amelioration de la ressource en eau la realimeimtation des …
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association franccedilaise pour leacutetude des eaux reconnue dutiliteacute publique par deacutecret du 4 juillet 1974
centre national de documentation et dinformation sur leau
2 1 2 2
8 3 A M
A M E L I O R A T I O N DE L A RESSOURCE EN E A U
LA REALIMEIMTATION DES NAPPES
ETUDE TECHNIQUE DE SYNTHESE
21 rue de Madrid - 75008 Paris - Teacutel 52214 67 1 9 8 3
AMELIORATION DE LA RESSOURCE EN EAU
LA REALIMEIMTATION DES NAPPES
ReacutealUeacutee pan h FOLDOOK
LBRAY NiumlrrNArc^AL IcircIEFEIEMCE CE^YKE FC rj bull vyv VVAIuml IS SUY A i v i - r-bullbullbullbull bull bullbullbull v
trade-- 65 7 L0 Z |2-Z 8SfHPO
- 3 -
S O M M A I R E
INTRODUCTION bull
s
CHAPITRE I LES EAUX DE RECHARGE
A- - RECHARGE PAR EAUX DE RIVIERE 13
7 ) Remarques) pjieacutetlmlnaLnes 13 2) Eaux destineacutees agrave ecircJyie infJLLtneeA danst desi basisilnss 13 3 ) Eaux desitlneacuteesi agrave l InsLecllon 15
B - RECHARGE PAR EAUX USEES 15
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE 19
CHAPITRE II HYDROGEacuteOLOGIE
A - L EAU DANS LE SOL 23
1 ) Rappel de notions geacuteneacutenatesi d hudnogeacuteologAgrave-e 23 2) Reacutepartition de 1eau danst le ssol 25 3 ) Bilan dune nappe 27 k ) CaAacJLeAlsiatAon desi unlleacutesi aeoXogAauess favorables pour
ta iechange artificielle de nappe 28
B - PHYSIQUE DUNE OPERATION DE RECHARGE 30
1 ) Cao desi basisiisisi dInfiltration 30 2) CasS deA puistsi d InsLectlon 31
C - METHODES DINVESTIGATION DES PARAMETRES DUNE OPERATION DE RECHARGE ARTIFICIELLE 32
1 ) hesiUAe de ta conductlvlsteacute kydaautAque ou permeacuteabiliteacute au sjensi de ucircarcu (eacutecoulement ratureacute) 32
2) hesiute de ta conductlvlsteacute hydraulique verticale I eacutecoulement non stature) 32
3) flesture de ta tszansynisi^lvlleacute et du coefftcAent d emmagaotnement 32
U ) Dtmensilonsi et structure de laqulfeacutere 32 5) eacutetude de leacutecoulement 33
D - POUVOIR EPURATEUR DU SOL 33
1 ) deacutetention desi matiegraveres) en iustpenstlon 33 2) Reacutetention desi aermeA pathogegravenes 34 3 ) eacutelimination du carbone organique 36 U) Reacutetention desi eacuteleacutements traces) 37 5) Reacutetention des) stelsi stolublesi 37 6 ) Reacutetention de lajote 37
bull bull bull bull bull bull
- 4 -
7 ) fieacute tention du pho^ptiote 35 8) Exemples - Compaiaugraveton de iultitemesi de lechasige
anjtipclelle (puitA dInfection el baAAinsi dlAcircfJJJUiatLon) 38 9 ) ConcMviAon 39
bull E - CONCLUSIONS GENERALES 41 bull N
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE 43
CHAPITRE III DISPOSITIFS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE
NAPPE SOUTERRAINE
A - DISPOSITIFS DbullINFILTRATION 49
I - CONDITIONS GENERALES DbullUTILISATION 49
I I - PRINCIPE GENERAL DE FONCTIONNEMENT CAS DUN BASSIN 49 7 ) TioceA4uAgrave complet de 1 Inclination psiovoquee 49 2) Appanltlon dune couche colmatante agrave la -oun^ace du AO pendant
la yiubmeA4ion 50
I I I - LES DISPOSITIFS D bull INFILTRATION 52 ) Le baAyiifiA d hx^ilinallon 52 2) Lesi fLosisieacute^ le canaux leA LoMeA 57 3 ) LLLi de ilvlegravene ameacutenageacutesi 57 4 ) poundpandage sioutesuialn pan leacutesieau de analnA 59 5) fwubi pUtnant 60
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINFILTRATION 60 1 ) Colmatage pan deacuteAoiumlaanlAatlon de -la poio^Lleacute du AO 61 2) Colmatage pan bouchage deA poieA du AO 61
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE GESTION DES DISPOSITIFS DINFILTRATION 64
1 ) fteacuteihodeA penmeiAant de neacutedulne -Le colmatage 64 2) CcedileAtlon deA dlApoA-itlpi d IniLugraveOialion 64
B - DISPOSITIFS DINJECTION 66
I - CONDITIONS GENERALES DE FONCTIONNEMENT 66
I I - PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES PUITS DINJECTION 67
I I I - LES PUITS Dbull INJECTION 67 1 ) ConAtnuctlon 67 2) Ameneacutee de 1 eau dan le pulAgraveA 69 3 ) Taux d injectlon 69
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINJECTION 70 1 ) fioceAAUA meacutecanAgraveaueA 71 2) fiocesiiuA chlmlqueA 71 3 ) TiocesiiUsi bioloalqueA 71
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE ET GESTION DES DISPOSITIFS DINJECTION 72 ) (AeacutethodeA poun la teacuteduction du colmatage 72 2) CcedileAtlon deA puLampi dinfection 75
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE 79
bull bull bull bull bull bull
- 5 -
CHAPITRE IV DONNEacuteES EacuteCONOMIQUES DUNE OPEacuteRATION DALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE NAPPE SOUTERRAINE
A - REVENUS APPORTES PAR UNE OPERATION DE RECHARGE 83
1 iumllevenu4 directs 83 2) llevenusi induuiectA 83
B - COUTS DUNE OPERATION DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE NAPPE 84
7 ) Coucirct delti eacutetude 84 2) Travaux de conAtAJUction 84 3 ) F0nctj0nnemejvt et entretien 88 4 ) Coucirct gAobal 88
C - ETUDE DE LOPPORTUNITE ECONOMIQUE DUNE OPERATION DE RECHARGE ARTIFICIELLE - COMPARAISON AVEC DAUTRES METHODES DE MISE EN VALEUR DES RESSOURCES EN EAU 92
1) Comparaison entne un baA^in dinfLLltnation et un puitgti dinjectJon 92 2) CompaiaLion entre une ivitattation de yiechaAae aAcirctipoundiciette
et une uniteacute de traitement deA eaux 92 3) Comparaison entre une isusta-Uation de siecharae anttfLicietle
et une adduction d eau 93 k) Campatoison entre te stockage de surface et te stockage
souterrain 95
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE 97
CHAPITRE V - LES INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE DE
NAPPE DANS LE MONDE
A - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LE STOCKAGE D EAU 105
B - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LE SOUTIEN DUNE NAPPE DEAU SOUTERRAINE 116
C - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LA CONSTITUTION DUNE BARRIERE HYDRAULIQUE CONTRE LINTRUSION DEAUX SALEES 137
D - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LEPURATION NATURELLE DES EAUX PAR PASSAGE DANS LE SOL 154
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE 165
CONCLUSiON 171
I N T R O D U C T I O N
- s -
Face aux beAoinA en eau AWXA ceAAe gAandlAAanlA -Le concept de rechange antljtl-clelie deA napper yiouteMAatneyi appanalt comme eacutetant un mouen epoundpoundtcace deacutetabliA une meLlieune gestion deA sieAAOUAceA en eau
poundn ejLfcet te objectlpoundA viseacuteA pan une rechange antifciclette de nappe peuvent ecirctie mioLtipleA
- neAtaunation dune nappe Ausiexplotteacutee - Atockage deau en vue dune utiliAotlon ulteacuterieure - eacutepuration naturelle de eaux uAeacuteeA pan te AOI - barriegravere hudnaullque contre ta pnogreAAion deA eaux AaleacuteeA notamment dorigine
marine en exploitation cocirctlegravere - reacutegularisation thermique deA eaux dun circuit de repioidlAAement - Atockage deacutenergie AOUA fLonme deau chaude
Remanque teA deux dernier A pointA fLalAont intervenir teA capaclteacuteA thermlqueA du AOI (diffjjAlon emmagaAinement) ne Aont poA tralteacuteA danA cette eacutetude
poundn contnecaAAant te deacuteficit en eau dorigine Aouternalne ta recharge anttfl-cteLie apporte teA beacuteneacutefices Aulvants
- mise en valeur deA tenjteA pan augmentation deA disponlbLLiteacuteA en eau (notamment pendant teA peacuteriodes de AeacutecheAeAAe en payA Aeml-arlde et aride)
- maintien de ta vte veacutegeacutetate agrave ta Aurface du Aot en Aoutenant te ntveau de ta nappe - expanAlon humaine et industrielle de reacutegion jusqu atonA geacuteneacuteeA pan te manque
deau
LeA dispoAltlfA de recharge artificielle Aont principalement de deux tupes
infiltration danA deA baAAJnA ou eacutepandage Auperflclei teau pencole agrave tnaverA ta jone non Aatunee du Aot avant datteindre ta nappe Cette technique peut Ae pratiquer preAque AOUA touA teA ctimatA agrave condition cependant que cetul-cl ne Aolt paA agrave pluviomeacutetrie tnop eacuteleveacutee et dautant mieux A le climat eAt anlde ou Aeml-anide fan allteunA le AOI doiX avoir ceAtalneA caracteacuteristiques que nouA pneacuteclAeAonA
Lavantage pnlnclpal deA baAAins eAt de pouvoln recevoir deA eaux quasi-brutes en effet pan paAAoge danA le AOI teA eaux de nechange Aubi-AAent une eacutepuration naturelAgravee pratiquement totale
On^ection danA deA puitA leau eAt directement ameneacutee au niveau de ta nappe Ce pnoceacutedeacute eAt notamment utiAgravelseacute lonAqu il exlAte une couche impenmeacuteabte entre la Aurface du AOI et la nappe Laction eacutepwiatAlce du AOI Intervenant peu poui leA eaux dinfection le tnaltement de ceileA-ct doit ecirctre pliiA eacutelaboreacute que danA le CŒA de baAAinA
Le choix dun pnoceacutedeacute deacutepend de plusleiuiA paramegravetres dont leA pnlnclpaux Aont donc
- leA caracteacuterlAtlques hgdrogeacuteologiques du AOI - la qualiteacute deA eaux de nechange et leun compatibiliteacute vis-agrave-vis deA eaux natlveA
du gisement
bull bull bull bull bull bull
- 10 -
poundnpji ta zieacuteuA^lte dune opeacuteration de iechange eAt dAgraveJiectement Jjee au pheacutenomegravene de co-Lmatage qui tend agrave pietneA linpJJytation de -Leau de lechajige danA teA baAA-inA ou teA puLtA LeA oiLgineA du pheacutenomegravene de coMnatage Aont ta OUAAAgrave dAveA4est phuAiqueA chirniqueA bLoiogAjQjjeA NOUA LampnonA un LnventaJuie desi lemegravedeA contsie -Le colmatage malA -il jLaut deacutejagrave AOutigneA que chaque opeacuteration de Jiechaige eAt un CJXA paAtLcutLeA et que AeuAgraveA deA eAAaAgraveA agrave long ternie et in Aitu permettent den deacutegagent leA paAametAeA
- CHAPITRE I -
L E S E A U X DE R E C H A R G E
- 13 -
Avant dexposer lorigine des eaux de recharge et les traitements eacuteventuels que lon doit leur faire subir il serait utile dintroduire la notion de compatibishyliteacute entre les eaux de recharge et les eaux natives du gisement On peut deacutefinir trois domaines de compatibiliteacute physique chimique et biologique
compatibiliteacute physique elle concerne le pH la teneur en matiegraveres en suspension ou MES
compatibiliteacute chimique elle concerne laction des gaz dissous la teneur en MES en fer en manganegravese en calcium en magneacutesium en silice ainsi que la dureteacute de 1eau
compatibiliteacute biologique elle concerne la preacutesence de pathogegravenes susceptibles de polluer les eaux souterraines
Les traitements eacuteventuels des eaux de recharge visent agrave proteacuteger les eaux du gisement vis-agrave-vis de toute pollution pouvant entraicircner une deacutegradation irreacutevershysible de sa qualiteacute
A - RECHARGE PAR EAUX DE RIVIEgraveRE
1 ) RomanqueA piltLLLmJjriCLuiltZA
a) Lanalyse quantitative de la recharge naturelle de la nappe alluviale par la riviegravere elle-mecircme est essentielle pour pouvoir juger de lefficaciteacute dune recharge artificielle En effet cette analyse permet de deacuteterminer les deacutebits reacuteellement utiles parla recharge artificielle dun aquifegravere donneacute
b) Lanalyse qualitative des eaux de riviegravere permet den connaicirctre le degreacute de polshylution ainsi que la teneur en MES Il faut remarquer que ces deux facteurs peushyvent ecirctre directement influenceacutes par le reacutegime de la riviegravere elle-mecircme Ainsi
en peacuteriode deacutetiage la pollution des eaux peut ecirctre plus importante quagrave lorshydinaire
en peacuteriode de crue un transport solide important peut apparaicirctre augmentant du mecircme coup la teneur en MES (F 2028)
Les eacutetudes en vue dune recharge artificielle par des eaux de riviegravere doivent donc se faire sur une large plage de valeurs des deacutebits
La pollution et la teneur en MES jouant un rocircle tregraves important vis-agrave-vis du pheacutenomegravene de colmatage le pompage en riviegravere peut donc ecirctre intermittent ou conshytinu suivant les toleacuterances admises pour la pollution et la teneur en MES des eaux de recharge
2) Eaux dltZAtinecirceA agrave ampOie jjipoundJJJyieacuteesgt dan dzA baj4inA (F 2518 F 3469)
Suivant le degreacute de pollution et la teneur en MES de la riviegravere les eaux peuvent subir les traitement suivants
- 14 -
preacute-traitement deacutegrillage suivi dune simple deacutecantation Cest le cas des oueds et des cours deau ne preacutesentant pas de pollution notable
NB les anciennes sabliegraveres se preacutesentent comme eacutetant dexcellents bassins de deacutecantation
traitement primaire en station injection de coagulants deacutecantation et filtra-tion sur sable pour reacuteduire la teneur en MES et la demande biologique en oxygegravene des eaux
Exemple
Croissy (eau de Seine) - la figure 1 donne un scheacutema de linstallation (G 3663)
Moulle (eau de lAa) (6627873 6625917 6627956)
Appoigny(eau de lYonne) (G 1947)
Remarque dans le cas deacutepandage superficiel des eaux de recharge on ne procegravede pas agrave une steacuterilisation lors du traitement En effet la chloration aurait le grand inconveacutenient de deacutetruire dans les bassins laction eacutepuratrice des bacteacuteries diverses qui oxydent et mineacuteralisent les diffeacuterents produits organiques preacutesents dans les eaux (G 3459)
FIGURE 1
EXEMPLE DE CROISSY
(poundxiiaJJ du Document Ccedil 3663)
bull bull bull bull bull
- 15 -
3) Eaux desitlneacuteesi agrave linfection (F 3469 F 2028)
Remarque preacuteliminaire les eaux dinjection dune maniegravere geacuteneacuterale doivent ecirctre deacutebarrasseacutees de toute pollution susceptible dalteacuterer la qualiteacute des eaux du gisement et notamment des matiegraveres toxiques non eacuteliminables par filtration naturelle De plus les eaux dinjection doivent ecirctre chimiquement compatibles avec les eaux du gisement
En geacuteneacuteral en plus dun traitement primaire classique les eaux de riviegraveres desshytineacutees agrave linjection subissent un traitement secondaire plus ou moins eacutelaboreacute en fonction de leur degreacute de pollution Ce traitement vise principalement agrave deacutesaeacuterer leau et agrave la steacuteriliser avant injection
Exemples (F 2028)
En Israeumll (eaux du Lac de Tibeacuteriade)
En Californie (eaux des torrents de la Sierra Nevada)
3 - RECHARGE PAR EAUX USEacuteES
Le niveau de traitement des eaux useacutees destineacutees agrave la recharge artificielle deacutepend tregraves largement de lorigine de celles-ci (domestique ou industrielle) et aussi de la nature des terrains de recharge
Le tableau 1 (extrait de 6604561) rappelle la nature des pollutions en fonction de lorigine des eaux useacutees
Le tableau 2 (G 6501) donne agrave titre indicatif les recommandations du Service de Santeacute de la Californie pour lutilisation agrave des fins de recharge artificielle deaux useacutees
Le tableau 3 (G 6501) montre par des exemples la diversiteacute des traitements que lon peut appliquer suivant les paramegravetres de la recharge
ConcAgravewiioni
Comme nous lavons deacutejagrave souligneacute dans lintroduction chaque opeacuteration de recharshyge doit ecirctre traiteacutee comme un cas particulier Le niveau de traitement requis pour les eaux de recharge en est une preuve Aussi seuls des essais in situ et agrave long terme associeacutes agrave lexpeacuterience du professionnel peuvent deacutefinir les traishytements neacutecessaires des eaux de recharge Cette eacutetape est importante car elle conditionne la rentabiliteacute de lensemble de lopeacuteration de recharge le coucirct du traitement entrant pour une part importante dans le coucirct global (F 2028 G 6501)
bull bull bull bull bull bull
- 16
TABLEAU 1
Sources deaux useacutees
- Eaux useacutees urbaines
non traiteacutees
traiteacutees
fosses septiques
- Eaux useacutees industrielles
eau de refroidissement
industries alimentaires
industrie du papier
industrie chimique et traitement des meacutetaux
industrie du peacutetrole
- Irrigation
- Ruissellement urbain et nettoyage des
- Eau de crues
Types de pollution
composeacutes organiques et mineacuteraux matiegraveres en suspension faibles teneurs en meacutetaux lourds et en toxiques Tregraves forte teneur en DBO Biodeacutegradable ou non deacutegradabie
composeacutes organiques et mineacuteraux faibles teneurs en meacutetaux lourds et en toxiques Substances biodeacutegradables et non deacutegra-dables
surtout des matiegraveres organiques Biodeacuteshygradable
chaleur
composeacutes organiques et matiegraveres en susshypension surtout DBO eacuteleveacute Particuliegraveshyrement biodeacutegradables
composeacutes organiques et mineacuteraux En partie biodeacutegradable Quelques matiegraveres solides organiques en suspension
composeacutes organiques et mineacuteraux y compris des meacutetaux lourds des toxiques et des substances dangereuses Selon le proceacutedeacute certaines substances sont biodeacutegradables
composeacutes organiques biodeacutegradables et non biodeacutegradables surtout Nombreux toxiques et substances dangereuses
deacutechets organiques et mineacuteraux subsshytances nutritives sels de lessivage du sol substances biodeacutegradables ou non biodeacutegradables matiegraveres en suspenshysion
mers composeacutes organiques et mineacuteraux fortes charges en DBO substances nutritives pesticides matiegraveres en suspension en partie biodeacutegradables
composeacutes organiques et mineacuteraux matiegraveres en suspension en partie biodeacutegradables Eminemment variable selon lutilisation du sol
(tsiaducJUon du tableau 1 eyLtnaJut du Document 66OU561 )
bull bull bull bull bull
17 -
TABLEAU 2
NIVEAUX DE TRAITEMENT RECOMMANDES POUR LES EAUX USEES EPUREES
UTILISEES A LA RECHARGE DES NAPPES SOUTERRAINES
1
2
3
t
5
6
7
par eacutepandage superficiel
Veacuterification de linexistence de deacutecharges deffluent industriels toxiques dans les eaux useacutees utiliseacutees
Oxydation biologique normale (traitement secondaire)
Adsorption sur charbon actif (temps de contact 30 mn demande chimique doxygegravene reacutesiduelle moins de 5 mg1)
Epandage avec percolation de leffluent dans la zone aeacuterobie non satureacutee du sol non remanieacutee - profondeur minimale de la nappe 3 megravetres
- une semaine deacutepandage alterneacutee avec 2 semaines dassegravechement
Dilution par une quantiteacute eacutegale deau souterraine naturelle
Leau de recharge doit rester dans la nappe pendant un an avant decirctre extraite
La qualiteacute de leau souterraine doit ecirctre doit ecirctre reacuteguliegraverement surveilleacutee
l
2
3
A
5
6
7
8
9
10
11
12
ou par injection directe
Veacuterification de linexistence de deacutecharges deffluent industriels toxiques dans les eaux useacutees
Oxydation biologique normale (traitement secondaire)
Deacutesinfection correcte (chlorination)
Coagulation-floculation chimique
Deacutecantation
Filtration rapide sur sable
Adsorption sur charbon actif
Deacutemineacuteralisation par osmose inverse
Aeacuteration par aspersion pour leacutelimination des composeacutes organiques volatils
