AGI 315 FRC), la S.A. PLATRIERES DE L'EST (S.A.P.E.) a étéautorisée, par arrêté préfectoral du 21 avril 1986, â cesser le pompaged'exhaure dans sa carrière souterraine de gypse de LA COTE (70), dontl'exploitation est définitivement abandonnée depuis 1979.
Le pompage d'exhaure a été définitivement arrêté encarrière est maintenant entièrement noyée.
avril 1986 et la
Avant d'entériner la renonciation à l'autorisation d'exploiter, laDirection régionale de l'Industrie et de la Recherche de Franche-Comté ademandé au Service géologique régional Franche-Comté du B.R.G.M.,d'interpréter les résultats des observations faites pendant le remplis¬sage de la carrière, grâce à la mise en place d'un limnigraphe et à desanalyses périodiques d'échantillons d'eau.
Les renseignements obtenus. Incomplets, ne permettent pas de confirmeren tous points les prévisions du rapport B.R.G.M. - CERCHAR de 1984,mais ils n'apportent aucun élément susceptible de remettre en questionles conclusions dudit rapport.
Les observations faites dans le puits Pl, tout à fait en amont de lacarrière, permettent de penser que, plus en aval, au sein de celle-ci,les eaux ont atteint pratiquement le taux de saturation en sulfate decalcium par dissolution du gypse au contact des parois. En l'absence degradient d'écoulement, ces eaux, piégées entre deux horizons imperméa¬bles, vont perdre la quasi-totalité de leur pouvoir de dissolution dugypse.
Dans ces conditions, la renonciation à l'autorisation d'exploiter peutêtre entérinée.
-1-
TABLE.DES.MiTIERES
1 - INTBQDUÇTION.
2 - EAPPEL_DES_ÇONÇLUSIONS_DE_LlET0DE_BiR.GiM._=_ÇERÇHAR
DE_1984
2.1 - CONCLUSIONS DU B.R.G.M
2.2 - CONCLUSIONS DU CERCHAR.
3 - DISPOSITIF.DE SURVEILLANCE MIS EN PLACE PAR.L^EXPLOITANT. . . . 6
3.1 - INSTALLATION D'UN LIMNIGRAPHE.
3.2 - PRELEVEMENTS D'ECHANTILLONS D'EAU ET ANALYSES EN
LABORATOIRE
4 - EESULT ATS_DES_MESURES_ET_ÇOMMENTAIRES 7
4.1 - EVOLUTION DU NIVEAU D'EAU DANS LE PUITS Pl 7
4.2 - RESULTATS DES ANALYSES D'EAU 12
5 - ÇQÎJÇLUSIQN 15
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TABLE.DES.MiTIERES
1 - INTBQDUÇTION.
2 - EAPPEL_DES_ÇONÇLUSIONS_DE_LlET0DE_BiR.GiM._=_ÇERÇHAR
DE_1984
2.1 - CONCLUSIONS DU B.R.G.M
2.2 - CONCLUSIONS DU CERCHAR.
3 - DISPOSITIF.DE SURVEILLANCE MIS EN PLACE PAR.L^EXPLOITANT. . . . 6
3.1 - INSTALLATION D'UN LIMNIGRAPHE.
3.2 - PRELEVEMENTS D'ECHANTILLONS D'EAU ET ANALYSES EN
LABORATOIRE
4 - EESULT ATS_DES_MESURES_ET_ÇOMMENTAIRES 7
4.1 - EVOLUTION DU NIVEAU D'EAU DANS LE PUITS Pl 7
4.2 - RESULTATS DES ANALYSES D'EAU 12
5 - ÇQÎJÇLUSIQN 15
-2-
TABLE DES FIGURES
£Í9y£§_l - Evolution du niveau d'eau dans le puits Pl au cours
du temps 9
EigyE§_2 - Courbe de remontée du 28 avril au 05 juin 1987 10
£isyri-3 - Comparaison entre l'évolution du niveau de l'eau dans
le puits Pl et la pluviométrie 11
Flgure_4 - Evolution des concentrations en sulfates et en cal¬
cium en fonction de la profondeur, dans le puits Pl.. 13
Figure_5 - Evolution des concentrations en sulfates et en cal¬
cium au cours du temps 14
Eiqyii-Ç - Comparaison entre l'évolution des concentrations en
sulfates et en calcium et la pluviométrie 16
-2-
TABLE DES FIGURES
£Í9y£§_l - Evolution du niveau d'eau dans le puits Pl au cours
du temps 9
EigyE§_2 - Courbe de remontée du 28 avril au 05 juin 1987 10
£isyri-3 - Comparaison entre l'évolution du niveau de l'eau dans
le puits Pl et la pluviométrie 11
Flgure_4 - Evolution des concentrations en sulfates et en cal¬
cium en fonction de la profondeur, dans le puits Pl.. 13
Figure_5 - Evolution des concentrations en sulfates et en cal¬
cium au cours du temps 14
Eiqyii-Ç - Comparaison entre l'évolution des concentrations en
sulfates et en calcium et la pluviométrie 16
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1 - INTBQDUÇTION
Par arrêté préfectoral n* 1035 du 21 avril 1985, la S.A. PLATRIERES DE
L'EST (S.A.P.E.) a été autorisée à cesser le pompage d'exhaure dans la
carrière souterraine de gypse qu'elle exploitait à LA COTE (70), en
vertu de l'arrêté préfectoral n* 592 du 03 mars 1975, valable 25 ans.
