Rabattement de Nappe - Solutions de Gestion des Nappes Phréatiques

Essais hydrogéologiques par pompage – Rabattement de nappe et dimensionnement

La présence d’une nappe phréatique à proximité d’un sous-sol, d’un parking enterré, d’une fosse, de fondations ou de terrassements profonds peut modifier fortement les conditions de réalisation d’un chantier.

Avant de dimensionner des moyens de pompage, il faut d’abord répondre à une question essentielle : jusqu’à quel niveau la nappe peut-elle remonter au droit du projet et comment évolue-t-elle au cours de l’année ?

ENDEO accompagne les maîtres d’ouvrage, promoteurs, maîtres d’œuvre, architectes et entreprises pour caractériser les niveaux de nappe, évaluer le Niveau des Plus Hautes Eaux (NPHE), réaliser les essais de pompage et dimensionner les rabattements nécessaires aux travaux.

L’objectif est de disposer, avant l’ouverture des terrassements, de données permettant de répondre concrètement aux principales questions du chantier :

le projet rencontrera-t-il la nappe ?
à quelle période et à quelle profondeur ?
un rabattement temporaire sera-t-il nécessaire ?
quel débit devra être pompé ?
quels volumes d’eaux d’exhaure faut-il anticiper ?
comment gérer et rejeter les eaux pompées ?
quelles démarches réglementaires doivent être engagées avant les travaux ?

Avant le rabattement : déterminer les niveaux caractéristiques de la nappe

Un rabattement de nappe ne devrait pas être dimensionné uniquement à partir d’un niveau d’eau observé ponctuellement lors d’un sondage géotechnique ou d’une visite de terrain.

Une nappe peut présenter des variations importantes au cours de l’année en fonction des précipitations, de la recharge de l’aquifère, de la géologie locale et des conditions d’écoulement souterrain.

ENDEO met donc en place des suivis piézométriques permettant de caractériser le battement de la nappe et de définir les niveaux de référence utiles à la conception du projet, notamment le Niveau des Plus Hautes Eaux – NPHE.

Cette étape permet de confronter les niveaux d’eau susceptibles d’être atteints aux cotes du projet :

fond de fouille ;
radier d’un sous-sol ;
parking enterré ;
réseaux et ouvrages enterrés ;
bassins ou ouvrages hydrauliques ;
fondations et infrastructures.

NPHE : savoir si le projet sera réellement en interaction avec la nappe

La détermination du NPHE permet de ne pas raisonner uniquement à partir du niveau constaté le jour des investigations.

À Mérignac (33), ENDEO a par exemple réalisé le suivi piézométrique d’un projet immobilier comprenant un parking en sous-sol.

Les mesures ont permis d’identifier plusieurs niveaux caractéristiques de la nappe et de les confronter à un radier projeté à environ 2,72 m sous le terrain naturel. L’étude a ainsi montré que le futur niveau enterré se situait sous les niveaux caractéristiques des eaux souterraines et qu’il était nécessaire d’anticiper les contraintes associées aux terrassements et à la mise hors d’eau du chantier.

Cette première caractérisation permet au maître d’ouvrage et aux concepteurs de prendre en compte la nappe avant que le terrassement ne devienne lui-même le révélateur du problème.

Le suivi piézométrique : observer la nappe dans le temps

Lorsque les enjeux du projet le justifient, ENDEO équipe les piézomètres avec des enregistreurs automatiques permettant de constituer une chronique de l’évolution de la nappe.

Les mesures permettent notamment d’étudier :

les périodes de hautes et de basses eaux ;
le battement saisonnier de la nappe ;
la réaction aux épisodes pluvieux ;
la vitesse de recharge et de décrue ;
les niveaux caractéristiques à retenir pour la conception.

À Pessac (33), ENDEO a ainsi accompagné GUSTAVE E pour caractériser le battement saisonnier de la nappe et évaluer le NPHE préalablement à la réalisation d’un local commercial.

La mission a également intégré une analyse de l’agressivité des eaux souterraines vis-à-vis des bétons, permettant de compléter la caractérisation hydrogéologique par une donnée directement utile à la conception des ouvrages.