Dilution par une quantiteacute eacutegale deau souterraine naturelle
Leau de recharge doit rester dans la sapps pendant un an avant decirctre extraite
La qualiteacute de leau souterraine doit ecirctre recircguliegravereoent surveilleacutee
(acirc-x-ttalt du Document Ccedil 6501 )
bull bullbullbullbullbull
- 18 -
TABLEAU 3
PRINCIPALES INSTALLATIONS DE RECHARGES DE NAPPE SOUTERRAINES EN CALIFORNIE
UTILISANT LES EAUX USEES EPUREES
Nom de iumla station de reacutecupeacuteration
deaux useacutees San Joseacute Creek (Whittier)
Whittier Narrow
Water Factory 21 (Orange County)
Chino Basin (Ontario)
Palo Alto
Proceacutedeacutes de traitement =
Proceacutedeacutes de traitement
des eaux useacutees
Meacutethode de recharge des
eaux souterraines
Problegraveme agrave
reacutesoudre Deacutebit annuel reacutecupeacutereacute en millions de m-
DP BA CF FR Ch
DP BA CF FR Ch
DP BA CF FR AAeA ACA 01 Ch
DP LB
DPBACFFR Ch Ozonisation
Epandage superficiel
Epandage superficiel
Injection directe
Epandage superficiel
Injection directe
Deacutecantation primaire Boues activeacutees Coagulation floculation Filtration rapide Lits bacteacuteriens Adsoption sur charbon actif
Chloration Aeacuteration par aspersion pour leacutelimination de lamoniaque
DP BA CF FR LB
ACA Ch
AAeA
Reacutealimen-Cation de la nappe soushyterraine
Reacutealimentashytion de la nappe soushyterraine
Barriegravere contre linfiltrashytion deau marine (et reacutealimentashytion)
Reacutealimenta-tion de la nappe soutershyraine
Barriegravere contre linshyfiltration deaux marines
166
87
63
32
23
En ce qui concerne la station Water Factory 21 le traitement primaire et secondaire de leffluent a lieu preacutealablement a la station de traitement du Comteacute dOrange
(CxtAciut du Document Ccedil 6501 )
- 19 -
L I S T E B I B L I O G R A P H I Q U E
F 2028
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F 3469 Health aspects of wastewater recharge Water Information Center New-York 1978 240 pages
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DEVILLERS G Lalimentation artificielle des nappes souterraines - Exemple de la nappe de Croissy Journeacutees Information Eaux 1976 14 pages
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- CHAPITRE I I -
H Y D R O G E O L O G I E
- 23 -
LEAU DANS LE SOL
Rappel de notion geacutenltpoundnaAgraveamp4 dhyccedilugraveiogeacuteologAgravee
La porositeacute la porositeacute dune roche est deacutefinie par le rapport du volume des vides au volume total de la roche
La figure 1 montre les divers types dinterstices et leur relation avec la texshyture du sol
FIGURE 1
Several types of interstices and the relation of rock texture to porosity (a) Well-sorted sedimentary deposit having high porosity (6) poorly sorted sedimentary deposit haviog low porosity (c) well-sorted sedimentary deposits consisting of fragments of rock that are themselve-s porous so that the deposit has a very high porosity (d) well-sorted sedimentary deposit whose porosity has been diminished by the deacuteposition of minerai matter in interstices (e) rock rendered porous by solution and () rock rendered porous by fraccuring (Front Meimer 1959)
(Extrait du Document h 204-5)
TABLEAU 1
REPRESENTATIVE POROSITY RANGES
FOR SELECTED ROCKS
Le- tableau 1 donne la valeur de la porositeacute pour diffeacuterentes roches
(ExtnaJjt du Document r 20+5)
Rocks
Clay Sand Gravel Sand and gravel Sandstone Shale Limestone
Porosity
45-55 35-40 30-40 20-35 10-20 1-10 1-10
- 24 -
TABLEAU 2
REPRESENTATIVE SPECIFIC YIELD
RANGES FOR SELECTED ROCKS
Rocks
Clay Sand Grave Sand and grave Sandstone Shale Limestone
Speacutecifie yield
1-10 10-30 15-30 15-25 5-15
05-5 05-5
Pour les mecircmes roches le tableau 2 donne la valeur de la porositeacute efficace deacutefinie comme la fraction de la porositeacute corresshypondant agrave la contenance en eau gravitaire
(Extrait du Document h 20k5 )
La permeacuteabiliteacute la permeacuteabiliteacute est laptitude dune roche agrave laisser passer iumleau sous leffet dun gradient de potentiel
Le tableau 3 donne la valeur de la permeacuteabiliteacute intrinsegraveque (ou permeacuteabiliteacute en petit) pour diverses roches (rappel 1 darcy = 0987 10-^ cm2)
TABLEAU 3
PERMEABILITE INTRINSEQUE DE DIVERS TYPES DE FORMATION
Type de formation
Roches meacutetamorphiques et plutoniques
Roches solides
Zones meacutetamorphiques et fortement fractureacutees
Sable agrave grains de grosseur moyenne
Limon (roche)
Calcaire dense riche en argile
Gregraves de grain moyen
Bregraveche calcaire grossiegravere partiellement cimenteacutee
Roche calcaire demeureacutee poreuse
Sables alluviaux (plaines littorales)
Alluvions dargile et de limon
Sables dunaires
Loess
Valeur du coefficient en
Proche de zeacutero
Proche de zeacutero
Plusieurs centaines de darcys
darcys
1000-30000 millidarcys
01 millidarcy
1 millidarcy
1-500 millidarcy
Plusieurs milliers de darcy
10-500 darcys
Moins de 1 darcy
Moins de 01 darcy
5mdash50 HarcvR
10-4 -1 darcy
(extrait du Document Ccedil 51351)
- 25 -
Remarque certaines roches denses telles que le calcaire ou le basalte ont une permeacuteabiliteacute en petit tregraves faible Cependant elles constituent dexcellents aquifegraveres lorsquelles sont fractureacutees leur permeacuteabiliteacute devenant alors imporshytante
c) La transmissiviteacute la transmissiviteacute est la grandeur mesurant laptitude dune couche de terrain permeacuteable agrave transmettre conduire leau La transmissiviteacute est deacutefinie comme le produit de la permeacuteabiliteacute par leacutepaisshyseur de la couche aquifegravere en un point consideacutereacute
d) Le coefficient demmagasinement ce coefficient est deacutefini par le rapport entre la hauteur de la tranche deau immeacutediatement libeacuterable par la roche aquifegravere sous leffet dune deacutepression et la hauteur dabaissement correspondant du niveau pieacutezomeacutetrique
Le darcy est une uniteacute de surface deacutefinie par
1 darcy = 0987 10 ~8 cm2
1 centipoise cm3s 1 cm2
et 1 darcy 1 atmosphegraverecm
2) ReacutepanAcircJjtlon de leau darvi le IO-L
Leau infiltreacutee agrave la surface du sol circule de haut en bas jusquagrave rencontrer une surface impermeacuteable Elle constitue alors une nappe deau dont le niveau supeacuterieur est appeleacute niveau pieacutezomeacutetrique ou encore surface hydrostatique
La figure 2 scheacutematise leacutetat deacutequishylibre vertical de leau dans le sol
FIGURE 2
NAPPE PHREATIQUE
lExtAaJJi du Documervt h 2189)
La nappe deau ainsi deacutefinie peut ecirctre
soit libre ou percheacutee (notamment en cas de la preacutesence dune lentille dargile dans le sol)(voir figure 3)
soit captive encore appeleacutee arteacutesienne (voir figure 4)
SurfocA |
s l
bull l
lt
bull - bull bull bull bull bull
bull bull laquo bull laquo bull bull 5^ Icirc v bull
urfoc fiy4ro)tcitkivraquo
bull EayxpHrrltliqiraquo4laquo - J
bull bull raquo bull bull bull bull bull bull
bull bull bull bull bull bull bull bull bull
Couche imptfweacutecbi
Zooraquo divcpctmmpirotiocraquo
Zonraquo draquo rrltntron
I
Francraquo dgt cnpidarltv
Nappraquo aquiflaquorr
- 26 -
FIGURE 3
NAPPE LIBRE ET NAPPE PERCHEE
TgtraquoL bullbullbull-bull j^zzsz^-r =i-^^gt^ bull bull V
bullbullbull bullbull-bulllaquoiiii ^iumlrtW-----1---1--V- bull bull bull ^N
bullbullVbull^gt^^^bullCvi^bullrSbullibull^V^^bullbullbullbullvbull V^72
^
(Extrait du Document h 2189)
FIGURE 4
FORAGE DANS UNE NAPPE ARTESIENNE
fl) Eaux jaillissantes - f2) et 13) Puits agrave eaux remontantes (en hachures les couches impermeacuteables)
(SXampKLUL du Document h 2k15)
- 27 -
Remarque un cas particulier est celui dune nappe phreacuteatique cocirctiegravere Leau saleacutee eacutetant plus dense que leau douce il se creacutee un biseau deau douce comme le montre la figure 5 Par un pompage excessif dans la nappe deau douce on engendre une avanceacutee des eaux saleacutees vers linteacuterieur des terres Cette progresshysion peut entraicircner une deacuteteacuterioration irreacutemeacutediable de laquifegravere Une recharge artificielle dans la zone littorale permet de combattre ce pheacutenomegravene
FIGURE 5
CxtnaLt du Document Ccedil 513^1)
3) Btlan dune nappe
Pour pouvoir juger de lopportuniteacute dune reshycharge artificielle il est important de pouvoir quantifier les entreacutees et les sorties deau dans la nappe consideacutereacutee (voir figure 6) sur une peacuteriode de temps donneacutee On peut alors eacutetablir le bilan hydrique de la couche aquifegravere et suishyvant lobjectif viseacute (reacuteeacutequilibrage de la nappe ou bien stockage) quantifier lopeacuteration de recharge
(CxtnaiJ du Document ucirc 580)
(S)
laquo o a a lt
c
z a ta Q
FIGURE 6
SCHEMA DES ELEMENTS PRINCIPAUX DU BILAN DE
LA COUCHE AQUIFERE
APPORTS
X gui lt tj
3 -
PRECIPITATION P
INFILTRATION
EFFICACE
APPORTS DES EAUX
SOUTERRAINES
APPORTS CES EAUX
OE SURFACE
RESTITUTIONS
INFILTRATION
EAUX DE SURFACE
EVAPOTRANSPIRATION
REacuteELLE
VARIATION CE LA RIcircSSRVH
EN EAUX SOUTERRAINES dW
(INVERSEMENT
OE LA C0UCH4 AOgtIIFecircRE
ECOULEMENT
EN SURFACE
PREacuteLEgraveVEMENTS
EXPLOITATION EacuteMERGENCES DES
EAIU SOUTERRAINES
D E P E N S E S
Iw+ lccedil+ l r qwgtqs = E + R + ^nt + CcedileQs +Qwraquoplusmn dw
- 28 -
U) CaiacJeacuteAAgraveyiatLon deA urtLteacuteA geacuteologiques avoiable^ pouA la iechaiae aAixfJ-CxeAXe de nappe
a) Nature cles_terrains
Les terrains destineacutes agrave la recharge artificielle doivent avoir une permeacuteabiliteacute suffisante (10~2 agrave 10-^ ms) En fait cest la valeur de la transmissiviteacute qui intervient et par lagrave la puissance ou encore leacutepaisseur de la couche aquifegravere (F 2028)=
Suite agrave de nombreuses expeacuteriences il apparait que les formations aquifegraveres favorables pour une recharge artificielle sont les roches carbonateacutees karsshytiques iumles basaltes (notamment lorsquils sont fissureacutes) les sables les allu-vions
b) Dimensions de l^aquifegravere
Ce sont les limites geacuteologiques et hydrauliques du reacuteservoir que constitue 1aquifegravere qui deacuteterminent sa structure Les nappes sont limiteacutees nous lavons vu dans leur partie infeacuterieure par une couche impermeacuteable de terrain ou encore par un fluide plus dense que leau du gisement
Quand la nappe est libre cest la surface hydrostatique qui la limite dans sa partie supeacuterieure
Quand la nappe est captive cest la couche impermeacuteable ou toit sous laquelle elle est emprisonneacutee qui constitue sa limite supeacuterieure
Remarque lorsque 1aquifegravere est profond cest alors les limites lateacuterales qui pour des raisons eacuteconomiques deacuteterminent les possibiliteacutes de stockage de 1aquishyfegravere consideacutereacute
La figure 7 donne des exemples de formations aquifegraveres favorables au stockage
Les structures hydrogeacuteologiques les plus favorables agrave la mise en oeuvre dopeacuterashytions de recharge artificielle sont les massifs de roches carbonateacutees karstiques ou fissureacutes les plaines alluviales les dunes littorales et les deltas les basshysins hydrogeacuteologiques et enfin les zones ougrave la surface pieacutezomeacutetrique est deacuteprimeacutee par surexploitation
Cependant on peut faire les remarques suivantes
mdash les massifs de roches carbonateacutees karstiques peuvent en geacuteneacuteral absorber beaushycoup deau mais cette eau est rapidement rejeteacutee par des grosses sources Le stockage deau ne pourra donc se faire que dans les parties profondes
- les plaines alluviales constituent des lieux privileacutegieacutes pour la mise en oeuvre de recharge artificielle mais le stockage y est en geacuteneacuteral limiteacute du fait de la position eacuteleveacutee des niveaux deacutequilibre pieacutezomeacutetrique quand les eaux dalimenshytation sont abondantes
Suivant le climat les sites de recharge artificielle peuvent ecirctre diffeacuterents ainsi
en reacutegion agrave climat tempeacutereacute et humide on choisira
- les alluvions anciennes - les lits fossiles enfouis
- 29 -
- les cocircnes deacuteboulis
- les alluvions interconnecteacutees des valleacutees principales et de leurs affluents
en reacutegion aride on choisira
- les deacutepocircts alluviaux reacutecents - les dunes cocirctiegraveres - les zones deltaiumlques
en reacutegion tropicale des roches qui eacutetaient compactes agrave lorigine ont pu sous laction des agents atmospheacuteriques ecirctre alteacutereacutees sur une certaine eacutepaisseur (par exemple les graniteacutes deviennent des lateacuterites) Si cette couche alteacutereacutee est sufshyfisamment eacutepaisse elle consiste alors un terrain favorable agrave la mise en oeuvre dune opeacuteration de recharge artificielle
FIGURE 7
EXEMPLES DE COUCHES AQUIFERES AYANT UN POTENTIEL
DEMMAGASINEMENT IMPORTANT
j Couche l i b r e sans reacuteserve constante mais alimenteacutee par un cours deau
B formations massives ayant des sources l e long de l e u r s l im i t e s
(Extrait du Document Ccedil 513^1) bull bull bull bull raquo bull
- 30 -
B - PHYSIQUE DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
1 ) Ccedila de baA4irvj difijlLUyicutLon (G 5920)
Le systegraveme hydraulique que constitue une opeacuteration de recharge par bassin se deacutecompose en deux parties distinctes
- linfiltration proprement dite agrave travers la partie non satureacutee du sol cest le domaine des eacutecoulements verticaux (I sur la figure 8)
- le transfert de leau dans la zone satureacutee de laquifegravere cest le domaine des eacutecoulements horizontaux (II sur la figure 8)
FIGURE 8
EXEMPLE DE DISPOSITIF DINFILTRATION
NIVEAU I
NIVEAU II
^ ^ raquoraquo S SSS^N S^ ^ V-sgtsgtSSSilHgts
(dxfrialt du Document Ccedil 5920)
NB si la capaciteacute de transfert de laquifegravere est insuffisante la nappe se gonfle jusquagrave remonter agrave la surface stoppant ainsi toute infiltration (G 5S20 G 7221)
Pour une recharge artificielle par bassin dinfiltration les terrains ayant une texture sableuse ou sablo-limoneuse ou encore limono-sableuse conviennent bien Linfiltration agrave travers la couche non satureacutee du terrain jouant un rocircle eacutepura-teur important une texture trop grossiegravere nest pas agrave recommander le chemineshyment est alors trop rapide empecircchant les reacuteactions chimiques et biologiques de se produire complegravetement (G 6230)
- 31 -
2) CQA deA pultyj dinjecJugraveon
Le systegraveme hydraulique dans le cas dune recharge par injection est reacuteduit au transfert du volume deau injecteacutee (voir figure S)
FIGURE 9
RADIAL FLOW FROM RECHARGE WELLS PENETRATING (a) CONFINED
AND (b) UNCONTINED AQUIFERS
Li y Ground surface
k^^x^xmiampxvA VteampraquoraquoV4iuml^^ti^K
Fiezometric surface bullgt
y ^ i ^ ^ - ^ y gt f t ^ ^ ^ 0 g y ^ -
Conflned aquifer
mltpoundzmpoundmzMMmg
te)
Qr
Unconfinsd bull-aquifer
S Ground suiface
^^^m^smMm^rrm^^micirc^mmmm^i
Vate Ublaquolaquo
S^SS5^SS^S3laquo^2ggSSSSraquo^wS5^SS3S
(poundxampiaLt du Document t 275)
Les deacutebits dinjection sont limiteacutes par les caracteacuteristiques physiques de laqui-fegravere En effet au voisinage du puits la vitesse deacutecoulement des eaux soutershyraines ne doit pas deacutepasser la valeur au-delagrave de laquelle elles provoqueraient une eacuterosion du terrain Pour les nappes captives cette eacuterosion peut entraicircner leacutecroulement du toicirct (G 51341)
- 32 -
Pour une recharge par injection les calcaires notamment lorsquils sont profonshydeacutement enfouis sont favorables
C -MEacuteTHODES DINVESTIGATION DES PARAMEgraveTRES DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
ARTIFICIELLE
(B 580 G 51341 6619100 G 5191 G 6212)
1) ftasiivie de la conduativlteacute hycOiaLUAque ou peAmeacuteabLLLteacute au lt4erui de Ocuicy (eacutecouleshyment s a t u i eacute
Il sagit dune mesure classique qui peut ecirctre mise en oeuvre par diffeacuterentes meacutethodes
a) essai de pompage linterpreacutetation des variations du niveau de la nappe en foncshytion du temps pendant une opeacuteration de pompage permet de deacuteduire la valeur de la permeacuteabiliteacute de laquifegravere
b) Essais geacuteophysiques le principe de ces meacutethodes est deacutetudier certaines caracshyteacuteristiques pTiysiques dun terrain et de les interpreacuteter afin dobtenir diffeacuteshyrents renseignements sur le sol Principalement on utilise les meacutethodes geacuteophysiques suivantes
- meacutethode des reacutesistiviteacutes comme son nom lindique cest une meacutethode eacutelectrique destineacutee agrave connaicirctre la reacutesistiviteacute des terrains concerneacutes
- meacutethode de sismique-reacutefraction cette meacutethode consiste en le calcul des vitesses de propagation dondes de choc dans le sol
c) Essais eh laboratoire on mesure directement la permeacuteabiliteacute sur un eacutechantillon de sol obtenu par carottage agrave laide dappareils speacuteciaux (permeacuteamegravetres par exemple)
2) fteAime de ta conducJJLvLteacute kydnauUque verticale (ecouJemerut non statuieacute)
Il nexiste pas de meacutethode parfaite pour calculer ce paramegravetre Citons tout de mecircme la meacutethode de Weeks dont le principe est une eacutetude de la pression de lair contenu dans la zone non satureacutee du terrain Quoique sujette agrave erreur cette meacutethode est malgreacute tout la plus preacutecise actuellement (G 5191 G 6212)
3) MeAwie de JJOL tAarvmJui4LvJjLeacute et du coefifJicAeruL demmaaaAuiement
Ces mesures se deacuteduisent des reacutesultats des essais de pompages (cf la)
4 DugravenenALorui et 4poundnuctuuie de taquLfLegravejie
La mesure de ces diffeacuterents paramegravetres peut ecirctre mise en oeuvre par des meacutethodes geacuteophysiques classiques telles que la meacutethode des reacutesistiviteacutes ou de sismique-
- 33 -
reacutefraction ou encore par des meacutethodes plus sophistiqueacutees utilisant les proprieacuteshyteacutes radioactives des constituants du sol citons pour meacutemoire la meacutethode dactivation des neutrons et celle de la spectromeacutetrie aux rayons gamma
5) Etude de -leacutecoulement
Les meacutethodes deacutetude des eacutecoulements souterrains ont longtemps eacuteteacute dordre physishyque avant de devenir plus reacutecemment aussi dordre numeacuterique gracircce au deacutevelopshypement de linformatique
a) Meacutethodes physiques
- Utilisation de traceurs les traceurs sont en fait des substances polluantes dorigines physique chimique ou radioactive que lon introduit dans les eaux de recharge et qui vont suivre sans les perturber les eacutecoulements souterrains En les suivant on pourra obtenir des indications sur la direction et le deacutebit des eacutecoulements Parmi les nombreux traceurs utiliseacutes on peut citer agrave titre dexemple la tempeacuterature (6617781) la levure de boulanger (6619100) le tritium (6604550)