L'article 3 de l'arrêté préfectoral n* 1035 prévoyait, qu'à l'issue d'un
délai de 3 ans compté à partir de sa notification, et en l'absence de
mesure qui suspendrait son effet, la renonciation à l'autorisation
d'exploiter pourrait être considérée acquise.
Ce délai (prorogé de 3 mois, puis de 1 mois) a permis d'exercer une
surveillance du remplissage de la carrière, comme le préconisait l'étude
B.R.G.M. - CERCHAR réalisée en 1984 (rapport B.R.G.M. 84 AGI 315 FRC).
Avant d'entériner la renonciation à l'autorisation d'exploiter, la
Direction régionale de l'Industrie et de la Recherche de Franche-Comté a
demandé au Service géologique régional Franche-Comté du B.R.G.M. :
- d'examiner les résultats des mesures faites par l'exploitant
pendant le remplissage de la carrière,
- de vérifier si ces derniers sont, ou non, conformes aux prévi¬
sions formulées dans le rapport précité,
- d'en tirer les conclusions sous forme d'un avis sur l'opportu¬
nité d'accorder à la S.A.P.E. la renonciation de son autorisa¬
tion d'exploiter.
Cette étude a été financée par des crédits d'Etat dans le cadre du
contrat ETAT - B.R.G.M., pour 1989.
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1 - INTBQDUÇTION
Par arrêté préfectoral n* 1035 du 21 avril 1985, la S.A. PLATRIERES DE
L'EST (S.A.P.E.) a été autorisée à cesser le pompage d'exhaure dans la
carrière souterraine de gypse qu'elle exploitait à LA COTE (70), en
vertu de l'arrêté préfectoral n* 592 du 03 mars 1975, valable 25 ans.
L'article 3 de l'arrêté préfectoral n* 1035 prévoyait, qu'à l'issue d'un
délai de 3 ans compté à partir de sa notification, et en l'absence de
mesure qui suspendrait son effet, la renonciation à l'autorisation
d'exploiter pourrait être considérée acquise.
Ce délai (prorogé de 3 mois, puis de 1 mois) a permis d'exercer une
surveillance du remplissage de la carrière, comme le préconisait l'étude
B.R.G.M. - CERCHAR réalisée en 1984 (rapport B.R.G.M. 84 AGI 315 FRC).
Avant d'entériner la renonciation à l'autorisation d'exploiter, la
Direction régionale de l'Industrie et de la Recherche de Franche-Comté a
demandé au Service géologique régional Franche-Comté du B.R.G.M. :
- d'examiner les résultats des mesures faites par l'exploitant
pendant le remplissage de la carrière,
- de vérifier si ces derniers sont, ou non, conformes aux prévi¬
sions formulées dans le rapport précité,
- d'en tirer les conclusions sous forme d'un avis sur l'opportu¬
nité d'accorder à la S.A.P.E. la renonciation de son autorisa¬
tion d'exploiter.
Cette étude a été financée par des crédits d'Etat dans le cadre du
contrat ETAT - B.R.G.M., pour 1989.
-4-
2 - BaEEEL_DES_CQÍJCLÜSIQííS_Dg_L:EIüQE_BiB±Gia._::_CERCHAB_DE_i984
2.1 - ÇQNÇLUSIONS_DU_B.B.GiMi
ÇONTEXTE_HYDROGEOLOGIQUE
La carrière, située sous la vallée du Rabin, concerne un banc de gypse
compris entre deux couches de marnes gypseuses, gui s'enfoncent vers
l'Ouest - Sud-Ouest et l'aval.
Cet ensemble est compris entre deux aquifères : la nappe alluviale du
Rabin et les grès et marnes du Muscheikalk inférieur, de perméabilité
respectivement moyenne â faible et faible.
LQÇAtîSATION_DES_VENUES_D:EAU_DANS_LA_ÇARBIERE
La partie profonde de la carrière ne présente pas de venue d'eau mais
est vite Inondée en cas d'arrêt d'exhaure des venues d'eau situées plus
haut ; ce qui indiquerait son étanchéité à l'égard des aquifères ci-
dessus.
