Essai de pompage et débit d’exploitation d’un forage

Essais de pompage et détermination du débit d’exploitation d’un forage

Les essais de pompage permettent de caractériser le comportement d’un forage et de la nappe sollicitée en conditions d’exploitation.

Ils constituent une étape essentielle pour vérifier les performances réelles d’un ouvrage après sa réalisation ou pour mieux connaître le fonctionnement d’un forage existant. Ils s’intègrent notamment dans les études hydrogéologiques de puits et de forages réalisées par ENDEO.

Le suivi du débit pompé et de l’évolution du niveau d’eau permet d’observer :

la réaction de la nappe à la sollicitation ;
l’importance du rabattement généré ;
la capacité du niveau d’eau à se rétablir après l’arrêt du pompage.

L’interprétation de ces données permet ensuite de définir des conditions d’exploitation adaptées à l’ouvrage et à la ressource souterraine, notamment le débit pouvant être mobilisé dans la durée sans solliciter excessivement la nappe.

Cette démarche a notamment été mise en œuvre par ENDEO à Aiguillon (47), dans le cadre d’un forage destiné à une exploitation agricole.

Définir le protocole d’essai

La nature et la durée des essais doivent être adaptées aux objectifs du projet, aux caractéristiques du forage et aux informations recherchées.

ENDEO définit le protocole de pompage à mettre en œuvre, notamment :

le type d’essai ;
les débits à tester ;
la durée des différentes phases de pompage ;
les ouvrages à instrumenter pour suivre la réaction de la nappe.

Selon les besoins, le programme peut comprendre un essai par paliers, un pompage de longue durée, ou une combinaison des deux afin d’obtenir une caractérisation plus complète de l’ouvrage et de la ressource sollicitée.

Les moyens nécessaires au pompage peuvent, selon le contexte, être mis en place par une entreprise spécialisée. ENDEO assure alors le suivi hydrogéologique de l’essai, l’acquisition des données et leur interprétation.

Lorsque la mission s’inscrit dans la création complète d’un ouvrage, ENDEO peut également intervenir en assistance à maîtrise d’ouvrage et suivi des travaux de forage, depuis la préconception et le DCE jusqu’aux épreuves hydrogéologiques et à la réception.

Cette approche globale a notamment été déployée pour le forage agricole du Domaine de Certes et Graveyron à Audenge (33), réalisé pour le Département de la Gironde.

Essais par paliers

L’essai par paliers consiste à solliciter le forage à plusieurs niveaux de débit successifs, généralement croissants, tout en suivant l’évolution du niveau d’eau dans l’ouvrage.

Il permet d’observer la réponse du forage à différentes intensités de pompage et de mettre en relation :

le débit pompé ;
le rabattement obtenu.

Ces mesures permettent notamment d’apprécier les performances hydrauliques de l’ouvrage et contribuent à définir les conditions dans lesquelles le forage pourra ensuite être exploité.

Elles permettent également de distinguer les pertes de charge liées au fonctionnement du forage de la réponse de la ressource souterraine elle-même.

Pompage de longue durée

Le pompage de longue durée consiste à maintenir le forage en fonctionnement pendant une période prolongée, à un débit défini au regard des objectifs de l’essai.

Contrairement à l’essai par paliers, qui étudie principalement la réaction du forage à différents débits, le pompage prolongé permet d’observer l’évolution de la nappe dans le temps sous une sollicitation continue.

Le suivi permet notamment de vérifier :

l’évolution du rabattement au cours de l’essai ;
la stabilité de la réponse de l’ouvrage ;
la propagation du rabattement dans l’aquifère lorsque des piézomètres d’observation sont disponibles ;
la capacité de la ressource à répondre à une sollicitation représentative des futures conditions d’exploitation.

Sur certains projets, l’essai peut ainsi associer le forage pompé à plusieurs ouvrages d’observation afin de caractériser la réponse de l’aquifère à distance du point de prélèvement.

Suivre les débits et les niveaux piézométriques

La qualité de l’interprétation repose sur un suivi précis des paramètres hydrauliques pendant toute la durée de l’essai.

ENDEO assure le suivi du débit de pompage et des niveaux d’eau, depuis le niveau initial avant mise en fonctionnement jusqu’à l’arrêt du pompage et à la phase de récupération.

Ces mesures permettent de constituer une chronique complète de l’essai et de suivre :

l’évolution du niveau d’eau pendant le pompage ;
le rabattement généré par la sollicitation ;
la stabilité du débit pompé ;
la réaction éventuelle de piézomètres voisins ;
la remontée du niveau d’eau après l’arrêt de la pompe.

Lorsque la connaissance des fluctuations saisonnières de la nappe est également nécessaire, l’essai peut être associé à un suivi piézométrique de plusieurs mois.

C’est notamment l’approche mise en œuvre par ENDEO pour le Foyer Jenny Lepreux à Mérignac (33), où un suivi piézométrique et un essai de pompage ont été croisés pour dimensionner le rabattement nécessaire à la création d’un sous-sol.