- Utilisation de modegraveles reacuteduits en respectant des regravegles de similitude bien preacuteshycises on peut construire des modegraveles reacuteduits deacutecoulement souterrain donnant des reacutesultats acceptables (F 2028 G 4944)
- Utilisation de modegraveles analogiques physiques le principe de ces meacutethodes est de remplacer les paramegravetres de leacutecoulement par dautres paramegravetres physiques veacuterifiant des eacutequations analogues aux eacutequations de leacutecoulement On fait alors les mesures neacutecessaires sur ce modegravele et lon transfert les reacutesultats obtenus au problegraveme reacuteel Citons agrave titre dexemple les modegraveles analogiques eacutelectriques qui ont donneacute de bons reacutesultats(G 2729 F 2045)
b) Meacutethodes numeacuteriques
Les progregraves de linformatique permettent aujourdhui la reacutesolution directe de toutes sortes de problegravemes physiques et en particulier les problegravemes deacutecoulement souterrain (G 4944 G 51341 G 2264 bis F 2045 G 4329 F 3918)
D - POUVOIR EacutePURATEUR DU SOL
Le passage des eaux de recharge agrave travers le milieu poreux que constitue le sol deacuteclenche au sein de celui-ci diverses reacuteactions de caractegravere physique chimique ou biologique Ces reacuteactions deacuteterminent la capaciteacute de reacutetention des contamishynants par le sol Nous ne citerons que quelques cas de reacutetention
1) ReacutetervLLon deA raatJeAeyi en AUApenyjLon
Le premier processus qui intervient est la filtration les particules de dimenshysions supeacuterieures aux pores du sol sont rapidement stoppeacutees Cest ensuite
- 34 -
laction combineacutee de linterception des particules des forces dinertie du pheacutenomegravene de seacutedimentation et de diffusion qui assure la reacutetention des particules les plus fines
Ces processus entraicircnent la constitution dune couche colmatante qui freine le cheminement de leau dans leacute sol
Lefficaciteacute de leacutelimination des matiegraveres en suspension croicirct avec la distance parcourue De nombreuses eacutetudes en milieux non fissureacutes ont montreacute leacutelimination totale de la turbiditeacute apregraves seulement quelques megravetres de trajet des eaux dans le sol
2) HeacuteAgraveLeniugrave-on deA geAmeA pathogknesi
Les eaux notamment les eaux useacutees dorigine urbaine contiennent des germes pathogegravenes que les traitements en station neacuteliminent que partiellement Il est donc important pour des raisons sanitaires eacutevidentes deacutetudier la reacutetention des germes pathogegravenes dans le sol
Le meacutecanisme de 1eacutepuration des germes pathogegravenes par le sol est double
- tout dabord une reacutetention des germes par filtration ou adsorption dans le sol
- puis un deacutepeacuterissement i
Lefficaciteacute de leacutelimination des germes pathogegravenes par les sols est fonction de leur survie de la capaciteacute de reacutetention du sol
a) Survie des germes pathogegravenes le tableau 4 nous en donne des exemples
TABLEAU 4
Entamoeba histolytica
Oeufs dAscaris
Salmonella
Coliformes feacutecaux
Entero vicircrus
Survie dans le sol
8 jours
6 ans
9 mois
6 mois
12 jours
Source
DUNLOP (1968)
POUND et CRITES (1973)
VAN DONSEL et al (1967)
EDKONDS (1976)
DUNLOP (1968)
(ExticiLt du Document Ccedil 5920)
- 35 -
b) capaciteacute de reacutetention du sol elle est elle-mecircme fonction du climat de la nature du sol de la nature des microorganismes
- Climat (G 6212)
la tempeacuterature la survie des pathogegravenes est grandement prolongeacutee aux basses tempeacuteratures
la pluviomeacutetrie lhumiditeacute du sol favorise la survie des germes pathogegravenes
- Nature des sols (G 5920)
les terrains fissureacutes doivent ecirctre consideacutereacutes avec beaucoup de preacutecautions car de nombreuses expeacuteriences ont donneacute des reacutesultats totalement diffeacuterents
les sols granulaires sont en geacuteneacuteral de bon eacutepurateurs Cependant la capaciteacute de reacutetention des germes pathogegravenes est lieacutee agrave leacutecoulement au sein du sol Ainsi la reacutetention en milieu non satureacute est tregraves supeacuterieure agrave celle en milieu satureacute
- Nature des microorganismes nous distinguerons les bacteacuteries et les virus
Le tableau 5 reacutesume les facteurs geacuteneacuteraux qui conditionnent le cheminement des virus et des bacteacuteries dans le sol
TABLEAU 5
FACTORS THAT INFLUENCE THE MOVEMENT OF VIRUSES AND BACTERIA IN SOIL
1 Rainfall bull 2 pH I 3 Soil composition j h Flow rate 5 Soluble organics I 6 Cations bull 7 Adsorptiumlon characteristics of the virus and bacteriumla |
(Sxtnltxut du Document Ccedil 6212)
De nombreuses eacutetudes ont montreacute que
- les bacteacuteries sont eacutelimineacutees par filtration et adsorption dans les premiers deacutecishymegravetres du sol Leur cheminement vertical (en non satureacute) ne deacutepasse pas 2 agrave 3 m Par contre leur cheminement horizontal (en satureacute) peut atteindre 10 m
- les virus plus petits sont eacutelimineacutes principalement par adsorption dans les preshymiers centimegravetres du sol comme le montre la figure 10 pour trois virus diffeacuterents
bullbullbullbullbull
- 36 -
FIGURE 10
ADSORPTION OF DIFFERENT ENTEROVIRUSES BY A SOIL COLUMN
001 n U
mdash 40 e o i 80 1mdash CL LU
deg 120
160 J
mdash
VIRUSES 01
1
REMAINING ) 1 10 100
l ^ ^ f S p ^ ^
1
bull POLIO OECHO 1
AECHO 29
(Extrait du Document Ccedil 6212)
31 6-LugraveriLncution du cxjuibone oyjganique
Sous lappellation carbone organique sont regroupeacutees la DCO (demande chimique en oxygegravene) et la DBOf- (demande biologique en oxygegravene agrave 5 jours)
Leacutelimination du carbone organique ne peut se faire quen conditions aeacuterobies donc dans la tranche non satureacutee du sol Ainsi les eaux de recharge destineacutees agrave linjection doivent subir une oxydation biologique en station avant injection
- 37 -
De nombreuses eacutetudes ont montreacute que la DBO dune eau eacutepureacutee par passage agrave travers un sol convenablement aeacutereacute est quasiment nulle (G 6230 G 5920)
U) Reacutetention deA eacuteleacutements Viace^i N
Ils sont ainsi appeleacutes car leur concentration dans les eaux reacutesiduaires est geacuteneacuteshyralement faible Cette appellation regroupe des eacuteleacutements tels que les meacutetaux lourds le bore le fluor etc
Les eacuteleacutements traces preacutesents dans les eaux de recharge peuvent soit saccumushyler dansle sol soit rester dans leau eacutepureacutee (6619645)
La reacutetention dun eacuteleacutement trace deacutepend de sa nature ainsi que de la composition du sol (G 6230) Ainsi on peut souligner limportance des argiles dans ladsorp-tion des eacuteleacutements traces (G 6212) De mecircme la valeur du pH du sol conditionne la solubiliteacute des corps complexes creacuteeacutes et par lagrave leur mobiliteacute (G 5920)
- en sol calcaire ou crayeux (pH gt 8) la grosse majoriteacute des eacuteleacutements traces est immobiliseacutee
- en sol acide (pH ^ 7) laugmentation de la solubiliteacute entraicircne une migration des eacuteleacutements vers la nappe
On recommande donc deacuteviter les sols ayant un pH infeacuterieur agrave 65
5) Reacutetention CLQA -4eAgraveA ^oAgraveubteA
On a constateacute par des expeacuteriences in situ que les reacuteactions chimiques portant sur les ions mineacuteraux ordinaires de leau (Ca Mg Na) seacutequilibrent peu de temps apregraves le deacutebut de lalimentation artificielle (G 6501) Cependant une teneur trop eacuteleveacutee en sodium (Na) par exemple par rapport au calcium (Ca) et au magneacuteshysium (Mg) peut entraicircner une deacutegradation de la structure du sol et ainsi entraver linfiltration
Une importante concentration en sels solubles de leffluent peut se corriger par une dilution notamment par lintermeacutediaire des preacutecipitations (G 6230) En pays aride une deacutemineacuteralisation preacutealable peut simposer
6) Reacutetention de lazote
La quantiteacute dazote total ameneacutee par les effluents de recharge est souvent supeacuteshyrieure agrave la quantiteacute qui peut ecirctre exporteacutee par les cultures Il faut doncsous risque de pollution de la nappe opeacuterer une deacutenitrification dans le sol Ceci impose dapporter agrave la fois des nitrates et du carbone dans un milieu anaeacuterobie
La deacutenitrification maximum est lieacutee agrave la peacuteriode de submersion des bassins ainsi quagrave la quantiteacute des effluents infiltreacutes Ces deux facteurs deacutependent eux-mecircmes des paramegravetres suivants
- capaciteacute deacutechange du sol - pourcentage dammonium eacutechangeable - teneur en azote de 1effluent
bull bull bull bull bull
- 38 -
- taux de diffusion de loxygegravene dans le sol au cours de la dessication des bassins - tempeacuterature
On a constateacute une augmentation exponentielle de leacutelimination de lazote avec une diminution de la charge (G 6230)
En conclusion on peut simplement dire quil est neacutecessaire deffectuer de nomshybreux essais in situ afin de deacuteterminer la peacuteriodiciteacute des submersions-disseacuteca-tions optimales donnant une eacutelimination maximale de lazote total
71 deacutetention du pho-ophoie
Comme dans le cas de lazote le phosphore ameneacute par les eaux de recharge est tregraves supeacuterieur agrave la quantiteacute exportable par la veacutegeacutetation
Le seul meacutecanisme rentrant en jeu dans leacutelimination du phosphore est sa preacutecipishytation
Des eacutetudes ont montreacute que 90 du phosphore peut ecirctre eacutelimineacute apregraves un parcours de 100 m dans le sol Cependant pour un sol contenant peu de cations et ayant un pH acide le phosphore est tregraves mobile il est alors neacutecessaire deffectuer sa preacutecipitation preacutealablement en station avant linfiltration (G 6230)
Lefficaciteacute de la reacutetention du phosphore diminue comme dans le cas de lazote avec laugmentation des doses dinfiltration
8) Exemples) - Compcuiaision deA 4UAterneA de Lechcmge cuitlp-cJ-ette (ptibUi dbullinjection et baAAUiA dinp-AiMatioal
Les tableaux 6 et 7 reacutesument sur deux cas particuliers de recharge artificielle (lune par injection lautre par infiltration dans un bassin) leacutevolution des contaminants par passage de leau dans le sol en fonction de la distance de parcours
TABLEAU 6
Waler Quality of Percofaie at Whlttieacuter Narrows Test BasinmdashConcentration mgl
Conslitutent Constituent That Did Not Changa
Sodium Nraquo Sulate SO Chloride CI PH
Comtitucnts That Increaxd Calcium Ca Magneacutesium Mg Bicarbonate HCOa Nitrate N O T D S Hardneu total (as CaCO)
Comtituentraquo That Decreascd Potalaquoiurn K Ammonium N H Phosphate PO COO
Surface
152 164 126
802
laquo08 199
385 440
1011 234
145 40
54 393
2 f t
120 160 134
769
132 209
369 440
994 411
130 0 060
104
4 f t
142 164 131
787
127 194
336 104
10S0 393
154 0
100 97
6 f t
140 161 130
784
139 179
395 842
108raquo 422
126 0 0 3 0
170
Eft
138 168 126
778
158 301
487 880
1200 520
51 0 02
146
bullMcMcHiiu F C amp MCKEE J E Report of Research on Wastewater Reacuteclamation at Whittier Narreraquoraquo Pr-pand fer Rcioorccj Agency of Califomia State Wtr QC Bd Sacramento Calif (Sep 1965)
(Extrait du Document 6603313)
- 39 -
TABLEAU 7
Yater-Quality Changes al Orange County Coastal Sarrier Project Injection Wellmdashaig1
Constituent
Constituent That Did Nol Changa bull Chtorides
SuUato Magnewura Borna Nitrate Ocor threshold odor numberf Sodiusi
CoiMiituenuThat Increased Calcium Volatilraquo solids Bicarbonate Hardncu total T D S
ConstltuentsThat Cecreased Potassium Organif nitrogen Ammonium nitrogen Carbon dioxido
con Color
bull B U E raquo D C amp VesHEK G M sources Bull 75 (Oct 1971)
f T O N unitraquo
Injection Water
272 430
30 1
OJS 40
251
98 100 213 368
1220
30 1
19 69 5 15
Native Grottnd
Water
12 40
7 01 0 0
35
40 0
185
233
3 0 0 2 0 0
Distance From Injection Wellmdashft
100
293 405
31 1 0J
40 239
156 65
317 517
1330
22 0 134 30 27 13
245
288 445
28 1 OJS
40 243
164 125 293 385
1325
21 11 77
30 25
8
545
261 430
32 08 0 J
40 207
200 170 317 631
1290
9 0 00
10 22 i
0
Rcclaimed Waste Water lot Ground Water Recharge Wtr Fe-
1
(ExtnaLt du Document 6603313)
9) CoacAgravewiLon
Leacutepuration des eaux de recharge par les sols granulaires ayant une tranche non satureacutee est excellente ils permettent une eacutelimination importante des pollutions organiques phosphoreacutees et bacteacuteriologiques ainsi quune diminution de 30 agrave 40 de la pollution azoteacutee (G 7221 Doc Geacutenie Rural Dec 1977 voir page suivante)
La recharge artificielle par des bassins dinfiltration est un moyen deacutepuration des eaux en soi
La recharge artificielle par injection demande des eaux reacutepondant agrave des critegraveres aussi stricts que ceux dune eau potable La recharge par injection demande donc linstallation dune uniteacute de traitement agrave part ce qui peut mettre en balance la rentabiliteacute de lopeacuteration de recharge toute entiegravere
bullbullbullbullbullbull
- 40 -
FIGURE 11
PRESENTATION SCHEMATIQUE DU ROLE EPURATEUR DU SOL
oltra2r g g o n t e g d Wvdy bull-bull z-
amp ^ v
mf-
A S S I M I L A T I O N PAR L A
V E G E T A T I O N
f au -bull Selraquo Mineacuteraux N P K cfc-
gt-$[ FILTRATION Xamp^^^iumlacircdZl Arrecirct elt3 Germes Satfioocna
bull
bull - - bull lt bull ^ Jk y rCOa
- -- )rpoundsjkbull - - v v k - mdash O O
RETENTION
E A U
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MATIERES DfSSOUTES
Heoradalicircon des natiegraveres On
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Fer
itxtAaAJi du CcedileacuteruLe liiuiaAgrave Nov-Deacutec 7977)
1 bull bull bull
- 41 -
E - CONCLUSIONS GEacuteNEacuteRALES
Dapregraves ce que nous venons de voir un sol ideacuteal pour la mise en oeuvre dune recharge artificielle aurait (F 3469)
1) des taux dinfiltration et de transmission eacuteleveacutes
2) au-dessus de lui un sol sans argile ou autres substances reacuteduisant linfiltrashytion
3) pas dargiles gonflantes ou contractantes qui creacuteent des fissures en seacutechant et permettent ainsi agrave leau de circuler rapidement pendant les premiegraveres phases de la recharge
4) suffisamment dargiles pour pouvoir adsorber les eacuteleacutements traces et les oligoshyeacuteleacutements et pour permettre aux microorganismes du sol de deacutecomposer les eacuteleacuteshyments organiques
5) du carbone pour favoriser une rapide deacutenitrification et pour supporter une popushylation microbienne active combattant les germes pathogegravenes et enfin pour favoshyriser une deacutecomposition rapide des substances organiques introduites
Il est clair que certaines de ces propositions sont contradictoires Une opeacuterashytion de recharge artificielle est donc le reacutesultat dun compromis entre la capashyciteacute dinfiltration du sol et sa capaciteacute deacutepuration
- 43 -
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F 1605
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- CHAPITRE III -
DISPOSITIFS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE
NAPPE SOUTERRAINE
- 49 -
Pour la mise en oeuvre dune alimentation artificielle de nappe souterraine on distingue principalement les dispositifs dinfiltration et les dispositifs dinjection Ces deux types fondamentaux de dispositifs se diffeacuterencient nous allons le voir aussi bien par leur fonctionnement que par leur technologie et leur gestion
A - D I S P O S I T I F S D INFILTRATION
I - CONDITIONS GENERALES DUTILISATION
Les dispositifs dinfiltration sont utiliseacutes pour alimenter les nappes libres ou surmonteacutees dune eacutepaisseur de terrain impermeacuteable assez petite pour que lon puisse la deacutecaper
Il sagit essentiellement de bassins dinfiltration mais aussi de canaux fosseacutes fosses lits de cours deau ameacutenageacutes zones deacutepandage souterrain puits filshytrants
Ce sont en geacuteneacuteral des dispositifs de surface exception faite pour les disposishytifs deacutepandage souterrain par reacuteseau de drains
II - PRINCIPE GENERAL DE FONCTIONNEMENT CAS DUN BASSIN
1 ) fLoceA^uA cjomplampt de X infLLugravebiatLon provoqueacutee (F 2028)
Placcedilons nous dans le cas dun bassin dinfiltration que lon remplit
Lavanceacutee du front humide peut ecirctre deacutecomposeacutee en trois phases comme le montre la figure 1
FIGURE 1
SCHEMA DES TROIS PHASES DE LINFILTRATION PROVOQUEE
(poundxtLltzugravet du document 2028 )
- 50 -
1egravere phase avanceacutee du front humide vers la nappe
2egraveme phase eacutecoulement mixte (verticalement en milieu non satureacute horizontaleshyment en milieu satureacute)
3egraveme phase eacutecoulement en milieu satureacute aussi bien verticalement que horizonshytalement
2) AppaKJjtLon dune couche co-bnaiante agrave ta AwifLace du -ocircot pendant la jubmesiAton
Mis agrave part le cas ougrave lon utilise une eau tregraves pure et neutre vis-agrave-vis des consshytituants chimiques et biologiques du sol lexistence dans leau de recharge de toutes sortes dimpureteacutes entraicircne au contact de leau avec le sol des reacuteactions dorigine physique chimique et biologique
Le reacutesultat de ces diffeacuterentes reacuteactions est lapparition dune couche colmatante qui se comporte vis-agrave-vis de linfiltration comme une couche peu permeacuteable (parshytie C sur la figure 2)
FIGURE 2
EVOLUTION DE LINFILTRATION DANS UN BASSIN EN CAS DE SUBMERSION
PROLONGEE AVEC DES EAUX PEU COLMATANTES
Q (mj)
09-
0 8
07-
n fi_
n ccedil U 3
UJ 0
a
1
a
b
c
c
b
c
N d
2 3 4 5 6
= gonflement des colloiumldes du sol
= dissolut ion des bulles d a i r
= formation du voile bacteacuterien
1 = asphyxie du fond du bassin
i
mois
(Extrait du Document Ccedil 5920)
51 -
Si lon se place dans le cas ougrave la profondeur de laquifegravere ainsi que sa trans-missiviteacute sont suffisantes cest alors leacutecoulement mixte (phase ndeg2 dans le scheacutema preacuteceacutedent) qui constitue le reacutegime permanent deacutecoulement des eaux sous le bassin
Cest donc lexistence du pheacutenomegravene de colmatage du fond du bassin qui permet agrave leacutecoulement vertical en milieu non satureacute de se poursuivre
Nous deacutetaillerons le processus de colmatage plus loin On peut cependant deacutejagrave noter en observant- la figure 2 que le colmatage eacutevolue avec le temps et peut devenir intoleacuterable vis-agrave-vis du taux dinfiltration rechercheacute une vidange du bassin et une reacutenovation du sol constituant son fond simposent alors
La figure 3 donne une scheacutematisation de leacutecoulement de leau dans le sol avec existence dune couche colmatante agrave la surface
FIGURE 3
~~L
Eau
Colmatage ( 2 agrave 3 c m )
h = 1 m eacutepaisseur deau
t (succion)
4
S
JI7777777T777T77777m77777r
eacutecoulement vertical en milieu sature
eacutecoulement vprtica en milieu I non sature