Les venues d'eau, au nombre de 5 (Cl à C5), d'un débit variant de 3 à
19 1/s selon la saison, sont en effet localisées sur le front amont de
la carrière au toit ou au plancher, sauf une. Cl, située à mi-pente,
d'un débit constant de 1 1/s.
IQEntifiçatîQN_de_l:origine_des_venues_dieao
Toutes ces venues d'eau sont caractérisées par des teneurs élevées en
sulfate de calcium, proches de la saturation, ce qui n'est pas le cas
des eaux superficielles ni de la nappe alluviale en amont de la car¬
rière, qui sont agressives et faiblement minéralisées. En outre, elles
présentent en hiver des températures proches de 10* C, probablement
assez constantes comme l'air ambiant de la carrière, alors que les eaux
superficielles sont alors proches de 6* C.
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2 - BaEEEL_DES_CQÍJCLÜSIQííS_Dg_L:EIüQE_BiB±Gia._::_CERCHAB_DE_i984
2.1 - ÇQNÇLUSIONS_DU_B.B.GiMi
ÇONTEXTE_HYDROGEOLOGIQUE
La carrière, située sous la vallée du Rabin, concerne un banc de gypse
compris entre deux couches de marnes gypseuses, gui s'enfoncent vers
l'Ouest - Sud-Ouest et l'aval.
Cet ensemble est compris entre deux aquifères : la nappe alluviale du
Rabin et les grès et marnes du Muscheikalk inférieur, de perméabilité
respectivement moyenne â faible et faible.
LQÇAtîSATION_DES_VENUES_D:EAU_DANS_LA_ÇARBIERE
La partie profonde de la carrière ne présente pas de venue d'eau mais
est vite Inondée en cas d'arrêt d'exhaure des venues d'eau situées plus
haut ; ce qui indiquerait son étanchéité à l'égard des aquifères ci-
dessus.
Les venues d'eau, au nombre de 5 (Cl à C5), d'un débit variant de 3 à
19 1/s selon la saison, sont en effet localisées sur le front amont de
la carrière au toit ou au plancher, sauf une. Cl, située à mi-pente,
d'un débit constant de 1 1/s.
IQEntifiçatîQN_de_l:origine_des_venues_dieao
Toutes ces venues d'eau sont caractérisées par des teneurs élevées en
sulfate de calcium, proches de la saturation, ce qui n'est pas le cas
des eaux superficielles ni de la nappe alluviale en amont de la car¬
rière, qui sont agressives et faiblement minéralisées. En outre, elles
présentent en hiver des températures proches de 10* C, probablement
assez constantes comme l'air ambiant de la carrière, alors que les eaux
superficielles sont alors proches de 6* C.
-5-
Compte-tenu des teneurs en Tritium proches de celles du Rabin et du
ruisseau des Prés Besançon, les venues C2, C4 et C5 sont en relation
rapide (moins d'un an) avec ceux-ci, malgré un profil chimique diffé¬
rent. La communication s'effectuerait probablement par l'intermédiaire
de la nappe alluviale au droit de zones effondrées (extraction ancienne,
doline) .
Les eaux de surface, agressives et peu minéralisées, se chargeraient
alors en sulfate de calcium par dissolution du gypse sous les zones
effondrées, puis à travers les fines fissures du banc de gypse jusqu'à
une teneur proche de la saturation avant de parvenir dans la carrière.
QBAQIENT_d:eçoolement__eventuel__dans__la_çarriere__en__ç^
lj.exhaure
En cas d'arrêt définitif de l'exhaure, la carrière serait remplie en un
temps de l'ordre d'une année, à préciser par mesure précise du débit
annuel exhauré ; il ne devrait alors plus exister de gradient d'écoule¬
ment à l'intérieur de la carrière, ou tout au moins un gradient très
affaibli pour la venue Cl si elle était effectivement ascendante.
Des pertes ne pourraient guère se manifester dans la partie profonde de
la carrière, qui semble étanche, et dont le mur paraît soumis à la
pression de l'aquifère en charge du Muscheikalk inférieur, compte-tenu
d'une aire d'alimentation située à une cote nettement supérieure à celle
du Rabin.
PREÇAUTIQNS_A_PRENDRE
Afin de contrûler la remontée du niveau d'eau dans la carrière, il est
nécessaire d'utiliser le puits d'accès n* 2 pour contrûler la vitesse de
remontée à l'aide d'un limnigraphe, et le cas échéant, la qualité de
l'eau (saturation en sulfate de calcium). Au préalable, il serait
souhaitable de mesurer avec précision le débit annuel exhauré, confirmer
par traceurs naturels (analyses d'isotopes Tritium, Oxygène 18) l'ori¬
gine des venues Cl et C2, et établir la relation rivière-nappe alluviale
par une piézométrie locale.