Adapter la durée du suivi aux enjeux du projet

La durée pertinente d’un suivi dépend du contexte hydrogéologique, de la saison de démarrage de l’étude et du niveau de précision attendu.

Sur certains projets, plusieurs mois permettent de couvrir une période représentative. Dans d’autres situations, un suivi sur une année hydrologique complète apporte une vision beaucoup plus robuste du battement saisonnier.

Pour l’ extension du cimetière d’Arsac (33), ENDEO a ainsi mis en place un suivi piézométrique sur 12 mois afin de confronter les fluctuations de la nappe aux précipitations et de caractériser les périodes de recharge, de hautes eaux et de basses eaux.

À Hourtin (33), l’étude a associé reconnaissance géologique, essais de perméabilité, création d’un piézomètre et suivi de la nappe afin d’estimer le NPHE et de croiser cette information avec les possibilités de gestion des eaux pluviales.

Ces références illustrent un principe essentiel : la cote de la nappe utilisée pour concevoir un projet doit être représentative de son fonctionnement réel et non d’une observation isolée.

Quand le NPHE rencontre le niveau des terrassements

Lorsque les niveaux caractéristiques de la nappe sont situés au-dessus de la cote de terrassement ou du fond de fouille, le projet doit intégrer la présence des eaux souterraines.

Selon la configuration, plusieurs sujets doivent alors être étudiés :

mise hors d’eau temporaire de la fouille ;
débit de pompage nécessaire ;
durée prévisionnelle du rabattement ;
influence du pompage autour du chantier ;
volume total d’eaux d’exhaure ;
solution de rejet ou d’évacuation ;
contraintes réglementaires associées.

La connaissance du NPHE constitue alors la première donnée du dimensionnement, mais elle ne suffit pas à elle seule pour déterminer le débit nécessaire à la mise hors d’eau.

Réaliser un essai de pompage pour caractériser l’aquifère

Deux terrains présentant le même niveau de nappe peuvent réagir très différemment à un pompage.

Le débit nécessaire pour abaisser la nappe dépend notamment de la perméabilité des formations, de la transmissivité de l’aquifère, de son épaisseur, des conditions d’alimentation de la nappe et de la géométrie du chantier.

Lorsque l’enjeu le nécessite, ENDEO réalise ou supervise un essai hydrogéologique par pompage.

Un dispositif peut associer :

un puits de pompage ;
un ou plusieurs piézomètres de surveillance ;
un suivi précis du débit pompé ;
l’enregistrement des niveaux d’eau pendant le rabattement ;
le suivi de la remontée après arrêt du pompage.

L’essai permet d’observer directement la réponse de la nappe et la propagation du rabattement dans l’aquifère.

ENDEO réalise également des essais de pompage pour caractériser les performances des puits et forages, selon des protocoles adaptés aux objectifs de chaque opération.

Du suivi du NPHE au dimensionnement du rabattement : Mérignac

La réalisation du Foyer Jenny Lepreux à Mérignac (33) illustre la démarche complète mise en œuvre par ENDEO pour un projet comportant un niveau en sous-sol.

La mission a d’abord consisté à suivre la nappe pendant plusieurs mois afin de caractériser ses fluctuations saisonnières et ses périodes de hautes eaux.

ENDEO a ensuite réalisé un essai de pompage pour déterminer la réaction de l’aquifère à une sollicitation.

Le croisement :

des niveaux caractéristiques de la nappe ;
des cotes du projet ;
des résultats de l’essai de pompage ;

a permis d’évaluer les besoins de rabattement, les débits de pompage et les volumes d’eaux d’exhaure à anticiper pendant les travaux.

Cette démarche résume l’approche ENDEO : observer d’abord la nappe, tester ensuite sa réponse et dimensionner enfin les moyens nécessaires au chantier.

Dimensionner les débits et volumes d’exhaure

À partir des niveaux de nappe, des caractéristiques hydrodynamiques des terrains et des cotes du projet, ENDEO évalue les besoins nécessaires pour maintenir les terrassements hors d’eau.