eacutecoulement horizontal en milieu
satureacute (nappe)
IExtnaJjt du Document Ccedil 7220)
bull bull laquo bull
52 -
III - LES DISPOSITIFS DINFILTRATION
1 ) LeA ba^4inA dirLfJJjtAatiorL
a) Principe il peut sagir dune excavation faite dans le sol et pouvant avoir des origines diverses (anciennes carriegraveres par exemple) ou bien dun ouvrage de geacutenie civil comportant la construction de berges Le bassin ainsi formeacute reccediloit une certaine quantiteacute deau qui sous leffet de la charge hydraulique va peacuteneacuteshytrer dans le sol
La figure 4 donne un scheacutema densemble dune installation utilisant des bassins d infiltration
FIGURE 4
Ci) LoVe pump
( 2 ) Flocculanl-injection sysK
(3) Settling basi
Ccedil ) Clear-wafer pickup
(5) Sprecding basins
I d e a l i z e d S p r e a c s n g -Bas in I n s t a l l a t i o n W i t h V a t e r - icirc n i a k e Syste
(Lake Pump and C i e a r - W a t s r P ickup ]
F l o c c u l a n t - l n j e c t i o n System and Se t t l i ng Ba$ucircraquos
ms
(Extrait du Document Ccedil 5191 ) m bull bull bull bull bull
- 53 -
b) Forme dimensions des bassins la forme des bassins peut ecirctre quelconque Cepen-dacircnt_locircrsqueuml-T1l)7riJtrrrse~~plusieurs bassins on cherchera un encombrement au sol minimum
Le nombre de bassins deacutepend de la gestion de ceux-ci nous aborderons ce point plus loin
Dans la reacutealisation dun bassin dinfiltration ou plus geacuteneacuteralement dun disshypositif dinfiltration une contrainte importante est la distance entre le sol et le niveau de la nappe On estime quune distance de 3 agrave 5 m est un minimum pour assurer la bonne marche dun bassin
c) Construction dun bassin la construction dun bassin ne peut se faire que sur deumll-~teumlrracircins reTacirctfvement plats Sa mise en oeuvre peut se faire agrave laide dun bulldozer ou par des moyens plus simples Toutefois en cas dutilisation denshygins lourds il faudra prendre garde agrave ce que leurs passages successifs nentraicircshynent pas un tassement excessif du sol qui se traduirait par une reacuteduction signishyficative du taux dinfiltration
Les berges des bassins doivent ecirctre rendues impermeacuteables par beacutetonnage ou deacutepocirct de seacutediments tregraves fins ceci afin deacuteviter toute infiltration horizontale La pente recommandeacutee pour les berges dun bassin est de 2 pour 1 on limite ainsi leacuterosion due aux mouvements de leau dans le bassin Enfin pour faciliter la vidange du bassin on procegravede agrave la creacuteation dun point bas
d) Ameneacutee de leau lameneacutee de leau dans le bassin peut se faire par graviteacute ou par pompage Ces dispositifs sont en geacuteneacuteral aussi des dispositifs aeacuterateurs en favorisant les conditions aeacuterobies dans le bassin on permet une eacutepuration importante des eaux dans celui-ci
Cette aeacuteration se fait souvent agrave laide dune ou plusieurs cascades (figure 5)
FIGURE 5
lExiAcdA du Document t 2028)
e) Revecirctement du fond le revecirctement du fond peut ecirctre varieacute ainsi on distingue les bassins agrave fond nu agrave veacutegeacutetation agrave sable
bull raquo bull raquo raquo bull
- 54 -
Bassins agrave fond nu leur mise en oeuvre est simple car ils sont utiliseacutes tels quels Cependant ils sont soumis agrave un colmatage rapide Pour diminuer limporshytance de ce colmatage et pour assurer lentretien on peut utiliser divers proceacuteshydeacutes simples tels que le labourage ou leacutepandage de paille de bleacute (Confeacuterence AFEE Orleacuteans 1970) La lame deau dans ces bassins doit ecirctre de quelques deacutecimegravetres
Bassins agrave veacutegeacutetation leffet de la veacutegeacutetation est multiple (G 6230) - permeacuteashybiliteacute suppleacutementaire due aux racines protection du soi contre les gouttes deau lors des peacuteriodes pluvieuses exportation deacuteleacutements mineacuteraux si toutefois la veacutegeacutetation est reacutecolteacutee (5 environ) Par ailleurs elle favorise la deacutenitrifi-cation Cependant la preacutesence de veacutegeacutetation dans le bassin preacutesente certains inconveacutenients niveau assez faible deffluent dans le bassin (au printemps et en eacuteteacute notamment quelques centimegravetres seulement) assegravechement peacuteriodique du bassin pour permettre la reacutecolte
Malgreacute tous ces inconveacutenients de nombreuses eacutetudes ont montreacute linteacuterecirct de la veacutegeacutetation dans un bassin Le bermuda-grass geacuteant le riz et le souclan-grass paraissent bien sadapter agrave ces conditions de vie (G 6230 F 275)
Bassins agrave sable (Confeacuterence AFEE Orleacuteans 1970) Le fond du bassin est alors tapisseacute dune couche de sable rapporteacutee Le diamegravetre efficace du sable est en geacuteneacuteral compris entre 02 et 03 mm Cette couche sert de support meacutecanique et biochimique agrave leacutepuration des eaux Son eacutepaisseur doit ecirctre de lordre de 50 cm
Le sable agissant comme un filtre subit un colmatage progressif et demandedonc un entretien peacuteriodique apregraves vidange du bassin on procegravede agrave un remaniement du sable par diffeacuterents moyens allant du simple grattage agrave lexplosif ou bien on procegravede agrave un lavage du sable apregraves ramassage
Leacutepaisseur de la lame deau dans un tel bassin peut varier de quelques deacutecimegravetres agrave plusieurs megravetres
f) Taux dinfiltration dune maniegravere geacuteneacuterale on peut dire quil est impreacutevisible et que lon doit proceacuteder agrave des essais On dispose de deux types de meacutethodes pour ces essais (G 51341)
essais sur toute la zone deacutepandage cest cette meacutethode qui donne les reacutesultats les plus sucircrs mais sa mise en oeuvre neacutecessite des dispositions coucircteuses transport de leau acquisition des terrains
essais sur des mares deacutepandage cette meacutethode impose pour ecirctre fiable des essais de longue dureacutee ainsi que la connaissance des renseignements techniques tels que la geacuteologie du sous-sol la profondeur de la nappe etc
En geacuteneacuteral les taux dinfiltration se situent au-dessus de 015 - 030 m par jour (G 5191)
Le tableau 1 page suivante donne agrave titre dexemple la valeur des taux dinfilshytration de bassins reacutealiseacutes aux USA
NB du fait du colmatage le taux dinfiltration eacutevolue avec le temps pendant la submersion Il convient donc de parler de taux dinfiltration moyen
bullbullbullbullbullbull
- 55 -
TABLEAU 1
REPRESENTATIVE SPREADING BASIN RECHARGE RATES
Location
Sauta Cmz River-Ariz Los Angeles County Calif i Madera Colif San Gabriel River Calif Santa Ans River Calif Santa Clara Valley Calif Tulare County Colif Ventura County Calif Des Moines Iova NewtoD Mass East Orange N J Princeton N J Long Island N Y Richland TVash
Rateftday T
1 11-38 22-62 10-41 19-54 lS-96 14-73 04 12-1S i 15 l 43 04 | 01 31 77
(SxtAaJjt du Document t 275)
Suivant la nature du revecirctement du fond le taux dinfiltration est variable Ainsi (F 2028)
- pour les bassins nus 030 agrave 1 m par jour - pour les bassins agrave veacutegeacutetation 020 agrave 060 m par jour - pour les bassins agrave sable 2 agrave 5 m par jour
Des eacutetudes reacutecentes ont montreacute que dans le choix du revecirctement la veacutegeacutetation et le sable donnent les meilleurs reacutesultats ( G 6230)
g) Dispositifs de reprise des eaux trois dispositifs sont utiliseacutes pour reacutecupeacuterer les eaux apregraves leur infiltration dans la couche non satureacutee du terrain et leur transfert dans laquifegravere
les puits de pompage classiques
les drains placeacutes dans laquifegravere lui-mecircme
les exutoires naturels tels que les sources
Ces trois dispositifs sont repreacutesenteacutes sur la figure 5 bis
bullbullbullbullraquo
- 56 -
FIGURE 5 BIS
COLLECTION OF RENOVATED WATER FROM RAPID-INFILTRATION SYSTEMS WITH
WELLS (TOP) DRAINS (CENTER) OR VIA NATURAL SEEPAGE
INTO STREAMS (BOTTOM)
PUMPEO WELL - 0 8 3 WEU
IMPERMEABLE
bull- ygru ffi -
7 7 STREAM
rff
IMPERMEABLE v ^ v
(poundxampLltzugravet du Document Ccedil 62121
- 57 -
2) LeA poundcM^eacute4 XampA canaux leA jampM-ae-d
Ces dispositifs sont assez semblables aux bassins Neacuteanmoins on peut faire les remarques suivantes
- contrairement aux bassins sces dispositifs utilisent linfiltration horizontale agrave travers les berges Celles-ci sont en geacuteneacuteral tregraves releveacutees
- les fosseacutes de largeur plus reacuteduite (1 agrave 4 m) que les bassins sadaptent mieux aux variations de relief du terrain car ils peuvent eacutepouser sans difficulteacute les courbes de niveau
- les fosses sont caracteacuteriseacutees par une profondeur importante vis-agrave-vis de ses autres dimensions La charge hydraulique peut y ecirctre importante (plusieurs megravetres) Leur utilisation est particuliegraverement inteacuteressante pour linfiltration deaux brutes le fond et les bords jouant respectivement le rocircle de plage de seacutedimentation et de filtration
3) LAgraveJLA do AxvX0Ae ameacutenageai
a) Ppoundi|2poundiPpound le principe de ce dispositif est essentiellement damplifier artifishyciellement linfiltration naturelle des eaux de riviegraveres dans les terrains allushyvionnaires sous-jacents Pour cela on peut
soit augmenter la surface de contact entre leau et le sol cest le cas dun ameacutenagement dun lit mineur en chocircmage ou de leacutepandage des crues
soit augmenter la charge hydraulique en diffeacuterentes zones du lit cest le cas avec la construction de diguettes
soit les deux cestle cas avec la reacutealisation dune retenue
b) Les ameacutenagements (G 7220)
ameacutenagement dun lit mineur en chocircmage en dehors des peacuteriodes de crue par creuseshyment au bulldozer par exemple (figure 6)
eacutepandage des crues cette meacutethode ne peut ecirctre mise en oeuvre que dans des reacutegions peu habiteacutees Sa reacutealisation ne demande pas de moyens eacutelaboreacutes ni de main doeuvre qualifieacutee (figure 7)
construction de diguettes (G 7220) construites en travers du courant les diguettes permettent laugmentation de la charge hydraulique agrave lamont de celles-ci (figure 8)
bull bull bull bull bull
FIGURE 6
- 58 -
FIGURE 7
FIGURE 8
(poundxtnaAcircJA du Document Ccedil 72201
- 59 -
La hauteur des diguettes est de lordre de 150 m Pour ecirctre eacuteconomiques les diguettes doivent ecirctre reacutealiseacutees avec des mateacuteriaux locaux et des moyens simples
La figure 9 donne une coupe dune diguette
FIGURE 9
SEDIMENTS FINS PRE-DECANTES
TOUT-VENANT A OOMINANCE SABLEUSE
GALETS ET GRAVIERS
lSxiMalA du Document Ccedil 7220)
c) Construction dune retenue sa mise en oeuvre est coucircteuse car elle neacutecessite des eacutetudes eacutelaboreacutees ainsi que des moyens lourds
Remarque la construction de diguettes ou de barrages ne doit pas aggraver les crues ou bien deacutevier le fleuve de son lit naturel
U) poundpandage 4oupoundeAAain pan ieacuteAeau de diaisvocirc
Le principe de ce dispositif reste le mecircme que celui dun bassin mais la plage dinfiltration est alors constitueacutee par un drain permeacuteable enterreacute dans la partie supeacuterieure du sol
La figure 10 page suivante donne deux exemples de drains fonctionnant en disposhysitifs dinfiltration
Lavantage majeur de ce proceacutedeacute sur les bassins dinfiltration est de laisser les terrains libres en surface pour une autre utilisation (terrain de sports par exemple)
Le principal deacutefaut de ce proceacutedeacute est decirctre un dispositif souterrain donc decirctre deacutelicat agrave entretenir
bull bull bull
- 60 -
FIGURE 10
(Cxt^œU du Document 6608781 )
La figure 11 page suivante donne le plan dune reacutealisation dinfiltration par drains
5) PuLts) fJJjUiant
Le puitsfiltrant se diffeacuterencie du puits deau par le fait quil natteint pas la nappe Cest un proceacutedeacute assez peu utiliseacute
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINFILTRATION
Le colmatage progressif du fond dun bassin par exemple se traduit comme nous lavons vu par une reacuteduction du taux dinfiltration
Le pheacutenomegravene de colmatage reacutesulte de la combinaison de deux meacutecanismes
- dune part deacutesorganisation de la porositeacute du sol
- dautre part bouchage des pores
bull bullbullbullbullbull
- 61 -
FIGURE 11
bullrO bullmdash bull - v - gt
5icirc4s-SIcirciumlSIcirc
PJan geacuteneacuteral deraquo installations de recircalimentation agravea la nappa souterrains agrave Vejsy Construction existante A digue B usin9 hydraulique ilouvellss construction l_ prisa deau i avec creacutepine laquo Hydromat raquo autonettoyante 2 conduitraquo 7 0 0 mm pour leau bruts 3 station de pompagraquo et de traitement dej bullaux 4 conduite de rejet agrave TArva 5 conduite 30O mm pour 1er eaux traiteacutees 6 aire dinfiltration dans le sol au moyen de tuyaux perforeacutes
1 ) CoAnatage pan deacute^origanAgravejiation de Xa pon-O^Lteacute du -OcircOJ
Cest le reacutesultat de divers meacutecanismes eacutelectrochimiques
- destruction des agreacutegats par un excegraves dions dispersant les argiles ou bien solu-bilisation du ciment liant ceux-ci en milieu reacuteducteur
- gonflement important des argiles
2) Co-ugravenatage pan bouchage deA posiez du AOX
Les origines de cette diminution de la porositeacute intrinsegraveque peuvent ecirctre diverses (physique chimique biologique) ou encore ecirctre dues agrave la preacutesence dalgues
bull bullbullbullbullbull
- 62 -
a) Colmatage dorigine physique le fond du bassin agit vis-agrave-vis des matiegraveres en sucircspeumlnsiuml8n~TM7Euml7s7 comme un filtre Limportance du colmatage dorigine physique est donc fonction de la concentration en MES des effluents (figure 12)
FIGURE 12
INFILTRATION SUR COLONNES DE SABLE - EVOLUTION DU COLMATAGE POUR
DIFFERENTES CHARGES EN MATIERES EN SUSPENSION
10 11 II
(CxiAaJJ du Document h 2028)
b) Colmatage dorigine chimique il est le reacutesultat de la preacutecipitation des sels contenus dans leffluent au contact de certains constituants du sol
c) Colmatage dorigine biologique le meacutecanisme exact du colmatage biologique nest pas entiegraverement connu mais on sait que le rocircle des bacteacuteries y est tregraves imporshytant (G 51341) Ainsi le deacuteveloppement des bacteacuteries et la production de proshyduits reacutesultant de leur meacutetabolisme peuvent entraicircner un colmatage par obstrucshytion des pores du sol
d) Colmatage par les algues la preacutesence deacuteleacutements nutritifs tels que le phosshyphore dans les eaux combineacutee avec un eacuteclairage suffisant permet si toutefois la tempeacuterature est assez eacuteleveacutee le deacuteveloppement des algues dans le bassin Laccumulation de celles-ci peut conduire au colmatage de la plage dinfiltration comme le montre la figure 13
bullbullbullbullbullbull
- 63 -
FIGURE 13
EFFECT OF OPEN RECHARGE ON RECHARGE RATE
dork recharge (no woter llaquovlaquol)
j
open recharge (50cm water levai) j
i
1 -j
O -j 1 I I 1 1 ~X 1 1 1mdash 1 p I
J F M A M J J A 5 0 N D
(CxtnaU du Docimervt 6610709)
La preacutesence dalgues dans un bassin apporte les avantages suivants
- les feutrages des algues favorisant la filtration de leau et la coagulation des particules en suspension
- la croissance algale preacutelegraveve des eacuteleacutements nutritifs dans le milieu et peut eacutegashylement concentrer dans la cellule veacutegeacutetale des substances nocives et en particushylier les meacutetaux lourds
Mais ces algues preacutesentent les inconveacutenients suivants
- le deacutegagement dodeurs deacutesagreacuteables
- la reacuteduction de la permeacuteabiliteacute des bassins par deacuteveloppement dun tapis dense agrave la surface du sol
En geacuteneacuteral le bilan global des actions dues agrave la preacutesence dalgues est nul ou neacutegatif
En conclusion on peut donc dire que le rocircle des algues est complexe Aussi chaque cas eacutetudieacute sera un cas particulier (6617223)
bulla
E
14 i 13
12
11
10
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B-
7 -
6
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4 bull
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star to f ctgal growthmdashj
start of woter Isvol -i t I
I
I I I I L
I l_ - t
I
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bull bull raquo bull bull bull
- 64 -
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE - GESTION DES DISPOSITIFS DINFILTRATION
1) Meacutethodes permettant de AeacuteduAgraveJie -Le cotmatage
a) Colmatage_par_les M E S _ on peut le reacuteduire par diffeacuterentes meacutethodes
- deacutecantation de leffluent ou filtration agrave travers un massif de graviers
- creacuteation dune couverture veacutegeacutetale dans le fond du bassin
- addition de matiegraveres organiques ou de produits chimiques dans la couche supeacuteshyrieure du- sol
b) Colmatage biol_ogique on peut le reacuteduire principalement par une javellisation de leffluent Mais ceci a linconveacutenient de supprimer leacutepuration biologique dans le bassin lui-mecircme
c) Colmatage par les algues le controcircle du deacuteveloppement des algues peut se faire
- par lemploi dalgicides mais avec un certain danger pour la qualiteacute future des eaux
- par une gestion approprieacutee des bassins
2) CcedileAtLon de dLipoj-LtLfLi dinp-AgravetsicutLon
Comme nous venons de le voir on ne peut et on ne veut pas annihiler complegravetement le pheacutenomegravene de colmatage En effet la toleacuterance dun certain colmatage est essentielle pour preacuteserver un eacutecoulement en milieu non satureacute sous le bassin Cet eacutecoulement reacutepeacutetons-le joue un rocircle deacuteterminant dans leacutepuration des eaux de recharge par le sol Le problegraveme est que le colmatage est un pheacutenomegravene qui samplifie avec le temps jusquagrave devenir inadmissible Il faut donc que les peacuteriodes dinfiltration alternent avec des peacuteriodes de dessegravechement afin de pouvoir dune part aeacuterer le sol et ainsi permettre agrave la vie microbienne dans le sol de se reconstituer et dautre part eacuteliminer les deacutepocircts de matiegraveres en suspension
Le dessegravechement des bassins permet une reacutecupeacuteration totale de la capaciteacute dinshyfiltration comme le montre la figure 14
Le problegraveme de gestion des systegravemes dinfiltration se reacutesume donc agrave la deacuteterminashytion du rythme dalternance entre les peacuteriodes de submersion et les peacuteriodes de seacutechage et dentretien pour que le rendement de linstallation soit optimum
La peacuteriode de submersion est deacutefinie par lapparition dun colmatage inacceptable
La dureacutee du seacutechage est fonction du climat et de la saison (cf figure 14)
copy bull raquo bull bull bull
- 65 -
FIGURE 14
AMENAGEMENT DE PHOENIX