-5-
Compte-tenu des teneurs en Tritium proches de celles du Rabin et du
ruisseau des Prés Besançon, les venues C2, C4 et C5 sont en relation
rapide (moins d'un an) avec ceux-ci, malgré un profil chimique diffé¬
rent. La communication s'effectuerait probablement par l'intermédiaire
de la nappe alluviale au droit de zones effondrées (extraction ancienne,
doline) .
Les eaux de surface, agressives et peu minéralisées, se chargeraient
alors en sulfate de calcium par dissolution du gypse sous les zones
effondrées, puis à travers les fines fissures du banc de gypse jusqu'à
une teneur proche de la saturation avant de parvenir dans la carrière.
QBAQIENT_d:eçoolement__eventuel__dans__la_çarriere__en__ç^
lj.exhaure
En cas d'arrêt définitif de l'exhaure, la carrière serait remplie en un
temps de l'ordre d'une année, à préciser par mesure précise du débit
annuel exhauré ; il ne devrait alors plus exister de gradient d'écoule¬
ment à l'intérieur de la carrière, ou tout au moins un gradient très
affaibli pour la venue Cl si elle était effectivement ascendante.
Des pertes ne pourraient guère se manifester dans la partie profonde de
la carrière, qui semble étanche, et dont le mur paraît soumis à la
pression de l'aquifère en charge du Muscheikalk inférieur, compte-tenu
d'une aire d'alimentation située à une cote nettement supérieure à celle
du Rabin.
PREÇAUTIQNS_A_PRENDRE
Afin de contrûler la remontée du niveau d'eau dans la carrière, il est
nécessaire d'utiliser le puits d'accès n* 2 pour contrûler la vitesse de
remontée à l'aide d'un limnigraphe, et le cas échéant, la qualité de
l'eau (saturation en sulfate de calcium). Au préalable, il serait
souhaitable de mesurer avec précision le débit annuel exhauré, confirmer
par traceurs naturels (analyses d'isotopes Tritium, Oxygène 18) l'ori¬
gine des venues Cl et C2, et établir la relation rivière-nappe alluviale
par une piézométrie locale.
-6-
2.2 - CONCLUS IONS_DU_ÇERÇHAR
La stabilité de la carrière de LA COTE dans son état actuel n'apparaît
pas particulièrement menacée, en raison principalement d'une assez bonne
résistance de la roche et d'un dimensionnement raisonnable des galeries
et des piliers.
L'arrêt éventuel de l'exhaure (et donc la submersion complète de l'ex¬
ploitation) n'aurait aucun effet sensible sur cette stabilité, à condi¬
tion que ne subsiste aucun gradient hydraulique â l'intérieur des
travaux : l'eau pénétrant dans la carrière est déjà très chargée en
Ca SO. et ne présente donc plus une agressivité très marquée vis-à-vis
du gypse, dont la solubilité apparaît, par ailleurs, assez homogène d'un
banc à l'autre. En outre, l'établissement d'une pression hydraulique
d'environ 3 bars sur toutes les faces* du toit et des piliers contribue¬
rait à améliorer la tenue des terrains (au laboratoire une étreinte
latérale de 3 bars augmente d'environ 30% la résistance en compression
du gypse) .
Si l'exhaure était effectivement arrêtée, il conviendrait alors, soit de
conserver un des deux puits accessibles, soit de réaliser un sondage
tube en diamètre suffisant, de façon à pouvoir effectuer éventuellement
quelques contrôles élémentaires : endoscopie des cavités, prélèvements
d'eau, etc.
3 - DISPOSITIF_DE_SURyEILLANÇE_HIS_EN_PLAÇE_PAR_L:EXPLOITANT
3.1 - INSTALLATIQN_QIIÎN_LIHNI GRAPHE
Un limnigraphe a été installé et mis en service, le 28 avril 1987, sur
le puits 1 ; ce puits, profond de 18 m, situé à l'extrémité amont de
l'exploitation, servait à l'extraction jusqu'en 1951 et comme puits de
secours après la mise en service du puits 2.
L'évolution du niveau d'eau dans le puits a été suivie en continu du
28 avril 1987 au 30 juin 1989, c'est-à-dire pendant 25 mois.
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2.2 - CONCLUS IONS_DU_ÇERÇHAR
La stabilité de la carrière de LA COTE dans son état actuel n'apparaît
pas particulièrement menacée, en raison principalement d'une assez bonne
résistance de la roche et d'un dimensionnement raisonnable des galeries
et des piliers.
L'arrêt éventuel de l'exhaure (et donc la submersion complète de l'ex¬
ploitation) n'aurait aucun effet sensible sur cette stabilité, à condi¬
tion que ne subsiste aucun gradient hydraulique â l'intérieur des
travaux : l'eau pénétrant dans la carrière est déjà très chargée en
Ca SO. et ne présente donc plus une agressivité très marquée vis-à-vis
du gypse, dont la solubilité apparaît, par ailleurs, assez homogène d'un
banc à l'autre. En outre, l'établissement d'une pression hydraulique
d'environ 3 bars sur toutes les faces* du toit et des piliers contribue¬
rait à améliorer la tenue des terrains (au laboratoire une étreinte
latérale de 3 bars augmente d'environ 30% la résistance en compression
du gypse) .