L’étude peut notamment permettre de déterminer :

le niveau de rabattement à atteindre ;
le débit prévisionnel de pompage ;
les volumes d’eaux susceptibles d’être extraits ;
la zone d’influence du pompage ;
le nombre et la répartition des ouvrages de pompage ;
les principes de fonctionnement du dispositif d’exhaure.

À Bidart (64), pour la résidence Herrixka, ENDEO a réalisé un essai instrumenté comprenant un puits de pompage et trois piézomètres de surveillance.

Le dispositif a permis de suivre la propagation du rabattement à distance du puits, d’apprécier les paramètres hydrodynamiques de l’aquifère et d’évaluer les besoins d’exhaure nécessaires à la réalisation des ouvrages enterrés.

Suivre la nappe avant de tester le pompage : La Teste-de-Buch

Pour le Domaine de l’Hippodrome à La Teste-de-Buch (33), ENDEO a mis en œuvre une démarche particulièrement complète.

Deux piézomètres ont d’abord fait l’objet d’un suivi pendant plus d’une année afin de caractériser les fluctuations saisonnières et de déterminer les niveaux de référence à considérer pour le projet.

Un essai de pompage a ensuite été réalisé à partir d’un puits associé à deux piézomètres de surveillance.

Le croisement de la chronique piézométrique, de l’essai hydrogéologique et des caractéristiques du projet a permis de dimensionner les besoins de pompage d’exhaure et de préparer leur intégration au dossier réglementaire de l’opération.

Cette réalisation démontre l’intérêt de ne pas dissocier NPHE, suivi de nappe et essai de pompage lorsque les enjeux du projet nécessitent une caractérisation hydrogéologique approfondie.

Prévoir également le devenir des eaux pompées

Dimensionner un rabattement ne consiste pas uniquement à déterminer une puissance de pompe ou un débit.

Toute eau extraite de la fouille doit disposer d’une solution de gestion compatible avec les contraintes du site.

Selon les projets, ENDEO étudie notamment :

les débits et volumes susceptibles d’être rejetés ;
les possibilités de raccordement à un réseau ;
les conditions d’un éventuel rejet au milieu superficiel ;
les contraintes qualitatives associées aux eaux pompées ;
les prescriptions éventuelles du gestionnaire du réseau ou du milieu récepteur.

La solution d’exhaure et la destination des eaux pompées doivent être anticipées simultanément afin d’éviter de découvrir, au démarrage du chantier, que les volumes produits ne peuvent pas être évacués dans les conditions prévues.

Rabattement de nappe et Loi sur l’Eau

Un pompage temporaire de chantier constitue un prélèvement d’eau souterraine dont le cadre réglementaire doit être examiné avant les travaux.

Le régime applicable dépend notamment des caractéristiques de l’aquifère sollicité, des débits et volumes prévisionnels, de la durée de l’opération et des modalités de gestion des eaux pompées.

ENDEO peut intégrer le cadrage hydrogéologique au dossier réglementaire au titre de la Loi sur l’Eau et accompagner le maître d’ouvrage dans la préparation des éléments nécessaires à l’instruction.

L’intérêt est de traiter simultanément le besoin technique de mise hors d’eau du chantier et les conditions réglementaires permettant sa réalisation.

Une étude de rabattement utile à la conception et au chantier

L’objectif d’ENDEO n’est pas seulement de produire des paramètres hydrogéologiques.

L’étude doit fournir des données directement exploitables par le maître d’ouvrage, la maîtrise d’œuvre et les entreprises :

niveaux caractéristiques de la nappe et NPHE ;
interaction entre la nappe et les cotes du projet ;
niveau de rabattement recherché ;
débits et volumes d’exhaure prévisionnels ;
réponse de l’aquifère au pompage ;
principes de gestion des eaux pompées ;
contraintes réglementaires à anticiper.

Cette approche permet de passer d’une question générale – « y a-t-il de l’eau sous mon projet ? » – à des données de conception utilisables pour préparer concrètement les terrassements et les travaux.