EVOLUTION DE LA CAPACITE DINFILTRATION EN FONCTION DU COLMATAGE ET TAUX
DE RECUPERATION AU COURS DES PERIODES DE CHOMAGE DES BASSINS
degh de reacutecupeacuteration de la capaciteacute dinfiltration
40
Nombre de Jours
(Extrait du Document Ccedil 5920)
Examinons divers cas
a) Cas des bassins la peacuteriode dinfiltration doit ecirctre en principe de moitieacute par rapport agrave la peacuteriode de seacutechage
La figure 15 donne un exemple du fonctionnement dans le temps dun bassin
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- 66 -
FIGURE 15
EXAMPLE OF VARIATION OF INFILTRATION RATE WITH TIME
sect 30
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Titns (days)
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ltxtnaijt du Document F 3918)
Dans le cas ougrave lon veut un fonctionnement en continu de linstallation il est donc neacutecessaire de preacutevoir la construction de trois bassins au moins (en geacuteneacuteral plus de trois dans les reacutegions agrave climat humide ou tempeacutereacute) Le fonctionnement de ces bassins se fait alors en deacutephasage
b) Cas des ameacutenagements en lit de riviegravere la peacuteriode de submersion est alors conshyditionneacutee par le reacutegime deacutecoulement du fleuve
B - D I S P O S I T I F S D I N J E C T I O N
Il sagit principalement des puits dinjection
CONDITIONS GENERALES DE FONCTIONNEMENT
Les dispositifs dinjection sont utiliseacutes lagrave ougrave les dispositifs dinfiltration sont impossibles ou difficiles agrave mettre en oeuvre
cas ougrave la nappe phreacuteatique est captive (F 3918) existence dune couche dargile entre le sol et le niveau de la nappe (F 3918) cas ougrave le sol est alcalin (F 3969) existence de terrains en couches superposeacutees seacutedimentaires ou alluviaux ayant
bull bullbullbullbullbull
- 67 -
une conductiviteacute hydraulique horizontale beaucoup plus eacuteleveacutee que la conductiviteacute verticale (G 51341)
- neacutecessiteacute dun encombrement reacuteduit
El _ PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES PUITS DINJECTION
Comme nous lavons vu plus haut un puits dinjection est un forage plongeant dans la nappe Son principe est donc tout agrave fait semblable en premiegravere approxishymation agrave celui dun puits de pompage fonctionnant en sens inverse
Enfin contrairement au cas des dispositifs dinfiltration le colmatage mecircme leacuteger na aucune fonction eacutepuratrice dans le cas dun puits dinjection Il devra donc ecirctre eacuteviteacute agrave tout prix
II - LES PUITS DINJECTION
1) CorvitnucJuon
Dans leur construction les puits dinjection sont des forages classiques
La figure 16 donne le scheacutema dune installation complegravete dinjection FIGURE 16
(euroxtnc-ut du Document Ccedil 5191 ) bull bull bull bull bull bull
68 -
La figure 17 montre sur un exemple la coupe dun puits dinjection
FIGURE 17
PUITS DINJECTION DE LA VALLEE DE LA DURANCE
Arriveacutes deau provenant du bassin ite decirccantutioci
bull~X_ Buses ccediljOacircO non iointivas
FI Sable oM F^ Gravierraquo fe^-Wraquo-mdash
iumlMM Sraquo 203 - j -
Wf
bulllaquolaquobullraquo | p -
bullT 3350
te2 ^ bull bull bull V -
rampt
Niveau de la nappe
lExtnaAJi du Document F 2028)
Pour les puits dinjection il nexiste pas de dessin optimum mais certaines techniques de construction donnent manifestement de meilleurs reacutesultats que dautres Toute technique de construction qui reacuteduit la permeacuteabiliteacute du terrain comme cela est le cas avec linvasion des terrains entourant les puits par les boues de forage ou bien avec leffondrement des particules fines dans le puits peut conduire agrave une perte deacutefinitive de permeacuteabiliteacute (G 5191)
Lenvahissement du puits par des particules fines peut ecirctre contrecarreacute par la constitution autour du trou de forage dun eacutecran de graviers suffisamment petits pour empecirccher la migration des fines particules et assez gros pour ne pas gecircner leacutecoulement La figure 18 donne une coupe de cet eacutecran
Enfin la circulation de leau dans le puits dinjection doit ecirctre eacutetudieacutee pour ne produire ni eacuterosion ni effondrement des terrains qui pourrait se traduire par un colmatage du puits par les mateacuteriaux fins
bull bull bull bull bull bull
- 69 -
FIGURE- 18
FUNCTION OF A GRAVEL PACK IN RETARDING THE MIGRATION
OF FINE SAND TO A WELL SCREEN
(Sxtnalt du Document Ccedil 5191 )
2) Ameneacutee de leau darv4 le puAgraveJbs
Lintroduction de leau de recharge dans laquifeumlre peut se faire sous la presshysion atmospheacuterique ou sous une pression plus eacuteleveacutee
Contrairement au cas des dispositifs dinfiltration lair contenu dans leau doit ecirctre eacutelimineacute au maximum En effet lentraicircnement de bulles dair ou de gaz dissous joue un rocircle capital vis-agrave-vis du colmatage Certaines preacutecautions sont agrave prendre nous les examinerons plus loin
3) Taux dinfection
La preacutevision du taux dinjection peut se faire agrave partir dessais de pompage Cependant diffeacuterents facteurs rendent souvent peu fiables les extrapolations agrave partir de ces essais En effet la diffeacuterence entre une injection et un pompage ne se limite pas agrave un changement de sens du flux deau des problegravemes lieacutes agrave la preacutesence de MES dair de substances chimiques et organiques interviennent Cest pourquoi les deacutebits dinjection sont toujours plus faibles que les deacutebits du pompage (F 275)
Une autre meacutethode de preacutevision est lutilisation dune loi statistique donneacutee par la figure 19
bull bull bull bull bull bull
- 70 -
FIGURE 19
F O R A Q E S
DEacuteBIT INJpoundCTacirc MOTIN
bull M roHCTtOH pu m o o u l iuml
H x TTx P X P
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(ExtgtiaJjt du Document 6600637)
Le tableau 2 donne agrave titre dexemple la valeur du taux dinjection obtenue pour diffeacuterentes reacutealisations au USA
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINJECTION
Le colmatage des puits dinjection a trois origines principales (F 2028)
- preacutesence de gaz dissous dair et de particules en suspension dans les eaux dinshyjection
- reacuteactions entre les eaux dinjection et les eaux du gisement
- reacuteactions entre les eaux dinjection et certains constituants du sol bull bull bull bull bull t
- 71 -
TABLEAU 2
AVERAGE WELL RECHARGE RATES
Location
Fresno Caliicirc Los Angeles Calif Manhattan Beach Calif Orange Cove Calif San Fernando Valley Calif Tulare County Calif Orlando Fia Mud Lake Idaho Jackson County Mich Newark N J Long Island N Y El Paso Texas Williarosbtirg Va
Rate cfs 1
02-09 12 1 04-10 1 07-09 03 | 012 02-21 02-10 01 06 02-22 23 03
(
(ExtnaLt du Document F 275)
Les processus de colmatage
Comme dans le cas des dispositifs dinfiltration les processus du colmatage sont dordre physique chimique ou biologique
1 ) TioceAsiuA meacutecaniques
- deacutepocirct des MES qui forme un eacutecran impermeacuteable
- entraicircnement dair et libeacuteration des gaz dissous Les bulles de gaz ainsi formeacutees peacutenegravetrent dans laquifegravere et en obstruent les pores ceci entraicircne une reacuteduction de la permeacuteabiliteacute Par ailleurs un autre pheacutenomegravene lieacute agrave la preacutesence dair dans les eaux dinjection est agrave craindre il sagit de la formation de poches de gaz sous pression qui par deacutetente lors de larrecirct de linjection peut entraicircner la destruction complegravete de louvrage La fig 20 illustre ce dernier pheacutenomegravene sur un exemple
2) VsioceAALLA chAgraventlque
- dispersion et gonflement des a rg i l e s
- preacutec ip i ta t ion de se ls meacutetalliques ou a lca l ino- ter reux
3) ioceAMA bLoioglqaeA
- pro l i feacutera t ion des bac teacuter ies
- production par l a c t i v i t eacute microbienne de substances chimiques colmatantes
FIGURE 20
PHENOMENE DENTRAINEMENT DAIR AU COURS DE LINJECTION DANS LES DOLOMIES
ET CALCAIRES KARSTIQUES DbullISRAEumlL
(poundxampiaLpound du Document h 2028)
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE ET GESTION DES DISPOSITIFS DINJECTION
1 ) Meacutethodesi pousi la idducjtLon du colmatage
a) Cas des MES la concentration en MES des eaux dinjection peut ecirctre reacuteduite par un traitement preacutealable comme nous lavons vu dans la premiegravere partie de ce travail
k) pound^_Eumlpound_i ficirciiumlL es Iz dissous un traitement preacutealable permet une deacutesaeacuteration de leau dinjection Par ailleurs pour eacuteviter lentraicircnement dair on peut prendre les preacutecautions suivantes
le tube dameneacutee deau doit toujours ecirctre noyeacute Aussi lintroduction en chute libre est agrave exclure
la construction du puits doit ecirctre telle que tous ces eacuteleacutements soient agrave une pression supeacuterieure agrave la pression atmospheacuterique On eacutevite ainsi tout pheacutenomegravene de succion le long du puits dinjection Ce problegraveme peut ecirctre reacutesolu en utilishysant en pied de forage une valve antisuccion La figure 21 donne la coupe dun tel dispositif
- 73 -
FIGURE 2i
FOOT VALVE USED FOR CONTROLLING RATES OF RECHARGE
THROUGH AN INJECTION UELL
bullRECHARGE PIPE
DISCHARGE SLOTS
bullPISTON
-CYUNDER
-COMPRESSION SPRING
bullSPRING END DISC
SPRING TENSION SPACER
^SPRING RETAINER END PLUG
LxtnaU- du Document Ccedil 5191 )
les deacutebits doivent ecirctre limiteacutes ce controcircle peut se faire en utilisant des tubages ayant un faible diamegravetre ou encore ayant une rugositeacute suffisante
La figure 22 donne
dune part leacutevolution des deacutebits dinjection avec le diamegravetre du tubage
dautre part leacutevolution de ces deacutebits avec la rugositeacute du tubage
- 74 -
FIGURE 22
GRAPH OF FLOW RATES IN SMALL PIPES WITH UNIT HEAD LOSS
PER UNIT LENGTH OF PIPE
INS1DE DIAMeacuteTER OF PIPE IN MllUMETRES 20 40 60 80 J _1 L
2 3 IHS1DE DIAUETEacuteR OF PIPE IN INCHES
(CxtnaLt du Document 6607^39)
c) c3pound_du_colmatage_chimique pour reacuteduire le colmatage chimique lors de linjecshytion on peut suivant le cas
effectuer une deacutemineacuteralisation partielle ou complegravete lors dun traitement preacuteashylable
diluer les eaux dinjection avec une eau neutre vis-agrave-vis du gisement
^ poundpound_^_pound2imaicirclpound_BE_^es bacteacuteries une chloration des eaux dinjection permet en geacuteneacuteral de reacuteduire iumleumlffeumlt_deumls bacteacuteries
bull bull bull bull bull bull
- 75 -
2) CcedileAtLon dltiA puLtt dijyectLon
Comme dans le cas des dispositifs dinfiltration il apparait lors dune recharshyge artificielle de nappe par injection un colmatage progressif Lorsque celui-ci a atteint une valeur inadmissible on doit proceacuteder agrave un deacutecolmatage
La figure 23 montre leacutevolution du taux dinjection avec le temps ainsi que la reacutenovation de ce taux apregraves deacutecolmatage
FIGURE 23
INJECTION RATE VERSUS TIME FOR SHAFT
12
sectraquo o laquo_gt UJ ta 10
T 1 1 1 r~- r
Racharga ahoft
T_
16 24 32 40 48 TIME - DAYS
56 _1_ 64
MlxtnaUL du Document 6607790)
La freacutequence des deacutecolmatages est extrecircmement variable suivant les installations
Les proceacutedeacutes de deacutecolmatage les plus employeacutes sont le pistomage et le repompage dans ce dernier cas la pompe de nettoyage est geacuteneacuteralement laisseacutee agrave demeure dans louvrage (6600637) En effet le deacutemontage de la pompe est coucircteux et deacutelicat Toutefois il faut noter que la preacutesence de la pompe induit une reacutesisshytance hydraulique dans le circuit qui peut reacuteduire dun tiers la capaciteacute deacutecoushylement (G 51341)
La figure 24 donne les deacutetails dun puits dinjection ougrave le systegraveme de nettoyage est inteacutegreacute agrave lensemble de linstallation
- 76 -
FIGURE 24
SCHEMATIC OF INJECTION - WELL COMPLEX
EXTERIOR VIEW OF INJECTION-WELL COMPLEX (from Cohen and Durfor 1956 P D254)
18-ln-diamstelt ffbergtajs injection casing
Dopth below land surface In fost
36-in-diametraquor dritl hotraquo
3-ln-diamater liberglass treacutemie pipe
1 9 2
4-in-diumlamete annuiumlar-space observation wall casing
5-in-X62-f t- _ long scainlesJ Steel annular-space observa-tion-wall scroen
TO-ft-long statn less-steel sand traps
4-In-diamraquoter fibargtass injection pipraquo
1-in-diamraquoter fiberglass pressure-measuring pipraquo
3-in-diemeter fibargtass tromio pipraquo
Cernant grout
2-ft-thick layer of fine sand
16-iumln-X62-fr-long staintess-steel injection screen
Filtsr pack
Ceacutement grout
PLAN VIEW OF INJECTION-WELL COMPLEX
3-in-diameter treacutemie pipe 6-in-diameter opening
18-in-aiameter casing
6-in-diameter pump column
Q 4-in-diameter annular-space
well 4-in-diameter
instrurnent-
192 - f t - deep -^ ) Q-3-in-diameter injection pipe treacutemie pipe
WELL-HEAD FFATURES LOOKING NORTHEAST
50-hp redevelopment-pump motor
Support grate
6-in-diameter pump column-
Main casing access hole
4-iumln-diameter annular-space well
3-jn-diameter -treacutemie pipe
18-in-diameter 53 fiberglass casing^ 5
floor
A-in-diameter instrument-access pipe
Redevelopment lioe
diameter treacutemie pipe
4-in-diameter shaljow-
lnjectiocirc~npipe
4-in-diameter deep-injection pipe
(ExtsiaLt du Document Ccedil 1787b)
- 77 -
Le reacutesultat du deacutecolmatage des puits est en geacuteneacuteral une reacutecupeacuteration quasi-complegravete de la capaciteacute dinjection initiale Mais on peut dire dune maniegravere geacuteneacuterale que les ouvrages dinjection sont dune gestion deacutelicate et que leur dureacutee de vie est impreacutevisible mais de toute faccedilon infeacuterieure agrave celle des disposhysitifs dinfiltration
- 79 -
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- CHAPITRE IV -
DONNEES ECONOMIQUES DUNE OPERATION DALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE NAPPE SOUTERRAINE
- 83 -
La faisabiliteacute technique (existence de conditions geacuteologiques et hydrogeacuteologiques favorables) dune opeacuteration dalimentation artificielle ayant eacuteteacute prouveacutee il convient alors den veacuterifier lopportuniteacute eacuteconomique Pour cela une analyse minutieuse de tous les facteurs entrant dans la composition dune part du revenu et dautre part du coucirct doit ecirctre faite La comparaison de ces deux derniers points permet de deacuteterminer le beacuteneacutefice que peut apporter une telle opeacuteration
La suite du travail consistera alors agrave comparer le prix de revient de lopeacuteration de recharge avec le prix de revient dautres meacutethodes reacutepondant au mecircme objectif (agrave condition bien sucircr que ces autres meacutethodes soient techniquement reacutealisables) Par exemple
- choix entre une opeacuteration de recharge par bassin dinfiltration ou bien par puits dinjection
- choix entre une opeacuteration de recharge par bassin dinfiltration et une uniteacute de traitement des eaux
- choix entre une opeacuteration de recharge par puits dinjection et la construction dune adduction deau
- choix entre un stockage en surface et un stockage souterrain
Nous donnerons un deacuteveloppement de ces diffeacuterentes comparaisons dans le parashygraphe III de cette partie
- REVENUS APPORTEacuteS PAR UNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
Ces revenus peuvent ecirc t re d i rec ts ou ind i r ec t s
1 ) RevemiA dLuiecJ^i
Les revenus directs sont le reacutesultat de la vente des eaux de recharge apregraves passage dans le sol et pompage Cette vente se fait suivant la tarification en vigueur des eaux Il faut noter que le prix de leau varie suivant lendroit et dans le temps et que par conseacutequent lestimation des revenus directs dune opeacuteration de recharge suppose la connaissance agrave long terme de la politique de tarification de leau
2) Revenue indiAecJ^i
Les revenus indirects sont le reacutesultat de limpact dune opeacuteration de recharge sur la vie eacuteconomique dune reacutegion ou dun Etat Par exemple
- si lobjectif de lopeacuteration de recharge est la suppression dune surexploitation de la nappe le revenu apporteacute par une telle opeacuteration reacutesultera de la diminution des coucircts de pompage mais aussi de leacuteconomie de travaux dapprofondissement des puits
- si lobjectif de lopeacuteration de recharge est le stockage deau pour une utilishysation posteacuterieure le revenu apporteacute viendra de laccroissement du revenu agrishycole ainsi que de lexpansion humaine et industrielle de la reacutegion concerneacutee
bullbullbullbullraquobull
- 84 -
Compte tenu de la multipliciteacute et de la complexiteacute des paramegravetres entrant dans la composition du revenu indirect apporteacute par une opeacuteration de recharge lestishymation de ce revenu est assez difficile
B - COUcircTS DUNE OPEacuteRATION DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE NAPPE
La reacutepartition des coucircts se fait en trois eacutetapes
- coucircts des eacutetudes - coucircts de construction - coucircts de fonctionnement et dentretien
11 COLUA desi ltipoundudampsj
Les eacutetudes comprennent (G 51341)
les travaux de recherche des caracteacuteristiques geacuteologiques et hydrogeacuteologiques des terrains les reacutesultats de ces travaux permettent de conclure agrave la faisabishyliteacute technique ou non dune telle opeacuteration Cette eacutetape conditionne bien sucircr la suite des opeacuterations
le traceacute de cartes
les travaux de conception de linstallation de recharge
la recherche et lachat des terrains
les proceacutedures juridigues si lon doit recourir agrave lexpropriation
2) Travaux de cori4tnucJJoa
Le deacutetail des diffeacuterents points intervenant dans le coucirct dun bassin dinfiltrashytion et dun puits dinjection est donneacute par la figure 1
La figure 2 repreacutesente sur un diagramme le coucirct de certains eacuteleacutements de ces deux dispositifs de recharge artificielle Lanneacutee de reacutefeacuterence est 1975
Chaque installation de recharge est reacutepeacutetons-le un cas particulier Aussi ce sont les conditions locales qui dicteront leacutequipement neacutecessaire si par exemshyple tous les eacutecoulements agrave linteacuterieur de linstallation peuvent se faire par graviteacute le nombre total de pompes neacutecessaires sera reacuteduit ce qui aura pour effet de diminuer le coucirct global de leacutequipement de linstallation (G 5191)
bullbullbullbullbullbull
- 85 -
FIGURE 1
TRAVAUX DE CONSTRUCTION
1 Installations deacutepandage
a) Terrains ou bassins
- leveacutees ou digues - canaux dameneacutee - canaux deacutevacuation
b) Appareils enregistreurs
c) Installations de deacuterivation
d) Dispositifs de controcircle
e) Voies daccegraves
f) Clocirctures
g) Abris
h) Mateacuteriel de traitement de leau
2 Installations dinjection
a) Construction du puits dinjection
- colonne de tubage - compactage du gravier ou de la gravette-filtre