Si l'exhaure était effectivement arrêtée, il conviendrait alors, soit de
conserver un des deux puits accessibles, soit de réaliser un sondage
tube en diamètre suffisant, de façon à pouvoir effectuer éventuellement
quelques contrôles élémentaires : endoscopie des cavités, prélèvements
d'eau, etc.
3 - DISPOSITIF_DE_SURyEILLANÇE_HIS_EN_PLAÇE_PAR_L:EXPLOITANT
3.1 - INSTALLATIQN_QIIÎN_LIHNI GRAPHE
Un limnigraphe a été installé et mis en service, le 28 avril 1987, sur
le puits 1 ; ce puits, profond de 18 m, situé à l'extrémité amont de
l'exploitation, servait à l'extraction jusqu'en 1951 et comme puits de
secours après la mise en service du puits 2.
L'évolution du niveau d'eau dans le puits a été suivie en continu du
28 avril 1987 au 30 juin 1989, c'est-à-dire pendant 25 mois.
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3.2- PRELEVEMENTS_DJ1EÇHANT I LLONS_D¿E AU_ET_ ANALYSES_EN_L ABOR A
Huit échantillons d'eau ont été prélevés par la S.A.P.E. dans le puits
Pl, dans la partie supérieure de la tranche d'eau, et ont fait l'objet
d'une détermination des teneurs en sulfates (SO.) et en calcium (Ca) par4
le Laboratoire départemental vétérinaire et d'Hydrologie de VESOUL, aux
dates suivantes :
- 27/11/1987,
- 08/01, 11/03, 03/06, 22/07/1988,
- 21/04, 09/06, 07/07/1989.
4 - EES0LTATS_DES_MESnRES_ET_ÇOMMENTAIRES
4.1- EVOLUTION_DU_NiyEAU_D:EAU_DANS_LE_PüITS_Pl
Contrairement à ce qui était préconisé dans le rapport B.R.G.M. -
CERCHAR de 1984, le limnigraphe a été installé sur le puits Pl au lieu
du puits P2, .ce qui est regrettable pour les raisons suivantes :
- Le puits Pl débouche sur la galerie ayant la cote la plus élevée
de toute la carrière : -f 15,73 m par rapport à la cote du fond
du puits P2 et -f 28 m par rapport aux points les plus bas de
1 'exploitation.
En outre, l'appareil a été mis en service quand la hauteur d'eau
dans le puits Pl atteignait déjà 7 m, ce qui signifie que
l'enregistrement a commencé alors que l'ensemble des galeries
était déjà noyé, le pompage d'exhaure ayant été arrêté défini¬
tivement en avril 1986.
Ainsi, on ne dispose d'aucune mesure pendant toute la phase, la
plus importante, du remplissage de la carrière.
- Le puits Pl occupe la position la plus en amont de toute la
carrière, là où les eaux arrivent et se déversent dans les
galeries. De ce fait, l'eau qu'il contient est probablement
-7-
3.2- PRELEVEMENTS_DJ1EÇHANT I LLONS_D¿E AU_ET_ ANALYSES_EN_L ABOR A
Huit échantillons d'eau ont été prélevés par la S.A.P.E. dans le puits
Pl, dans la partie supérieure de la tranche d'eau, et ont fait l'objet
d'une détermination des teneurs en sulfates (SO.) et en calcium (Ca) par4
le Laboratoire départemental vétérinaire et d'Hydrologie de VESOUL, aux
dates suivantes :
- 27/11/1987,
- 08/01, 11/03, 03/06, 22/07/1988,
- 21/04, 09/06, 07/07/1989.
4 - EES0LTATS_DES_MESnRES_ET_ÇOMMENTAIRES
4.1- EVOLUTION_DU_NiyEAU_D:EAU_DANS_LE_PüITS_Pl
Contrairement à ce qui était préconisé dans le rapport B.R.G.M. -
CERCHAR de 1984, le limnigraphe a été installé sur le puits Pl au lieu
du puits P2, .ce qui est regrettable pour les raisons suivantes :
- Le puits Pl débouche sur la galerie ayant la cote la plus élevée
de toute la carrière : -f 15,73 m par rapport à la cote du fond
du puits P2 et -f 28 m par rapport aux points les plus bas de
1 'exploitation.
En outre, l'appareil a été mis en service quand la hauteur d'eau
dans le puits Pl atteignait déjà 7 m, ce qui signifie que
l'enregistrement a commencé alors que l'ensemble des galeries
était déjà noyé, le pompage d'exhaure ayant été arrêté défini¬
tivement en avril 1986.