Analyser le rabattement et la remontée

Une fois les données acquises, leur interprétation permet de comprendre la manière dont le forage et la nappe réagissent au pompage.

L’analyse du rabattement permet d’étudier l’évolution du niveau d’eau sous l’effet de la sollicitation et son amplitude en fonction du débit et de la durée du pompage.

Après l’arrêt de la pompe, le suivi de la remontée du niveau d’eau fournit également des informations importantes sur la capacité de récupération de la nappe.

Selon le dispositif d’essai et les données disponibles, l’interprétation peut également permettre d’estimer des paramètres hydrodynamiques de l’aquifère, notamment sa transmissivité et sa perméabilité équivalente.

La mise en relation de ces différentes observations permet de distinguer le simple enregistrement des niveaux de leur véritable interprétation hydrogéologique.

Cette caractérisation est également utilisée pour les projets nécessitant un dimensionnement de rabattement de nappe, notamment lorsque des terrassements ou ouvrages enterrés doivent être réalisés sous le niveau des eaux souterraines.

À Bidart (64), pour la résidence Herrixka, ENDEO a ainsi réalisé un essai à partir d’un puits de pompage et de trois piézomètres afin de caractériser l’aquifère et d’évaluer les besoins d’exhaure nécessaires aux travaux.

Du pompage d’essai au dimensionnement d’un rabattement de nappe

Les essais de pompage ne concernent pas uniquement l’exploitation durable d’un forage. Ils constituent également un outil essentiel pour préparer les travaux réalisés en interaction avec une nappe phréatique.

Dans ce contexte, l’objectif consiste à déterminer la réponse de l’aquifère au pompage afin d’évaluer :

le niveau de rabattement nécessaire ;
les débits d’exhaure à prévoir ;
les volumes d’eau susceptibles d’être pompés pendant le chantier ;
le rayon ou la zone d’influence du pompage ;
les conditions de gestion et de rejet des eaux pompées.

Pour le Domaine de l’Hippodrome à La Teste-de-Buch (33), ENDEO a ainsi croisé plus d’une année de suivi piézométrique avec un essai de pompage instrumenté afin de dimensionner les besoins de rabattement et d’intégrer les résultats au dossier Loi sur l’Eau du projet.

Déterminer les conditions d’exploitation d’un forage

L’objectif final des essais n’est pas uniquement de connaître le débit maximal pouvant être obtenu ponctuellement, mais de définir des conditions d’exploitation compatibles avec les performances du forage et le comportement de la ressource sollicitée.

À partir des résultats des essais, ENDEO peut notamment définir un débit d’exploitation recommandé, adapté aux besoins du projet et aux capacités observées de l’ouvrage.

L’interprétation peut également conduire à formuler des recommandations concernant :

les durées ou fréquences de pompage ;
l’intérêt éventuel d’un dispositif de stockage ;
le suivi du niveau d’eau au cours de l’exploitation ;
les conditions de sollicitation de la ressource ;
la surveillance éventuelle d’ouvrages voisins.

Ces préconisations permettent au maître d’ouvrage de disposer de paramètres concrets pour exploiter son forage tout en maîtrisant la sollicitation de la ressource souterraine.

À Portets (33), ENDEO a par exemple accompagné un projet de forage destiné à l’arrosage d’un jardin partagé depuis l’étude de faisabilité et le dossier Loi sur l’Eau jusqu’à la supervision du forage et aux essais de pompage.

Essais de pompage et réglementation des prélèvements d’eau souterraine

La création d’un forage, la réalisation des essais et l’exploitation ultérieure de la ressource peuvent également relever de plusieurs procédures réglementaires.

Les démarches doivent être étudiées au regard des caractéristiques de l’ouvrage, de sa profondeur, de l’aquifère sollicité, de l’usage de l’eau ainsi que des débits et volumes prélevés.

ENDEO peut ainsi associer l’étude hydrogéologique et les essais à la déclaration ou l’autorisation réglementaire du puits ou du forage, notamment au titre de la Loi sur l’Eau et, lorsque cela est applicable, du Code minier.

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Vous devez caractériser un forage neuf ou existant ?

ENDEO accompagne les maîtres d’ouvrage dans :

la définition du protocole d’essai ;
le suivi des opérations de pompage ;
l’instrumentation et l’acquisition des mesures ;
l’interprétation hydrogéologique des rabattements et de la remontée ;
la détermination des conditions d’exploitation ;
le dimensionnement des rabattements de nappe lorsque l’objectif concerne des travaux sous nappe.

Les essais peuvent être réalisés sur un ouvrage nouvellement créé afin d’en définir les performances avant sa mise en exploitation, mais également sur un forage existant lorsque ses capacités ou ses conditions d’exploitation doivent être précisées.

ENDEO peut intervenir ponctuellement pour réaliser l’essai ou accompagner plus largement le projet depuis l’étude hydrogéologique de faisabilité, jusqu’à la réglementation, la réalisation de l’ouvrage et sa mise en exploitation.

ENDEO — Ingénierie hydrogéologique, environnementale et réglementaire.

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