- injections pour eacutetancheacuteiteacute - packers - meacutethode de forage (rotation avec circulation de boue inverseacutee rotation normale battage au cacircble autres meacutethodes)
- perforations
b) Puits dobservation
- tubage - massif de gravette-filtre - injection pour eacutetancheacuteiteacute - meacutethode de forage (rotation avec circulation de boue inverseacutee rotation normale battage au cacircble autres meacutethodes)
- travaux dachegravevement (perforation dispositifs pour leacutetude du puits par la meacutethode du carottage geacuteophysique)
- installations de controcircle des expeacuteriences
- 86 -
c) Puits dextraction mdash mecircmes opeacuterations que pour les puits expeacuterimentaux avec en plus
- mateacuteriel de pompage - eacutenergie (eacutelectriciteacute moteurs agrave combustion interne)
d) Installations de controcircle de lexploitation
- poste de reacutegulation de la pression - compteurs - vannes (de fermeture controcircle soupape de seacutecuriteacute de purge soupape agrave vide)
e) Installations de traitement de leau
- javellisation - acidification - autres proceacutedeacutes
f) Conduites
- mateacuteriaux (buses en beacuteton acier recouvert et doubleacute de beacuteton amiante-ciment matiegraveres plastiques)
g) Bacirctiments
h) Appareillage de controcircle
- enregistreurs - sondeurs - eacutechantillonneurs (pompe submersible eacutechantillonneur aleacuteatoire pompe eacuteleacutevatoire agrave air conductiviteacute eacutelectrique)
(CxampiaU du Document Ccedil 513^1 )
- 87 -
FIGURE 2
DIAGRAM SHOWING COST FACTORS OF AN ARTIFICIAL-RECHARGE INSTALLATION
Playa lake
Screen wire enclosure styrofoam floating inlef
Flexible suction hose 50 et S 8 0 0 per foot
Chemical feed pump and tank capacity 03-2 galhr S 210 Chemical flocculant S 3 - S 3 0 acre-foot
reg
Q Pump-capacity 500 galmin at 80 head
Aluminum irrigation picircpe 6 at S 105 per foot 100 feet
Excavation of settling basiumln 10x 10x 100
Screen wire baffles I 14 pipe frames
Pump-capacity 500 galmin at 80 head __
Aluminum irrigation pipe g 6 o t S 105 per foot 100 feet
Excavotion of spreading basin
Flexible suction hose 20 at S 8 00 per foot
Injection well 200 depth =deg I0diamefer 150 wire
wrapped screen 50casicircng 30 yds gravel pack
Spreading basin
S 150 2 0
4 0 0
1800
105
80O
20O
160 1800
105 S540O
StOOO
Not to scate
lpoundxtnaAgraveJL du Document Ccedil 5191 ) - Anneacutee de sieacutepoundeacutesience 1975 -
- 88 -
3) Fonctionnement et entnetien
La figure 3 donne la liste des diffeacuterents eacuteleacutements constituant le coucirct du foncshytionnement et dentretien pour des bassins dinfiltration ou des puits dinjecshytion
U) Coucirct gj-obat
La reacuteunion des coucircts preacuteceacutedents deacutetermine le coucirct global dune opeacuteration de recharge Ce coucirct calculeacute sur une anneacutee de fonctionnement et rapporteacute au volume deau annuel ainsi utiliseacute donne le prix de revient du m3 deau de recharge
Lexamen de plusieurs installations montre que ce prix de revient est variable neacuteanmoins en utilisant les reacutesultats dune enquecircte faite il y a quelques anneacutees on peut deacutefinir les valeurs moyennes pour les diffeacuterents facteurs eacuteconomiques dune recharge artificielle Ainsi le tableau 1 donne la valeur moyenne des investissements neacutecessaires pour diffeacuterents dispositifs de recharge
TABLEAU 1
INVESTISSEMENT EN FRANCS PAR M3AN INFILTRE
Prctrait
Moyennes
Bassins et canaux
avec
0362
sans
0139
Puits ou forages
avec
0125
sans
0052
(Extrait du Document 6600637) - Anneacutee de AeacutefLeacutenence 1971 -
Lexamen du tableau 1 suggegravere les remarques suivantes
- le coucirct moyen des investissements par m3 et par an semble 2 agrave 3 fois plus eacuteleveacute pour les canaux et bassins que pour les puits et les forages dinjection Cette importante diffeacuterence dans les investissements sexplique en grande partie par la neacutecessiteacute dans le cas dun bassin ou dun canal dacheter une importante superficie de terrain Ainsi en zones urbaines lacquisition des terrains peut repreacutesenter jusquagrave 50 des investissements
mdash le coucirct dinvestissement du preacutetraitement constitue une part importante du coucirct total dinvestissement Le tableau 2 montre lincidence dun preacutetraitement sur le prix de revient moyen dun m3 deau (reacutesultats pour les dispositifs dinfilshytration seulement)
laquobullbullbullbullbull
- 89 -
FIGURE 3
FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN
1 Installations deacutepandage_
a) Nivellement eacutegalisation des surfaces
b) Protection contre les orages
c) Reacuteparation et remplacement des structures
d) Entretien du mateacuteriel
e) Combustible pour le mateacuteriel
f) Location du mateacuteriel
g) Ponccedilage et ramassage de la boue
h) Protection contre les insectes
i) Lutte contre la veacutegeacutetation parasite
j) Ameacutelioration de lapparence estheacutetique des installations (notamment plantation de rideaux darbres et systegraveme darrosage)
k) Protection contre les rongeurs
1) Patrouilles de surveillance
m) Traitement de leau (floculants)
n) Entretien des pentes
o) Actes de vandalisme
2 Installations dinjection
a) Appareillage dobservation et de controcircle
b) Appareillage pour la mesure du niveau deau
c) Echantillonnage de leau
d) Remise en eacutetat des puits et enlegravevement des deacutechets
e) Traitement de leau
- javellisation - acidification - autres proceacutedeacutes
f) Entretien du mateacuteriel
g) Reacuteparation des structures
- 90 -
h) Combustibles
i) Location de mateacuteriel
j) Patrouilles de surveillance
k) Analyses de leau
1) Acte de vandalisme
3 Bureaux
a) Controcircle et surveillance
b) Administration
c) Paiement des salaires et reacutemuneacuteration
d) Frais geacuteneacuteraux (bureaux et services locaux)
- location et services publics - teacuteleacutephone - fournitures
- entretien de leacutequipement de bureau
e) Salaires et traitements
f) Responsabiliteacute civile (assurances)
g) Impocircts et taxes
h) Inteacuterecircts
(poundxampiaLt du Document Ccedil 513^1 )
- SI -
TABLEAU 2
INCIDENCE DU PRETRAITEMENT SUR LE PRIX DU M3 DEAU
Moyennes
Prix du m3
en F F
0249
Incidence du
preacutetraitement
27
Prix du preacutetraitement par m5 (FF)
00787
(6xtnaLt du Document 6600637 ) - Anneacutee de ieacuteLeacutenence 1971 -
Le coucirct du preacutetraitement eacutetait donc en 1971 en moyenne de 8 centimes par m3
Nous avons vu que le preacutetraitement des eaux dinfiltration retarde lapparition dun colmatage inadmissible et donc reacuteduit lentretien du dispositif concerneacute Un calcul rapide montre cependant que leacuteconomie ainsi reacutealiseacutee est loin de venir compenser les deacutepenses dues au preacutetraitement de leau On cherchera donc dans le cas dun dispositif dinfiltration agrave reacuteduire au maximum le preacutetraitement des eaux de recharge
La figure 4 donne les reacutesultatsde correacutelations statistiques eacutetablies entre linshyvestissement neacutecessaire agrave la reacutealisation dune opeacuteration dalimentation artifishycielle de nappe et le volume annuel introduit par ce moyen dans laquifegravere
FIGURE 4
INVESTISSEMENT ET VOLUME
ANNUEL INTRODUIT DANS LAQUIFERE
-Don I raquo eacuteqootionraquo claquo tfroicircfraquoraquo draquo recircccediltbullgt
2 bullbullraquo bulltpfinegrave bullraquo | 0 Fiones
V bullbullraquo apgtrtmraquo raquon tOS ttram
mdashLlaquoraquo coMcirraquotraquo poundbull corttal ioraquo obtraquoraquoraquo
t E C E N D E
H+f+ nraquowl
p a raquo t t i laquoalelaquof
bull bull bull laquo
A m bull
i bull
raquobullbullraquo
A a o
o o
lSxtnait du Document h 2028) - Anneacutee de leacutefLeacutenence 1971 -
A Forage P 3 raquolaquo Cooi o DruI
IOraquo i o lO
Vol me AIMCCcedilI tulro-Stucirct 4raquouraquo IV^utfire Inraquo)
- 92 -
Sur la figure preacuteceacutedente on peut remarquer quune installation de recharge a un coucirct dinvestissement qui en moyenne croicirct plus vite que le volume annuel introduit Pour une installation sans preacutetraitement cest linverse
- ETUDE DE LOPPORTUNITEacute EacuteCONOMIQUE DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
ARTIFICIELLE - COMPARAISON AVEC DAUTRES MEacuteTHODES DE MISE EN VALEUR
DES RESSOURCES EN EAU
Lalimentation artificielle de nappe est une opeacuteration rentable pour autant quelle soit moins coucircteuse que les autres meacutethodes de mise en valeur des ressou-ces en eau (G 51341) Il convient donc avant de choisir une meacutethode deacutetablir une comparaison de coucirct avec les autres meacutethodes (agrave condition bien sucircr que celles-ci soient techniquement reacutealisables)
Nous donnons ci-dessous quelques cas de comparaisons qui peuvent se preacutesenter
) CompcuiaLion enjQie un basi^in dinfJJjjtnaAlon et un puiAsi din^ecAion
Nous avons vu que agrave deacutebit annuel fixeacute le coucirct dinvestissement moyen dans le cas dun bassin dinfiltration est 2 agrave 3 fois plus eacuteleveacute que dans le cas dun puits dinjection Cependant le prix de revient dun m3 deau infiltreacute dans un bassin est en geacuteneacuteral un tant soit peu moins eacuteleveacute quun m3 deau injecteacute dans un puits Ceci sexplique par trois faits (6622466)
les coucircts de traitement sont reacuteduits dans le cas dune installation de recharge fonctionnant avec des bassins
lentretien des bassins est beaucoup plus aiseacute que celui des puits dinjection les frais dentretien des bassins sont donc moindres
la dureacutee de vie des ouvrages dinjection est en geacuteneacuteral beaucoup plus courte que celle des bassins Par conseacutequent lamortissement des premiers doit se faire plus rapidement que celui des seconds
Pour ecirctre compeacutetitifs vis-agrave-vis des bassins dinfiltration les puits dinjection doivent donc ecirctre conccedilus et geacutereacutes de maniegravere rigoureuse Cest pourquoi dans bien des cas on a preacutefeacutereacute malgreacute leur prix les bassins aux puits dinjection
2) CompcuiaLion entie une insitaUAation de Aechange anAAficJ-eAAcirce et une uniteacute de tnaAjtement damp4 eaux
Placcedilons nous dans le cas ougrave linstallation de recharge est un bassin Nous avons vu que par passage dans le sol leau dun bassin peut ecirctre grandement purifieacutee Ce traitement par le sol vient donc concurrencer techniquement le traitement en station
Examinons alors les eacuteleacutements de comparaison suivants (5600836)
a) implantation lespace neacutecessaire pour la construction dune uniteacute de traitement est infeacuterieur agrave celui neacutecessaire pour une recharge par bassin
b) besoin en eau dans le cas dune recharge les pertes en eau peuvent seacutelever a 40 du volume introduit
- 93 -
c) estheacutetique dans un cas comme dans lautre les installations paraicirctront inesshytheacutetiques
d) seacutecuriteacute de lexploitation dans le cas dune recharge par bassin on doit sattendre agrave des variations des deacutebits dinfiltration (colmatage fluctuations saisonniegraveres agissant sur la viscositeacute de leau) Mais la simpliciteacute des instalshylations avec bassins fait quelles sont moins exposeacutees aux pannes Pour ecirctre fiables les uniteacutes de traitement exigent pour leur part une gestion et un entretien rigoureux mis en oeuvre par un personnel qualifieacute
e) Possibiliteacute de surcharge les uniteacutes de traitement peuvent supporter jusquagrave 25 de surcharge Par contre la possibiliteacute de surcharge pour les bassins est faible En effet les bassins ont des dimensions fixeacutees et par conseacutequent ils ne peuvent recevoir plus deau quils peuvent en contenir
f) possibiliteacute dagrandissement les uniteacutes de traitement peuvent ecirctre facilement agrandies ce qui nest pas le cas pour les bassins
g) constitution de leau eacutepureacutee leau reprise apregraves infiltration dans le sol est agrave condition de respecter certaines conditions (cf 2egraveme partie de cette eacutetude) toujours claire et saine Leau traiteacutee pose souvent des problegravemes dodeur de saveur et de tempeacuterature
La comparaison eacuteconomique entre une installation de recharge par bassins et une uniteacute de traitement des eaux a souvent montreacute lagrave ougrave les conditions geacuteologiques et hydrogeacuteologiques sont favorables et le prix des terrains pas trop eacuteleveacute la rentabiliteacute de cette premiegravere meacutethode de traitement et de reacutegeacuteneacuteration des eaux
3) CompgiltxLion entte une i-nAtaAAaALon de iechaAge antAfcAcieMle et une adducJLJon deau (66025W7 ^
Placcedilons nous dans le cas ougrave linstallation de recharge est un puits dinjection
Pour ces deux installations on peut en premiegravere analyse confondre les frais de production et de pompage Si par ailleurs on neacuteglige les autres frais dexploishytation tels que lentretien la comparaison eacuteconomique entre les deux installashytions est alors rameneacutee agrave la comparaison des coucircts dinvestissement
pour les puits dinjection les coucircts dinvestissement sont composeacutes principaleshyment du coucirct du forage et du coucirct de la station de pompage
pour ladduction les coucircts dinvestissement sont reacuteduits aux coucircts de la canashylisation et des ouvrages annexes
La figure 5 donne un exemple chiffreacute dune telle comparaison pour lalimentation dune agglomeacuteration situeacutee au-dessus de la nappe souterraine de lAlbien (Reacutegion Parisienne)
Le coucirct dinvestissement pour une adduction deau eacutetant fonction de la longueur de la canalisation il apparaicirct donc quil existe une distance optimum au-delagrave de laquelle une installation de recharge est moins oneacutereuse quune adduction deau
bull bullbullbullbullraquo
- 94 -
FIGURE 5
ALIMENTATION A PARTIR DE LA NAPPE DE LALBIEN COMPARAISON AVEC UNE
SOLUTION DE TRANSPORT DEAUX DE SURFACE
exemple Lapprovisionnement en eau potable dune aggloshymeacuterat ion de 25 000 habitants dont les besoins atteishygnent laquon peacuteriode de pointe 7 000 m3jraquo peut ecirctre assureacute
soit p a r u n e adduct ion directe en premiegravere ecirclegrave-vation d eaux de surface depuis la plus proche usine de trai tement
soit par -des preacutelegravevements dans TAlbicircen effectueacutes sur place et compenseacutes pa r linjection simultaneacutee bullau niveau de la mecircme usine de Yolumes eacutequishyvalents
En premiegravere approximation l a comparaison entre ces deux solutions peut ecirctre rameneacutee agrave la comparaishyson des investissements correspondants
mdash lthuucircgt le ynetuief cas agrave une conduite de 350 mm de diamegravetre (1) soit environ 035 MFkm
(1) Coucirct moyen approximatifraquo au megravetre lineacuteaire en TOAC scmiuml-urbanicircseacutee y comprisregards ouvrages et toutes sujeacutetions r 350 F
dans le second cas agrave la reacutealisation d un doublet de forages agrave lAlbien
Forage dinjection 09011F Forage de preacutelegravevements 090Icirc1F Geacutenie Civil station de pompage et de tfeacuteferrisaticircon _ 035MF Equipements de pompage 015MF Equipements de deacutefcrrisatioR 015 MF
soit environ 2-15 MF
Comparaison des dsua solutions
Compte tenu des hypothegraveses adopteacutees la solution du doublet de forages agrave lAlbien parait la plus avanshytageuse si la longueur de ladduction directe excegravede 7 km (215035)
(Existait du Document 6602587) - Anneacutee de leacute^eacuteience 197b -
Le c a l c u l p reacuteceacuteden t e s t une s i m p l i f i c a t i o n du c a l c u l r eacute e l q u i en f a i t e s t p lu s complexe En dehors de t o u t e c o n s i d eacute r a t i o n eacuteconomique une opeacute ra t ion de recharge a r t i f i c i e l l e peut s imposer l agrave ougrave l e s r e s s o u r c e s n a t u r e l l e s d a l i m e n t a t i o n en eau s a v egrave r e n t i n s u f f i s a n t e s pour s a t i s f a i r e l e s b e s o i n s Exemple dans l e s icirc l e s ougrave l e s r e s s o u r c e s n a t u r e l l e s son t f a i b l e s e t ougrave l e p r i x du dessalement de l e a u de mer e s t souvent p r o h i b i t i f
- 95 -
U) Compcuiabbion ervUie le ^tocAage de siUAjlace et te 4tockage 4oideAAaln
Lfraquo figure 6 donne les reacutesultats dune correacutelation statistique entre le montant des investissements et le nombre de m3 deau stockeacutes par an pour un reacuteservoir de surface et un reacuteservoir souterrain
FIGURE 6
COMPARAISON DES COUTS DES STOCKAGES SUPERFICIEL ET SOUTERRAIN
1310raquo
I I
T3103
13107
TTykAT-STt 44-
rlt^r~^Trrttr
MaouM
IW3raquo 1V10raquo IVW
(ExtAaLt du Document f- 2028) - Anneacutee de ieacuteeacuteAence 1971 -
A partir de la figure preacuteceacutedente on peut donc deacuteduire que pour des volumes infeacuterieurs agrave environ 30 millions de m3 par an le stockage souterrain est plus inteacuteressant financiegraverement que le stockage de surface
bull bullbullbullbullbull
- S6 -
Par ailleurs le stockage souterrain preacutesente les avantages suivants
- disponibiliteacute de reacuteserve en cas de catastrophe stoppant les possibiliteacutes dimporshytation deau
- eacutelimination des pertes par eacutevapotranspiration
- pas de problegraveme dalgues et moins de risques de contamination
- reacuteduction des risques daffaissements dus agrave une baisse du niveau de la nappe
- possibiliteacute de traiter et de purifier leau par passage dans le sol
- 97
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- CHAPITRE V -
LES INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE DE
NAPPE DANS LE MONDE
- 101 -
Les reacuteserves deaux souterraines constituent une immense ressource En effet on estime agrave 4 millions de km3 la quantiteacute des eaux souterraines situeacutees entre la surface du sol et la profondeur de 800 m agrave titre de comparaison le volume total des lacs deau douce est denviron 120000 km3
Cette ressource en eau souterraine est par ailleurs omnipreacutesente et peut donc ecirctre mis agrave part dans quelques reacutegions du globe exploiteacutee
Dans de larges reacutegions du monde les preacutecipitations sont insuffisantes pour pouvoir couvrir les besoins en eau A titre dexemple la figure 1 donne la carte des reacutegions du globe ougrave les preacutecipitations sont insuffisants vis-agrave-vis des besoins agricoles
FIGURE 1
Waiet-dejiciency (-) and valet-surplus (+) zones in ihe vorld A water deficiency exisls if preacutecipitation supplies less ztiater than would be nrrdedjor vellutatered vrgelalian In the reverse circumslcnccs ihere is a wzter surplus
((L-xtnaJut du Document Z 49 )
En comparant la figure 1 avec la figure 2 on peut se rendre compte que les zones ougrave on constate un manque en eau agricole sont naturellement les reacutegions arides ou semi-arides mais aussi certaines reacutegions tempeacutereacutees
bull bullbullbullbullbull