Ainsi, on ne dispose d'aucune mesure pendant toute la phase, la
plus importante, du remplissage de la carrière.
- Le puits Pl occupe la position la plus en amont de toute la
carrière, là où les eaux arrivent et se déversent dans les
galeries. De ce fait, l'eau qu'il contient est probablement
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moins représentative, notamment en ce qui concerne la concen¬
tration en sulfates, que l'eau baignant les galeries. A cet
égard aussi, la position du puits 2 était plus favorable.
Les résultats des enregistrements du limnigraphe entre le
28/04/1987 et le 01/06/1989 sont synthétisés par le diagramme de
la figure 1, sur lequel on peut distinguer trois phases succes¬
sives :
. Du 28/04/1987 au 23/05/1987 (cf. figure 2) : montée rapide de
l'eau de 7,40 m de hauteur (par rapport au fond du puits) à
13,75 m, ce qui est normal, les galeries étant, â cette
époque, déjà entièrement noyées.
. Du 23/05/1987 au 04/05/1988 : phase de transition ou de mise
en équilibre entre la nappe profonde qui baigne les anciennes
galeries et gui se met en charge sous les marnes gypseuses
supérieures, et la nappe alluviale du Rabin. Pendant cette
période qui dure pratiquement un an, la hauteur d'eau, dans le
puits oscille entre 13,40 m et 14,70 m. La figure 3 montre une
certaine corrélation entre les fluctuations du niveau de l'eau
dans le puits et la pluviométrie, peut-être en relation avec
une variation du débit des eaux arrivant dans la carrière en
profondeur. On sait, en effet, que le débit d'exhaure variait3
considérablement en fonction de la pluviométrie, de 10 m /h en3
basses eaux, à 70 m /h en hautes eaux (valeurs estimées en
1984).
. A partir du 04/05/1988, l'équilibre est atteint. La hauteur
d'eau est stabilisée et ne montre plus que des variations de
très faible amplitude autour d'une valeur moyenne de 14,20 m.
Le 11 juillet 1989, le niveau de l'eau dans le puits était à
une profondeur de 2,75 m par rapport au terrain naturel, ce
qui correspond sans aucun doute au niveau de la nappe allu¬
viale du Rabin.
A noter que le puits 2 a été sommairement remblayé, si bien
qu'il n'a pas été possible d'y mesurer le niveau d'eau, ni d'y
prélever d'échantillon.
-8-
moins représentative, notamment en ce qui concerne la concen¬
tration en sulfates, que l'eau baignant les galeries. A cet
égard aussi, la position du puits 2 était plus favorable.
Les résultats des enregistrements du limnigraphe entre le
28/04/1987 et le 01/06/1989 sont synthétisés par le diagramme de
la figure 1, sur lequel on peut distinguer trois phases succes¬
sives :
. Du 28/04/1987 au 23/05/1987 (cf. figure 2) : montée rapide de
l'eau de 7,40 m de hauteur (par rapport au fond du puits) à
13,75 m, ce qui est normal, les galeries étant, â cette
époque, déjà entièrement noyées.
. Du 23/05/1987 au 04/05/1988 : phase de transition ou de mise
en équilibre entre la nappe profonde qui baigne les anciennes
galeries et gui se met en charge sous les marnes gypseuses
supérieures, et la nappe alluviale du Rabin. Pendant cette
période qui dure pratiquement un an, la hauteur d'eau, dans le
puits oscille entre 13,40 m et 14,70 m. La figure 3 montre une
certaine corrélation entre les fluctuations du niveau de l'eau
dans le puits et la pluviométrie, peut-être en relation avec
une variation du débit des eaux arrivant dans la carrière en
profondeur. On sait, en effet, que le débit d'exhaure variait3
considérablement en fonction de la pluviométrie, de 10 m /h en3
basses eaux, à 70 m /h en hautes eaux (valeurs estimées en
1984).
. A partir du 04/05/1988, l'équilibre est atteint. La hauteur
d'eau est stabilisée et ne montre plus que des variations de
très faible amplitude autour d'une valeur moyenne de 14,20 m.
Le 11 juillet 1989, le niveau de l'eau dans le puits était à
une profondeur de 2,75 m par rapport au terrain naturel, ce
qui correspond sans aucun doute au niveau de la nappe allu¬
viale du Rabin.