FIGURE 2
o ru
(euroxpoundnalpound du WoJild Atia by Bantholomew)
- 103 -
Pour situer le rocircle de la recharge artificielle dans la gestion globale des resshysources en eau nous allons eacutetudier deux cas
- cas des zones arides et semi-arides - cas des zones tempeacutereacutees
1 ) CaS desi gonampA avide^ et somL-cuiidesi
Dans ces reacutegions lexploitation des eaux souterraines est souvent la seule solushytion dapprovisionnement en eau Aussi la recharge artificielle vise dans ces reacutegions agrave augmenter la recharge naturelle lors des rares preacutecipitations afin de limiter les pertes par eacutecoulement de surface ainsi que par eacutevapotranspiration Il est possible de faire ainsi un stockage deau dans le sol
Il faut tenir compte du fait que la majoriteacute des pays situeacutes dans les zones arides du globe sont le plus souvent des pays en voie de deacuteveloppement donc dans lesquels on doit utiliser une technologie adapteacutee aux moyens locaux
Prenons lexemple de lAfrique et plus particuliegraverement les pays du Sahel
La figure 3 situe les zones arides et semi-arides dAfrique
Les pays du Sahel sont situeacutes au nord des deacuteserts du Sahara et du Fezzan dans des zones extrecircmement arides Parmi ces pays seules lAlgeacuterie et la Libye disposhysant de revenus peacutetroliers ont un niveau deacuteducation et deacuteconomie suffisant pour pouvoir mettre en oeuvre des techniques sophistiqueacutees de mise en valeur des resshysources en eau et ainsi assurer leur expansion humaine et eacuteconomique
2) CQA desi pay-si tompeacuteAeacuteA_
Laugmentation croissante des besoins en eau combineacutee avec la deacuteteacuterioration de la qualiteacute des eaux de surface ont entraicircneacute le deacuteveloppement de lexploitation des eaux souterraines
La recharge artificielle permet dans les reacutegions tempeacutereacutees
- dune part le soutien et la restauration de nappes surexploiteacutees
- dautre part lameacutelioration de la qualiteacute des eaux de surface par passage dans le sol
Ces deux points visent donc agrave ameacuteliorer en quantiteacute et en qualiteacute les eaux consommeacutees
Afin de preacutesenter les diffeacuterentes reacutealisations dans le monde nous allons les classer en fonction de lobjectif principal viseacute par ces installations
Principalement on distingue 4 objectifs
I - Stockage deau en peacuteriode humide pour utilisation en peacuteriode segraveche I - Soutien et restauration dune nappe surexploiteacutee I -Constitution dune barriegravere hydraulique contre lintrusion deaux saleacutees (ce
point est souvent une conseacutequence du point preacuteceacutedent) V - Ameacutelioration de la qualiteacute de leau par filtration dans le sol
- 104 -
FIGURE 3
TERRES ARIDES DAFRIQUE
E
A
S
rii bull i ri
i i
_
A n d raquo
Trontliraquo im plaquoV
1000 KIUX5
WOJtoeh
lpoundicOixLUt du Document I 1021)
bull bull bull bull bull
- 105 -
- INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF
LE STOCKAGE DEAU
1 ) Liacircte de^i in^taM-atlorvi
(1
(2
(3
(4
(5
(6
(7
(8
(9
(10
(U
(12
(13
Valleacutee du Danube Roumanie - Bulgarie
Valleacutee de la LeeGrande-Bretagne
Camp Peary USA
Valleacutee de la Prut Ukraine
Wroclaw Pologne
Comteacute de Los Angeles USA
Massif de Zaghouan Tunisie
Plaine cocirctiegravere dIsraeumll
Source de Yarkon Israeumll
Dan Project Israeumll
URSS
Valleacutee de lOued Biskra Algeacuterie
Plaine de Karakoum Turkmeacuten
Ahmedabad Inde
istan URSS
(G 51341)
(F 2028)
(F 2028)
(G 51341)
(6609067)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341 F 2028)
(G 51341)
(G 6230 G 6212)
(G 51341)
(G 51341)
(Z 13312c)
2) Le tablexiu 1 donne la reacutepartition suivant le climat et le niveau de deacuteveloppeshyment des pays concerneacutesdes installations preacuteceacutedentes
TABLEAU 1
- _ -NIVEAU DE
C L l r^-C^EVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3) tableau 2
(4) (5) tableau 3
(6) tableau 4
(12) tableau 5
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
(7) (8) (9) (10) tableau 6
(11) tableau 7
(13) tableau 8
- 106 -
3) Lampi tableaux 2 agrave 8 donnent pour chaque cas particulier de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
- tableaux 2 agrave 5 reacutealisations en pays industrialiseacutes
- tableaux 6- agrave 8 reacutealisations en pays en voie de deacuteveloppement
TABLEAU 2 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
PAYS
Roumanie -Bulgarie
GBretagne
USA
1 j LOCALISATION
I 1 j Valleacutee du Danube | (voir fig 4) 1 1 j Valleacutee de la Lee
1 1 J Camp Peary 1 1
EAU
R
R
bull
1 1 | GEOLOGIE |
| 1 | Valleacutee alluviale | j (sables et graviers)j 1 1 1 l j Craie j j(voir fig 5) j 1 1 1 1 (Lentille deau dans | jeau saleacutee j
1 1
VOL
2109
AQUI
m3
DISPOSITIFS
bassins
bull puits
puits
1 ICOLMA
I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 | TRAIT
| Preacute
1 1 1 1 2 1 1 1 j Preacute 1 1
1 | PERFORMANCES r i i i i j12 millions de j m3an
1 1 | entre 45 et 20 j m3h
1 bull
1 1 1 PRIX |
1 1 i i i i i i i i icirc 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Notations
R e eau de riviegravere Preacute= preacutetraitement des eaux 2 raquo traitement secondaire des eaux
FIGURE 4
- VALLEE DUDANUBE - ROUMANIE-BULGARIE
(HODHAHIB)
m - d CALAT
MAJUk
Belgrade SEVEXraquo bull laquo bull 8L
Bucarest deg
(BULGARIE)
(Extrait du Document Ccedil 5 i47 ) bull bull bull bull bull bull
- 107 -
FIGURE 5
VALLEE DE LA LEE - GE0L0GIE-PIEZ0METRIE AVANT ET APRES ALIMENTATION
ARTIFICIELLE DURANT LA PERIODE 1954-1955
1 mite gt 1
Terrains superficiels
Eii3 Argiles de Londres
KiZij VoohvJch e t Reading beds (5mper7traquosbFe
Pampi Sables thanegravetiens
P 3 Craie
mdashmdash Njyrau piucircrorpucirclricircque en octobre 1953
(svanL DIcircirrcntattoT OftificicirccIIe) -~mdash Niveau piumlocircromstriqus maximum apregraves rnjrciian
durant la peacuteriode lS5f-19S5
Sx-Oiaugravet du Document t 2028)
TABLEAU 3 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT CONTINENTAL
i PAYS
| URSS
| Pologne
| LOCALISATION
| I | Valleacutee de la | Prut
I | Wroclaw
i
EAU
R
R
I | GEOLOGIE
iPlaine alluviale |(voir fig 6)
ISeacutediments tertiaires
I I
VOL AQUI I | DISPOSITIFS
|bassins agrave
I I I |fosseacutes et (eacutetangs
i
I |C0LMA
sable| P I I 1 |PCB 1 1
1 1 | TRAIT
I
1 | Preacute
1 1 1 | Preacute
1 1 1
PERFORMANCES
12S0OO m3jour
PRIX
Notations
H = eau de riviegravere P ~ physique C raquo chimique B = biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux
- 108 -
FIGURE 6
VALLEE DE LA PRUT
l l t 1 T
A r g i l e du miocegravene
i _ i J - i J i laquov t iuml j 100 200 300 400 500
P i s t a n e e (en megravetres) 6 0 0
lHxtrialt du Ucircocumervt Ccedil 513^1 )
TABLEAU 4 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
PAYS
USA
1 | | LOCALISATION | EAU
GEOLOGIE 1 I (VOL A8UI | DISPOSITIFS
jComte de Los I Angeles |(voir fig 7) I I
(Bassins remplis de (seacutediments mal |consolideacutes i i
gt agrave 12 10s m3
|bassins et |terrains |deacutepandage I
j COLMA | TRAIT | PERFORMANCES j PRIX
I Preacute | 60 m3s jde re-|vient [de 4 agrave |242 pou H (icirceee n3 I
Notations
R = riviegravere P = physique
Preacute = preacutetraitement
- 109 -
pound O
- H -M
a a
O gtrt bullXi rH a -H o bullraquo-gt
K 3
bull S bull 0)
-=f G rH O
ta
ta 0)
raquoltD 4-raquo bull H KJ u +gt X
d o
n o bulla
a a
ta
o bulla 6raquor4 p O
bullbullgt laquo ta a fcgtd
irvviraquo bullH ni
- 110 -
TABLEAU 5 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT ARIDE
PAYS
U R S S
1 | LOCALISATION
1 1 |P la ines de jKarakourt
l
EAU
R
1 | GEOLOGIE
1 1 JAlluvions forma-j t i o n s de l ta iumlques
1
I |VOL
1 i 1
AQUI 1 | DISPOSITIFS
| Pui t s 1 1
1 ICOLHA
1 1 1 P 1 1
1 |TRAIT
1 1 1 1 1
PERFORMANCES 1 | PRIX
1 1
Notations
R raquo riviegravere P = physique
TABLEAU 6 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT MEDITERRANEEN
1 1 I I I I 1 1 PAYS j LOCALISATION EAU j GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT j PERFORMANCES j PRIX j
1 I I 1 I I 1 1 I I i i l 1 1 1 1 1 bdquo I I
Tunisie |Massif de | R | Calcaires | | P e t i t s barrages| P | Preacute 132 10deg m3an | | Izaghouan | j (voir f i g 8) j | l l l i l j ( v o i r f i g 8) | j j | I I I I I
1 1 1 1 1 1 1 i l I I 1 1 1 1 1 I sraeuml l |P la ine c S t i egrave r e | R | Pla ine l i t t o r a l e | |Pu i t s | PB | 2 | gt 10 10deg m3an | |
| ( v o i r f i g 9) j j (vo ir f i g 9) j j I I I i l
1 1 I I 1 1 1 1 1 i l 1 1 l l l I I I s r a euml l |Source de Yarkon | R | Roches carbonateacutees |900 10deg m3 |Puits mixtes | PB | 2 |entre 500 e t 1000 |de r e - |
1 I 1 p l i s s eacute e s j j l i t 3h jvient j I I I (voir fig 10) | j l l l I001S2 | 1 I I I I l l l Ipar n3 | 1 I l 1 1 i l I I l l l I I
I s r a euml l |Dan Projet (Tel | U | Dunes de sab le s | |Bass ins |PCB | 2 |300000 m3jour |de r e - | 1 Aviv) i l i l l l l jv ient j I i l I I i 1 1 i00262 | j i l i l I I jpar m3 i 1 I I I I l l l I I
Notations
R = riviegravere U = useacutee P = physique C = chimique B = biologique 2 = secondaire
- 111 -
FIGURE 8
MASSIF CALCAIRE DE ZAGHOUAN (Tun i s i e )
fmdash bull (n 1 f F H r
f Hammamet
SOUSSE --
5gt
+gtmdash mdashmdash mdash
^-a mdash
bull bull
9 - c a l c a i r e s du j u r a s s i q u e s u p eacute r i e u r
5 e t 1 - c a l c a i r e s djj l i a s
N-O m s-o
DJSBJL r i A H N C a
ampEacuteEacuteEacuteamp5
lLxtnaJjt du Document Ccedil 513^11 bull bull bull bull bull bull
- 112 -
FIGURE 9
FORMATION AQUIFERE DE LA PLAINE COTIERE
ISRAEumlL
Echelle
Limites des collines et raquoraquogtmdash des montagnes
Canalisations nationales bull deau laquo -Source raquo Ville
Direction de 1raquoeacutecoulement ~- ~ eaux souterraines
Zone de forages dexploitation
N n
Mer Zone de PLAINE COTIERE D1ISRAEumlL - PBOFIL SCHEMATIQUE
Z Z 7 Z ^ 7 7 Z Z Z Z Z Z pound ^ g f l a nappe ^T (ampgtgt p h r eacute a t i q u e bullpoundamp
iuml i d eacute s
S c h i s t e s a rg i l eux
(extrait du Document Ccedil 513U1 ) bull bull bull bull bull
- 113 -
FIGUREacute 10
SOURCE DE YARKON ISRAEumlL
ONO
PROFIL TRANSVERSAL DE LA FORMATION DANS LES MONTS DE JUDEE
Meacute ri i terraneacute e VAVHE
Plsst
J Aquifegravere
(Pleacuteistocegravene (Gregrave
Roches
es M (Neogene Neogsh _ deg
(Schistes
Sench
CeLraquostdol
2J impermeacuteables
(Seacutenonien
raquoraquoraquobull
Eocch
(Marnes crayeuses
(Turonien-Ceacutenomanien (calcaires et dolomites
(Craies (eacuteocegravenes (semi-(impermeacuteables
Q - (Ceacutenomanien infeacuterieur 1 (Dolomites
L e s h (Creacute t aceacute i n f eacute r i e u r ( S c h i s t e s
(dxtAaUL du Document Ccedil 513^1 )
TABLEAU 7 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT SEMI-ARIDE
i r~ I I i l I I I i l I PAYS LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI| DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
i I I I lt i I i I I I I I l i i j Algeacuterie jvalleacutee de loued | R |deacutepots alluviaux | 20 agrave 30 (ameacutenagements du | P | I 510deg m3an | |
iBiskra I I 1 n6 bdquo | H t de loued I I I i l | |(voir fig 11) | | 10 m3 I I I I I 1 1 I I I I I I I I I
Notations
R = eau de riviegravere p = colmatage physique
114
FIGURE 11
VALLEE ALLUVIALE DE BISKRA (ALGERIE)
^r Meacutediterrans
Figure 11 Valleacutee a l luv ia le de Biskra
Echelle
bull M M iumllaquoklaquo
((LxtnaLt du Document Ccedil 513^1)
TABLEAU 8 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TROPICAL
l i t i i | PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS ICOLMA (TRAIT j PERFORBANCES | PRIX |
i i i l i l i i I I 3 I I Inde |Ahmedabad | R | sable (voir f i g 12) | Ipuits dans l e | PB | 1 | 4 5 10 m3jour dinves-| I I I I i 1 l i t de la j j | [ t i s se - | I l I I 1 Iriviegravere | j j jment | I l I I 1 |(voir fig 13) | j j (faible |
1 1 1 I l I I I I
Notations R = eau de riviegravere P = colmatage physique B = crvlmatagccedil hi ni odegique
1 = traitement primaire
bull bull bull bull bull bull
- 115 -
Crosraquo Stetions or tnraquo Sobormali Rivraquor Ot Ahmlaquodotgtod
Aerosi SubhojSBridnt MorScolraquo llOO O lOO 200
O _ 1 _
IO 20
Ver Scolt
SuSfiojhBridsraquo^
RraquofraquorraquofHraquo I I Riraquo to cucircc
groicircnraquod aond lil Sandvrm sill
E 3 Qov wlth raquoirt
Acraraquo Gond 8ridyraquo
J FIGURE 1 2
Sub-surface section or the Sabarmati River bed poundt Ahmedabad as seen in boring during_ the construction of road bridges across the river Data supplied by Ahmedabad Municipal Corshyporation and PWD Govt of Gujarat
FIGURE 1 3
Map of Ahmedabad city shorring locations of Municipal tubcwcll stations (open circlcs) and privatc tubcwclls (closcd circlcs) In the inset a schematic diagram or the suggested injection rcchargicircng scheme is stiown Pairs of double circlcs along the river indicnc pairs of vater supply and injection wclls
Schcmofic diogrom of tbe propoj icircd siphon rechorge schsrae for-tt)8 Ahmtdobod City
-Injection well -Cblorinofor
Ahmedobod City location pion o f tubewolU
Raferlaquoncel Roilwoy lene
mdash AbodMunlimit bull Privofetubewella 0 Mun Corpo
tubraquowlaquoij Sets orwot^r supply and injac-
AirPOrtA lonwlaquoH
(poundxtjiaJjt4 du Document Z 13312c) bull bull bull bull bull bull
- 116 -
B - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LE
SOUTIEN DUNE NAPPE DEAU SOUTERRAINE
1 ) LLite de jjz^tallatioiV4
(1
(2
(3
(4
(5
(6
(7
(8
(9
(10
(U
(12
(13
via
(15
(16
(17
(18
(19
Lettonie URSS
Lituanie URSS
Bacircle Suisse
Nappe du canton de Genegraveve Suisse
Donzegravere Mondragon France
Appoigny France
La Moulle France
Menuma Japon
Niigata Japon
Hodcgaya Japon
Wiesbaden RFA
Dortmund RFA
Haltern RFA
Hardham Grande-Bretagne
Peacuteoria USA
Valleacutee de la Durance France
Flushing Meadows USA
Fresno USA
St Croix Virgin Islands
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341 F 2028)
(6618945)
(G 51341 F 2028)
(G 51341 F 2028)
(6627873)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(6622466)
(F 2028)
(G 51341 F 2028)
(G 6230)
(6616816)
(6614931)
2) Le tab-leau cL-apie donne la reacutepartition suivant le climat et le niveau de deacuteveshyloppement des pays concerneacutes des installations preacuteceacutedentes
NB il est inteacuteressant de remarquer que toutes les installations reacutepertorieacutees ont eu lieu en pays industrialiseacutes ce qui est logique car ces pays ont des besoins en eau tregraves importants donc exploitent largement leurs reacuteserves soutershyraines
Les installations de recharge artificielle pour le soutien de nappe dans le pays en voie de deacuteveloppement ne sont quagrave leacutetat du projet qui verront certainement le jour avec laugmentation des besoins en eau de ces pays
3) LeA tableaux 9 agrave 13 donnent pour chaque cas de climat et de niveau de deacuteveloppeshyment quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
- 117 -
NIVEAU DE CLIMAT ^ P J L V E L O P P E M
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3 ) (4 ) (5 ) (6 ) (7) (8) (S) (10) (11) (12) (13) (14) ( t a b l e a u x 9 e t 9 b i s )
(15) ( t a b l e a u 10)
(16) ( t a b l e a u 11)
(17) (18) ( t a b l e a u 12)
(19) ( t a b l e a u 13)
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
TABLEAU S REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
I l I I I I I I I 1 j PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS |C0LMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX 1 1 1 1 1 I l i l i l 1 1 1 1 | URSS iLettonie | L lAlluvions e t deacutep6ts | |Bass ins 1 P-C | Preacute | 0 7 agrave 10 mjour | j | 1 |morainiques 1 | ( v o i r f i g 14) | | | | 1 1 1 1 i i i i I I I I I 1 | URSS iKaunas (Lituanie)1 R |Plaine a l l u v i a l e | |Bass ins | P | P r eacute agrave l | 2 8 agrave 005 njour | | | j i ( v o i r f i g 15) j j ( vo i r f i g 15) j j j j I l I I 1 I I I 1 1 1 I I 1 1 1 1 fi 1 | Suisse |Bacircle 1 R |Pla ine d a l luv ions | |Fosseacutes 1 P | 1 | 65 x 10 m3an |de r e -j j | | f l u v i o - g l a c i a i r e s | | (vo ir f i g 17) | j | | v i e n t j 1 i j (vo ir f i g 16) j j I I I |0 0242 1 I I I I I I I I Ipar m5 1 1
| Suisse j Canton de Genegraveve 1 R 1 Deacutepocircts morainiques j 18 10s ra3 JBassins et j P j 1 j 13 x 106 m3an jde re-| |(voir f ig 18) | | | jdrains | j j jvient 1 1 I I I I I I I j10 agrave 14 1 1 I I i l I I I Icent 1 1 I I I I l i t |suisses 1 1 I I I I 1 1 1 Ipar n3 1 1 1 i l i i 1 1 I I I 1 | France |Donzere-Mondragon| R lAlluvions f l u v i a - |105 10 m3 |Fosses d i n j e c - | P | Preacute | 8 5 m3s |charges I i I j t i l e s (vo ir f i g l 9 ) i j t ion 1 | j jd expl I I I I j j(voir f ig 20) j j j J400000F 1 1 I I I I I I I Ipar an 1 1 1 1 1 1 3 1 I 1 | France |Appoigny 1 R lAlluvions f l u v i a l e s 1180 10 m3 |Bass ins agrave s a b l e | P | Preacute |1000 m3jour | i l i i i j l v o i r f i g 21) j i j | 1 1 I I I I 1 1 1 1 France La Moulle R iCraie fissureacutee Bassins agrave sablei P 1 16IO6 m3an
(voir fig 22) (voir f ig 23) (10000 m2) J
- 118 -
FIGURE 14
PLAN DES OUVRAGES HYDRAULIQUES DE BALTEZERS REPUBLIQUE SOCIALISTE
SOVIETIQUE DE LETTONIE
(SxtnaJJ du Document Q 513^1 )
- 119 -
FIGURE 15
INSTALLATIONS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DEIGULAI REPUBLIQUE SOCIALISTE
SOVIETIQUE DE LITUANIE
Legeiuiuml
1 Puits dexploitation 2 Puits dobservation 3 Station de pompage h Bassin dinfiltration
aglQ23 ^
A VA l
tma
Gravxer
S a b l e
Y777 T e r r e g r a s s e
7 Sab le mecircleacute de t e r r e g r a s s e j
(ExtAaJut du Document Ccedil 513^1 )
bull bull bull
- 120 -
FIGURE 16
COUPE HYDROGEOLOGIQUE DU SITE DE LA HARD (MUTTENZ-BALE)
giicircpositif tjltgtfitrjtun
II l VV95m v -bull bullbullbullbull
bullbull- bullbull -yf---w ^ ltbullraquo bullbull(vs5 bullbull A--raquo-
FIGURE 17
PLAN DE LAMENAGEMENT DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE LA
NAPPE DE LA HARD (MUTTENZ-BALE)
OAcircUE Ccedily Prise en r7ytera
copy_ Station filtrante
(D_ Conduite dteu fiitrio
QFossucircn dinnltrction
_ Puits diuml repreumlso
copy Reacuteservoir deau poiumltUe et stetion de pampago
_ raquo _ l^ tajw _ J I _ 2Ttftipe
ttUTTENZ PHATTELH
leuroxtnaAgravejLi du Document h 2028)
- 121 -
FIGURE 18
PLAN DE SITUATION DE LA NAPPE DE LARVE ET DES OUVRAGES
I Fronlentx 2 Florencs 3 Corouga 4 Vmty (pont) S Veuy (uagravenraquo) 6 Trains
7 SooMnraquo dAnraquo 8 Perly 9 Sorol 10 Veyriat (Franc) il Gcitlard (F) 12 Crochu (F) 13 Veiraquo (F) bull Pulrs -J- PirKgtfnagravegtrraquo
x x
^ f Noppe deacute ^ rAilordonV x+ +
(E-xtnaiA du Document 66189^5)
Echees _ J l C T
lOOm
iroo-iVraquo SOCn-Vs
FIGURE 19
SCHEMA DE LALIMENTATION
ARTIFICIELLE A DONZERE-MONDRAGON
(ampctnaLt du Document h 2028)
m bull bull bull bull bull
- 122 -
FIGURE 20
DISPOSITIF DINJECTION
G r i l l e de f i l t r a t i o n Canal
d a l i m e n t acirc t P u i t s d i n f i l t r a t i o n
Gravier compacteacute bull-v ( 1 0 - 3 0 mm) --- -s
-~ii
Tuyau p e r f o r eacute - - iicirc TE ( D i a m egrave t r e bullbull - ^ -^ 056 m) bullbullbullbullf-_-_-|
bullAlluvions -(profondeurr 8 -18 megravetres)
^S^UMSIumlEATUi-l IMPERMEABLE