A noter que le puits 2 a été sommairement remblayé, si bien
qu'il n'a pas été possible d'y mesurer le niveau d'eau, ni d'y
prélever d'échantillon.
n^A- EVOLUTION DU NIVEALAU COURS DU TEMPS
D'EAU - PUITS 1
15 n
13-
¿ 3' D
9-
724/03/87 10/10/87 28/04/88
temps
13/11/88 1
31/06/89
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D'EAU - PUITS 1
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Figure 3 - Comparaison entre l'évolution du niveau de l'eau dans le puits Piet la pluviométrie
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temps13/11/88 31/06/89
Figure 3 - Comparaison entre l'évolution du niveau de l'eau dans le puits Piet la pluviométrie
-12-
4.2 - EESULT ATS_DES_ANALYSES_DJ.E AU
Les quelques analyses réalisées ne permettent pas de connaître l'évolu¬
tion réelle de la concentration en sulfate de calcium de l'eau au sein
de la carrière, pour les raisons suivantes :
- Le puits 1, dans lequel ont été prélevés les échantillons, se
trouve à l'extrême amont de la carrière, là où les eaux pénè¬
trent dans celle-ci. Ces eaux, qui ne transitent pratiquement
pas dans les galeries, n'ont guère la possibilité de s'enrichir
en sulfate de calcium par dissolution du gypse au contact des
parois de la carrière.
- Les prélèvements ont été faits, généralement, à la partie supé¬
rieure de l'aquifère, c'est-à-dire bien au-dessus du niveau des
galeries. Or les analyses faites sur des échantillons prélevés
le 11 juillet 1989 à différentes profondeurs (-3m, - 8 m,
- 14 m, par rapport au niveau du sol) montrent (figure 4), comme
on pouvait s'y attendre, que la teneur en sulfate de calcium est
plus importante au fond du puits (niveau des anciennes galeries)
qu'au voisinage de la surface.
- La première analyse n'a été faite que le 27 novembre 1987, soit
19 mois après l'arrêt des pompes, alors que la carrière était
déjà remplie. On ne dispose pas d'analyse entre le 22 juil¬
let 1988 et le 21 avril 1989.
- Les analyses, sommaires, ne donnent que les teneurs en ions
SO. et Ca et seule la teneur en SO. est approximativement4 4
représentative de la concentration en sulfate de calcium de
l'eau.
L'histogramme de la figure 5 montre l'évolution des teneurs en SO. et Ca
entre le 27 novembre 1987 et le 11 juillet 1989 dans la partie supé¬
rieure de l'aquifère. On constate que :
entre le 27/11/1987 et le 22/04/1988, la teneur en sulfates
varie de façon importante, probablement en relation avec des
apports diluants d'eaux superficielles provenant de la nappe
alluviale du Rabin.
-12-
4.2 - EESULT ATS_DES_ANALYSES_DJ.E AU
Les quelques analyses réalisées ne permettent pas de connaître l'évolu¬
tion réelle de la concentration en sulfate de calcium de l'eau au sein
de la carrière, pour les raisons suivantes :
- Le puits 1, dans lequel ont été prélevés les échantillons, se
trouve à l'extrême amont de la carrière, là où les eaux pénè¬
trent dans celle-ci. Ces eaux, qui ne transitent pratiquement
pas dans les galeries, n'ont guère la possibilité de s'enrichir
en sulfate de calcium par dissolution du gypse au contact des
parois de la carrière.
- Les prélèvements ont été faits, généralement, à la partie supé¬
rieure de l'aquifère, c'est-à-dire bien au-dessus du niveau des
galeries. Or les analyses faites sur des échantillons prélevés
le 11 juillet 1989 à différentes profondeurs (-3m, - 8 m,
- 14 m, par rapport au niveau du sol) montrent (figure 4), comme
on pouvait s'y attendre, que la teneur en sulfate de calcium est
plus importante au fond du puits (niveau des anciennes galeries)
qu'au voisinage de la surface.
- La première analyse n'a été faite que le 27 novembre 1987, soit
19 mois après l'arrêt des pompes, alors que la carrière était
déjà remplie. On ne dispose pas d'analyse entre le 22 juil¬
let 1988 et le 21 avril 1989.
- Les analyses, sommaires, ne donnent que les teneurs en ions
SO. et Ca et seule la teneur en SO. est approximativement4 4
représentative de la concentration en sulfate de calcium de
l'eau.
L'histogramme de la figure 5 montre l'évolution des teneurs en SO. et Ca
entre le 27 novembre 1987 et le 11 juillet 1989 dans la partie supé¬
rieure de l'aquifère. On constate que :
entre le 27/11/1987 et le 22/04/1988, la teneur en sulfates
varie de façon importante, probablement en relation avec des
apports diluants d'eaux superficielles provenant de la nappe
alluviale du Rabin.
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(prélèvement du 11 juillet 1989 dans le puits Pl)
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(prélèvement du 11 juillet 1989 dans le puits Pl)
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Figure 5 - EVO LUTO
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-15-
- A partir du 21 avril, la teneur en sulfates se stabilise appro¬
ximativement au voisinage d'une valeur moyenne de 27 meq/1.
Rappelons que la solubilité du gypse à froid est de 2,4 g/l, ce
qui représente 1330 mg/l ou 27,71 meq/1 de SO..4
Les diagrammes de la figure 6, en l'absence d'analyse du 22/07/1988 au
21/04/1989, ne montrent pas de corrélation significative entre la
pluviométrie et les teneurs en ions SO. et Ca4
5 - CONCLUSION
L'installation du limnigraphe et les analyses d'eau ont été faites
tardivement, près de deux ans après la mise en eau de la carrière, alors
que les galeries étaient déjà entièrement noyées.
Cependant, le remplissage s'est effectué sans incident et, s'il n'est
pas possible de confirmer en tous points les prévisions du rapport
B.R.G.M. - CERCHAR de 1984, aucun élément nouveau obtenu n'est suscep¬
tible de remettre en question les conclusions dudit rapport.
La durée du remplissage des galeries semble avoir été plus longue que
prévu. Plusieurs causes peuvent expliquer ce fait :
- imprécision dans l'estimation du volume des vides,
- incertitude de l'estimation du débit d'exhaure qui n'a jamais pu
être précisé,
- surtout, diminution probable du débit des venues d'eau au fur et
à mesure que le niveau dynamique se rapprochait du niveau
statique.
Les observations relevées dans le puits Pl montrent que l'équilibre
hydrodynamique entre les venues d'eau qui ont envahi la carrière et les
eaux de la nappe alluviale est atteint. Les concentrations en sulfates
qui sont proches de la saturation et qui augmentent de la surface vers
le fond du puits traduisent une certaine stagnation de l'eau, c'est-à-
dire un gradient hydraulique très faible, sinon nul.
-15-
- A partir du 21 avril, la teneur en sulfates se stabilise appro¬
ximativement au voisinage d'une valeur moyenne de 27 meq/1.
Rappelons que la solubilité du gypse à froid est de 2,4 g/l, ce
qui représente 1330 mg/l ou 27,71 meq/1 de SO..4
Les diagrammes de la figure 6, en l'absence d'analyse du 22/07/1988 au
21/04/1989, ne montrent pas de corrélation significative entre la
pluviométrie et les teneurs en ions SO. et Ca4
5 - CONCLUSION
L'installation du limnigraphe et les analyses d'eau ont été faites
tardivement, près de deux ans après la mise en eau de la carrière, alors
que les galeries étaient déjà entièrement noyées.
Cependant, le remplissage s'est effectué sans incident et, s'il n'est
pas possible de confirmer en tous points les prévisions du rapport
B.R.G.M. - CERCHAR de 1984, aucun élément nouveau obtenu n'est suscep¬
tible de remettre en question les conclusions dudit rapport.
La durée du remplissage des galeries semble avoir été plus longue que
prévu. Plusieurs causes peuvent expliquer ce fait :
- imprécision dans l'estimation du volume des vides,
- incertitude de l'estimation du débit d'exhaure qui n'a jamais pu
être précisé,
- surtout, diminution probable du débit des venues d'eau au fur et
à mesure que le niveau dynamique se rapprochait du niveau
statique.
Les observations relevées dans le puits Pl montrent que l'équilibre
hydrodynamique entre les venues d'eau qui ont envahi la carrière et les
eaux de la nappe alluviale est atteint. Les concentrations en sulfates
qui sont proches de la saturation et qui augmentent de la surface vers
le fond du puits traduisent une certaine stagnation de l'eau, c'est-à-
dire un gradient hydraulique très faible, sinon nul.
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temps
Figure 6 - Comparaison entre l'évolution des concentrations en sulfateset en calcium et la pluviométrie
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temps
Figure 6 - Comparaison entre l'évolution des concentrations en sulfateset en calcium et la pluviométrie
-17-
Ces observations faites dans le puits Pl tout â fait en amont de la
carrière, permettent de penser que plus en aval, au sein de celle-ci,
les eaux ont atteint quasiment le taux de saturation en sulfate de
calcium par dissolution au contact du gypse des parois. Ces eaux,
piégées entre deux horizons imperméables, ne peuvent pratiquement plus
s'écouler et vont perdre leur pouvoir de dissolution du gypse.
Dans ces conditions, il semble que plus rien ne s'oppose à ce que la
renonciation de l'autorisation d'exploiter soit entérinée.
-17-
Ces observations faites dans le puits Pl tout â fait en amont de la
carrière, permettent de penser que plus en aval, au sein de celle-ci,
les eaux ont atteint quasiment le taux de saturation en sulfate de
calcium par dissolution au contact du gypse des parois. Ces eaux,
piégées entre deux horizons imperméables, ne peuvent pratiquement plus
s'écouler et vont perdre leur pouvoir de dissolution du gypse.
Dans ces conditions, il semble que plus rien ne s'oppose à ce que la
renonciation de l'autorisation d'exploiter soit entérinée.