lCxtnoJJ du Document Ccedil 513^1)
123 -
FIGURE 21
NAPPE DE LA VALLEE DE LYONNE A APPOIGNY FRANCE
bulllt
Station de pompage - M
JC3 puits raquoP
Prise deau
Bac de deacutecantation
bull
laquo i
laquoiuml bullOi
Pompe de r e p r i s e
bullQtrademdashpieacutezomegravetre No
(ExtAOAgraveA du Document Ccedil 513^1)
FIGURE 22
GRAVELKES bull^IumlOUNKERQUS
bullEAU INDUSTRIELLE i l ] LAC DE BELLEVUE
LILLE
USINE DE FABRICATION DEAU POTABLE DcMOULLE
VALENClHWNHS^raquo
OOUAraquo tk^in y v
(poundxtsi(LUt du Document 6627873) bull bull bull bull
- 124 -
FIGURE 23
COUPE GEOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DAPRES BRGM
20N5 OAV5 lAOJElLE LA -1APPE DE IA CH-OE EST CAPtlVc SOUS IcircE TEfWKJraquo TEariUSH
Surface d la nap4 en mars-avril 1357
la nappa en mai 1072
TABLEAU 5 BIS REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
| PAYS | LOCALISATION | EAU j GEOLOGIE jvOL AQUI | DISPOSITIFS |COLHA jniAIT j PERFORMANCES | PRIX |
j Japon JMenuma | R JDiluvium j |Pu i t s d i n - | P-C | 2 |4 000 m3Jour j j j j t vo i r f i g 24) j j t vo i r f i g 24) j j j e c t i o n I I I i l
j Japon JNiigata 1 R JDiluvium j gt 120 10 5 m3 jPui t s d i n j e c - | P-C j 2 j20000 m3Jour jde r e - j j j t vo i r f i g 25) | j t vo i r f i g 25) j j t ion j j j jv ient j i l i l j j tvo ir f i g 2 5 ) | j j |0 02 $ j j j I I 1 1 1 1 j 1 i3 |
j Japon JHodogaya j U JDiluvium | |Pu i t s d i n j e c - j C | 2 J35 m3h j j i l j j 1 U i o n 1 I i j j i i i l j j tvo ir f i g 26)j j j j j
j RFA IWiesbaden | R JAlluvions f l u - j jflassins |P-C-B j 1 jlOO 10 6 m3an i I j i i j v i a l e s j j tvo ir f i g 27)j j j j j i l i j t v o i r f i g 27) j j j i j j j
| RFA JDortmund j R JAlluvions f l u v i a - j JBassins j P-B j Precirc jlOO 10 6 m3an jde r e - j j | j j t i l e s j j tvo ir f i g 28 ) j j j jv ient j j | | j t vo i r f i g 28) j j 1 i | |entre | j i i l i l i i i i deg gt 0 3 e t i i i i i i i i i i i 0 raquo 0 9 i 1 j I I j 1 i i |Par bull i
RFA Sables de Haltern L Sables profonds e t 108 10 s m3 Bassins Preacute 44 10 6 ngt3an (vo ir f i g 29) a l luv ions de (voir f i g 29)
1 t recouvrement [ I I I l
1 CB lHardham (Sussex) j R jSable-limoneux j |Bass ins j P j Precirc J26OO0 m3jour j j 1 1 I I I I I I I I I
Notations
Eau R raquo= eau de riviegravere U s eaux useacutees
Colmatage P raquo colmatage physique C raquo chimique B - bull bol ialt
Traitement Preacute = preacutetraitement 1 primaire 2 s secondaire
- 125 -
FIGURE 24
PROJET DINJECTION DE MENUNA JAPON
CARTE HYDROGEOLOGIQUE DE LA PLAINE DE KVANTO
Zone d a l i m e n t a t i o n des nappes c a p t i v e s
Zone de c i r c u l a t i o n des eaux douces c a p t i v e s
Zone d e a u x s o u t e r r a i n e s s e m i - c o n n eacute e s
TTTT-
200
Eaux souterraines coloreacutees du groupe de Kazusa Direction principale du courant des eaux douces souterraines
Limite infeacuterieure des deacutepocircts du plio-pleacuteistocegravene du groupe de Kazusz
Aluvions
Roches preacuteshytertiaires
PROFIL GENERALISE AB Groupe Kazusa
(Plio-pleacuteistocegravene)
(ExtnaiA du Document Ccedil 513b1) bull bullbullbullbull bull
- 126 -
FIGURE 25
PROJET DINJECTION DE NIIGATA - JAPON
C a r t e i n d i q u a n t l e m p l a c e m e n t d e s d i s p o s i t i f s d i n s e r t i o n
J D i s p o s i t i f s d i n j e c t i o n
B a s s i n de d eacute c a n t a t i o n
P r o d u i t s c h i m i q u e s p o u r l e t r a i t e shyment
^V^AJi-^r 1^^ 6 ^ e ^ e a u b r u t e
C ugrave-
i l i Vlaquo
I1III
P l a i n e c ocirc t i egrave r e Beacutegions montagneuses
(C-xJjiaUi du Document Ccedil 513U1 ) bull bull bull bull bull bull
- 127 -
FIGURE 26
INSTALLATION DINJECTION DE HODOGAYA
cp Vanne darrecirct ^
Pompe
R eacute s e r v o i r d e a u
G r a v e t t e f i l t r e compacteacute
Figure puit
JAPON
montrant la s dinjection
Tokyo zone m
struc Mo 1
eacutetrop
ture des et 2
olitaicircne
(ExtaaU du ucircocumertf Ccedil 51)^1 ) bull bull
- 128 -
FIGURE 27
POMPAGE DEAUX SOUTERRAINES ARTIFICIELLES A SCHIRSTEIN WIESBADEN
r JD
s u r l e Rhin
copy S t a t i o n de pompage copy P u i t s copy B a s s i n de d eacute c a n t a t i o n copy B a s s i n d i n f i l t r a t i o n copy Leveacutee
VALLEE DU BHIN WIESBADEM REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
lpoundxtAaJJL du Document Ccedil 57J47 )
- 129 -
FIGURE 28
INSTALLATIONS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE DORTMUND
BaBs in de d eacute c a n t a t i o n
P r eacute f i l t r e agrave g r a v i e z
mmmzm Substratum impermeacuteable
YSSSSSS Surfaccedile de la nappe phreacuteatique avant
bullbullbull 1 alimentation artificielle bull Surface de la nappe phreacuteatique apregraves lalimentation artificielle
bdquo+teacirce 1 a Lippeltx
N o t e laquobullmdash iy
Pour approvisionner les villes ~ bullgtegt G-Agrave et les industries on pompe dans la valleacutee de la Ruhr hlO millions de m-2 deau par an dont
320 millraquo de m2 dans lEnvscher 82 mill de m^ dans lu Lippe 6 millraquo de nvi dans la Vupper
et 2 millraquo de m dans la cuvette dEms
VALLEE DE LA RUHR REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
ouvrages hydrauliques
lx+ialt du Document Ccedil 513^1)
Lac artificiel
Bassin draquoinfiltra- puits de
tion pompage
Bassin dinfiltrashytion
I I
Surface pieacutezomeacutetrique avant lalimentation artificielle
Surface pieacutezomeacutetrique apregraves lalimontation artificielle
~
Sables de Haltorn
Carte de la reacutegion
DISPOSITIF DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE HALTERN
REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
Cologne (K51n)
DlaquossEicanrgt
lExtnaAJi du Document Ccedil 513^1 )
- 131 -
TABLEAU 10 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT CONTINENTAL
I PAYS j LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COIJU | TRAIT j PERFORMANCES I PRIX
T USA Peacuteoria (Illinois) R sables et graviers
(voir fig 30) Bassins agrave sable (voir fig 30)
AP Preacute JlO000 m3jour |de re-|vient 10008 FF| jpar rn3
Notations
R = eau de riviegravere P = colmatage physique A = colmatage ducirc aux algues
Preacute = preacutetraitement
FIGURE 30
PLAN ET COUPE DUN BASSIN DINFILTRATION DE PEORIA
Oacsm
mm f^-C^t
i - j laquo m r vsi bullbull bull bullgtraquo bullbullbull gt-r-mdash ~T -- -v bullbull-
JiiC^U-1 vv-------- bull t )- c bullbullsvcbullbull - bull bullbull -bullbull ^Vbullbullbull^bull^iT v^gt^7bull^^T-~----Trrbull^^-^-^-J-C^bullbullbull
Echelles United)
Arriveacutee dcui- Ijriiire
(Existait du Document t 2028)
- 132 -
TABLEAU 11 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
PAYS I I I I I I j LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AOUI | DISPOSITIFS j COLHA
1 1 1 TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
Valleacutee de la Durance (Voir fig 31)
R Alluvions fluvia- gt 800 10 m3 Puits dinjec- P tiles tion
(voir fig 31)
830 1s
I
Notations
R raquo riviegravere P = colmatage physique 1 = traitement primaire
TABLEAU 12 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT ARIDE
| PAYS
USA
| USA
1 | LOCALISATION
Flushing Meadows
1 1
JFresno |(voir fig 33) 1 1 1
EAU
bull
R
1 | GEOLOGIE
Sable grossier et graviers
1
|Alluvions reacutecen-jtes dorigine |granitique 1 1
1 | VOL
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
AQUI 1 | DISPOSITIFS
Bassins (voir fig
1
|Bassins 1 1 1 1
32)
1 |COLMA
PB
1 1 1 1 1 P 1 1 1 1
1 |TRAIT
gt 1 1 | 1 | Preacute 1 1 1 1
1 | PERFORMANCES
35 m3s
1 1
|15 10 m3an 1 1 1 1
1 1 | PRIX j
1 1 1 1 de re- j vient 000432 jpar m3 j
1 i |de re- | jvient j |00142 | jpar m3 | 1 1
Notations
R laquo eau de riviegravere U = eaux useacutees
P =raquo colmatage physique B = colmatage biologique
2 raquo traitement secondaire Preacute = preacutetraitement
bullbullbullbullbulllt
- 133 -
FIGURE 31
BASSE VALLEE DE LA DURANCE - FRANCE
TARASCON
Limi t e s de l a p a r t i e c a p t i v e de l a format ion a q u i f egrave r e ( sous des d eacute p ocirc t s a r g i l e u x s u p e r f i c i e l s )
I n s t a l l a t i o n s d i n j e c t i o n ~^mdash P r o f i l eacute t u d i eacute
ipoundxtncuit du Document Ccedil 513^1 ) bull bull bull bull bull bull
- 134 -
FIGURE 32 SCHEMA DU PROJET DE FLUSHING MEADOWS ^-x
R eacute g u l a t e u r d e p r e s s i o n
A l i m e n t a t i o n
Canal dameneacutee Digue
Bassin V T
IOI JŒ JLIumlL
=r~w5i bd alt
bull
Puits Ndeg bull 1
50
bull -ltgt
bullbull 3-4
5-6
100 megravetres
I
B _
3=
Tuyau de drainage
J^ Puits Est
Puits
FIGURE 32 BIS SYSTEME DES BASSINS DINFILTRATION SUR CHAQUE COTE DU LIT DE LA RIVIERE ET DES PUITS AU CENTRE POUR POMPER LEAU REGENEREE
Lit de la rivi egravere
horizon imperxeacuteable
(poundXpoundACLUgraveL4 du Document Ccedil 6230) bull bull bull bull
- 135 -
FIGURE 33
ZONAL RESPONSE IN WATER TABLE HYDRAULIC HEAD AND WATER QUALITY
AROUND THE CITY OF FRESNO CALIFORNIE
(poundxtnltzijt du Document 6616816)
TABLEAU 13 REALISATION EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TROPICAL
i PAYS
USA
i | LOCALISATION |
St Croix (Virgin Islond)
Notations
EAU
U
| GEOLOGIE
Alluvions (voir fig 33 Bis
1
VOL AQUI DISPOSITIFS
Bassins (voir fig
33 Bis)
1 ICOLMA
1 1 PB
1 1 1
1 | TRAIT
1 1
1 1 1 1
PERFORMANCES
38000 n3jour
1 1 1 PRIX |
[de re- [ vient 05602 [par m3
U = eaux useacutees
P = colmatage physique 8 = colmatage biologique
1 = traitement primaire
- 136 -
FIGURE 33 BIS
GEOLOGY OF THE GOLDEN AND NEGRO BAY RECHARGE SITES
i ^ mdash E i f t t a N laquo y o Bay gt ^ bullbull bull Esurraquo Goldltn Grcraquoraquo bull gt
rtorironiai ugraveiitanc ifti
(poundxtialt du Document 661^931 )
bull bull bull bull bull bull
- 137 -
- INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LA
CONSTITUTION DUNE BARRIEgraveRE HYDRAULIQUE CONTRE LINTRUSION
DEAUX SALEacuteES
1 ) L-Lite deA inAtaHaiJonA
(1
(2
(3
(4
(51
(6
(7
(8
(9
(10]
(11
(12)
Long Island USA
Zandvoort Pays-Bas
Tokushima Japon
Water Factory 21 USA
Palo Alto USA
Burdekin Australie
Kalauoo Hawaiuml USA
Dashte Naz Iran
Tanger Maroc
Telbaulba Tunisie
Sebikotane Seacuteneacutegal
Bas Togo Togo
(F 2028 G 51341 G 17874)
(F 2028 G 51341)
(G 51341)
(G 6212 5603546)
(G 6212)
(F 40332 G 51341)
(G 51341)
(Ground Water Ja-Fe 1977)
(F 2028 G 51341 6600101)
(G 6757)
(G 51341 5600835)
(G 51341)
2) Le tabMeau cL-apieA donne la r eacutepar t i t ion des i n s t a l l a t i ons preacuteceacutedentes suivant l e climat et l e niveau de deacuteveloppement des pays concerneacutes
3) LeA tabteaux 1b agrave 19 donnent pour chaque cas p a r t i c u l i e r de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques carac teacuter is t iques des i n s t a l l a t i o n s correspondantes
Tableaux 14 agrave 16 r eacutea l i s a t ions en pays indus t r i a l i seacute s
Tableaux 17 agrave 19 r eacutea l i sa t ions en pays en voie de deacuteveloppement
- 138 -
- ______^ NIVEAU DE CLIMAT -^CEVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2 ) (3 ) t a b l e a u 14
(4 ) (5 ) t a b l e a u 15
(6) (7) t a b l e a u 16
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
(8) t a b l e a u 17)
(9 ) (10) t a b l e a u 18
(11) (12) t a b l e a u 19
TABLEAU 14 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
C I I I I I I I I I I PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLHA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
1 1 I I I I I 1 1 1 I I I I I I I I I | USA | Bay Park | U |Sable a r g i l e | gt 1200 10 9 m3|Puits d i n j e c - | PCB | 3 |13 agrave 25 1s | | | | Long Is land j | sab le argi leux j | t i o n I I I 1 | | (voir f i g 34) | | ( v o i r f i g 35) | | I I I I I
| Pays-Bas | Zandvoort j R |Plaine l i t t o r a l e | ) 4 5 10 9 m3 jcanaux e t j P j Preacute j 70 10 m3an jde r e -| j | | e t dune | jbass ins | | j | v i en t | | | j (vo ir f i g 36) j j fvo ir f i g 36) j j j |0 245
1 I I I I I I I lFFn3 1 1 1 1 II 1 1 1 II 1 1 1 1 1 1 1
Japon | Tokushima | R |Plaine l i t t o r a l e | |Pu i t s d i n j e c - | P | 2 | 20-25 n3heure | j (vo ir f i g 37) j jdiluvium | j t ion I I I 1 | | |(voir fig 37) | | I I I 1 1 I I I I I I I 1 Notations
R = eaux de riviegravere U = eaux useacutees
P = colmatage physique C = colmatage chimique B = colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux 2 = traitement secondaire 3 = traitement tertiaire
- 139 -
FIGURE 34
LOCATION OF THE BAY ARTIFICIAL-RECHARGE SITE
(C-xtnaAJL du Document Ccedil 5211 )
FIGURE 35
Nord Sud Atlantioue
A r g i l e
^Zdia^) cfe fBe c 0
G r a v i e r
Sable argile sable argileux et limon S a b l e
Roche c o n s o l i d eacute e
lCxtaaJJ- du Document Ccedil 513^1 )
- 140 -
FIGURE 36
NI
n
Limite de la zone s captage
Limite des dunes
i
gt
Mer du Nord Dunes Polder du Lac de Haarlem
urbe ^^y-Lentilles Sables du plexs^ - T tocene ^ ^^aargile
---bullbullbullbull bull-bull-bullbullbullbull ejjgt---gt ltamp ltbull bull v- bullbullbullbull
gt--gtV^
^ampm$^amp^3^amp$^
ZANDV00RT PAYS-BAS
(CxtAaU du Document Ccedil 513^D bull bull bull bull bull
- 141 -
FIGURE 37
Aff l eu remen t s du s u b s t r a t r ocheux
_ _ p r o f o n d e u r du s o c l e rocheux ~ ( c o u r b e de n iveau ) 1ampampampVJ-~- Teneur en Ci s u p eacute r i e u r e agrave
bull Fo rage
copy P u i t s d i n j e c t i o n
TAKASE Deacutepocircts argileux superficiels HATSUMO
icirc l e r
PROJET DINJECTION DE TOKUSHIMA JAPON
fts^ k=eacutepoundagrave amp ^
Tokushima (sur Shikoku)
(6x-tzltzlt du Document Ccedil 513U1 )
- 142 -
FIGURE 38
ORANGE COUNTY CALIFORNIE
bullv KCCU CQ
5Au BtewAepiuo co
raquo _
eiVcZ^iPE- co
0
PIE60 1 l [ IMPERIAL CO i
_ 1 -T-
A i
(CxtacuJ du Document 56035^6)
TABLEAU 15 REALISATIONS EH PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
r 1 i PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE
1 1 1 1 1 1 |VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
Water Factory 21 U Deacutepocircts marins et Californie continentaux mal (voir fig 38) consolideacutes
Puits dinjecj PB 3
(voir fig39)
066 IJI33
USA Palo Alto (voir f ig 40)
U Sables et jgraviers
I Puits dinjecj PB 6 1s
|(voir fig40)| I I
Notations
U = eaux useacutees
colmatage physique colmatage biologique
3 = traitement tertiaire
bull bull bull bull i
- 143 -
FIGURE 39
FLOW SCHEMATIC AND SAMPLING LOCATIONS FOR WATER FACTORY 21
LIQUID PROCES3IWG
C H E M C A L K I T R O S c N RECARSON-I __ _ icirc ACTIVATES bullDiSlNFECIiCV amp j CLARIFICATION j REMCVAL ATCN [ FILTr^siO^I CARBON 0poundMIKERASJZpound7Gricirc
t t fAOSQPPTiCtt
CAP80H 70 HIcircUSr
bull lt
lJCCTtOlaquolaquo wCLLS
bull laquo C Y C L E
PUMraquoS
S0L1DS HANOLING INJECTIONraquo SYSTEM
bull bull bull bull bull bull
- 144 -
FIGURE 40
PLAN 0F GROUNDWATER RECHARGE FACILITY IN THE PALO ALTO BAYLANDS
msmm FRAgraveSCISCOcircI
0 u
El 6k
PALO ALTO
copy
-e-o
LEGEND
EXTRACTION WELL
INJECTION WELL
MONITOft WELL
lpoundyLtnaLt du Document Q 6212)
- 145 -
TABLEAU 16 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TROPICAL
1 f~^ 1 1 1 1 PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |THAIT j PERFORMANCES | PRIX
Australie Delta du Burdekin Delta avec 345 109 m3 Trancheacutees agrave Preacute (voir fig 41)
-h i
JKalauao Hawaiuml
deacutepocircts alluviaux
I I I I
sable (voir fig41
I Bta2) I H
40 agrave 100 106
m3an des in-vestis-jsements 2 106$
USA jcocircne volcanique 4800 10 in3 Retenue deau (basalte) (voir fig43) (voir fig 43)
120000 m3jour
Notations
R = eaux de riviegravere
P w colmatage physique
Preacute = preacutetraitement
FIGURE 41
CARTE GENERALE
bull Ui KlaquoraquokM
(ExtzaLt du Document Q 513^1 )
- 146 -
FIGURE 42
LOCALITIES OF RECHARGE TRENCHES IN BURDEKIN DELTA
FIGURE 43
TYPICAL CROSS SECTION OF A TRENCH
IpoundxtnaAgraveJbi du Document h U0332)
- 147 -
FIGURE 44
COUPE SCHEMATIQUE MONTRANT LES SOURCES DEAU DE HONOLULU
P u i t s d e K a l a u a o H a w a i i E t a t s - U n i s d A m eacute r i n u e
E c h e l l e
-2snmdash P r eacute c i p i t a t i o n (rrr)
- laquo laquo - - L i g n e s d e n i v e a u p i eacute z o m eacute t r i q u e ( c m )
(SxiAaJJ du Document Ccedil 513^1 )
- 148 -
TABLEAU 17 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TEMPERE
1 PAYS | LOCALISATION
j r
GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COLHA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
Iran iDashte Naz | N |Sables | jtvoir f ig 45) bull j jtvoir f ig 46) j
I I I I
|Puits din- j jjection j |(voir f ig 47) |
|200 1s I I
N = eau de nappe
FIGURE 45
DASHTE-NAZ FARM AREA
V--
I R A Q
S A U 0 1 A R A 8 I A
MIOOLE EAST AREA
(poundxpoundnaUt4 de VattLcAe do OS W-LLLLaniA pcuiu darvi Qiound Wateji Qa-Fe 1977)
- 149 -
FIGURE 47
CROSS SECTION OF TYPICAL INJECTION WELL
FIGURE 46
RELATION BETWE FRESH AND SALINATED
AQUIFERS IN DASHTE-NAZ
CAS-OH I f A
-bull C -r- ~ - = S ^ trade j f - iuml x bull bull 0 L
_ _ - ^ Fgtistoi cdHgtjkta wi(raquo gtlaquo-raquoai
fx-6iltxiXltJ de VantXcle de pound)poundbull WLilLami paMu dan Ccediliound Wateji Ccedila-Fe 1977 )
bull bull bull bull bull bull
- 1 5 0 -
CARTE GEOLOGIQUE DU CHARF-EL-AKAB
Echelle - ltm
QUATERNAIRE
Allumions
1 I Sable Je couverture
~gt---iuml 1 Sable de phje
1degdegdeg1 Gregraves marin
ANTEQUATERNAIRE
- j Gregraves lortonhn
bullpound3 Gregraves 1 vmucirc Arjiitesj
F-^- Marnes eacuteocegravenes
ugravediens
Mcrres schisteuses secircnonicircennss
bullif- ocircondacss dexploitation t Fesseacutes dabsorption
copy Pieacutezomtlrts G Diachse dinjection
evccedilraquo V^=gt-iuml
EXHAURE ET REALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE LA NAPPE DE
CHARF-EL-AKAB (TANGER)
SCHEMA DE PRINCIPE
(poundxJyiaUA du Document 6600101 ) bullbullbullbullbullbull
- 151
TABLEAU 16 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT MEDITERRANEEN
1 | PAYS
1 1 1 Maroc 1 1 1 1 1 Tunisie 1 1
1 | LOCALISATION
1 1 |Tanger 1 1 |Telboulba 1 1
1 | EAU
1 B 1 1 I 1 1 F 1 1
1 1 | GEOLOGIE | VOL
I 1 1 1 s ICuvette littorale|6 10 Iseacutedimentaire | |(voir fig 48) | | 1 i |Sables fins avec | (couches dargile | i i
AQUI
m3
1 1 | DISPOSITIFS |
1 1 1 |Fosses din- | Ifiltration | |(voir fig48)|
| i 1 i |Pults din- | Ijection | 1 1
COLMA
P
P
1 | TRAIT
I 1 1 1 1 1
1 1-2 1 1
1 | PERFORMANCES
I
1 |106 m3an 1 1 1 1 -|05 10deg ngt3an 1 1
1 1 1 PRIX | 1 1 t 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1
Notations R = eau de riviegravere
P = colmatage physique
1 = traitement primaire 2 = traitement secondaire
TABLEAU 19 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TROPICAL
1 1 1 1 | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COLMA |TRAIT PAYS | LOCALISATION | EAU GEOLOGIE PERFORMANCES | PRIX
Seacuteneacutegal | Sebikotane IRoches carbona- 6010 m3 jRetenue |teacutees karstiques | j(voir fig4SIuml| |(voir fig 49) j | |
+ -+- 4-I
1depandage j
34 10 n3an
Togo Bassin du Bas Togo
Sables dunaires (voir fig SO)
gt 1 4 1 0 S m3 jTerrains 5 6 10 m3an
Notation
R = Eau de r i v i egrave r e
- 152 -
FIGURE 49
ECORCHE DU COMPARTIMENT DE SEBIKOTANE
ECORCHE DU COMPARTIMENT
DE SEBIKOTANE
Rosine infeacuterieur supposa en levraquoJ
i JIumlAMirretir
F N Cad m rcreujf
i rjJ 5AAV t 7srracirces
iKf[^|rT bull | ^T7^WL T Icirc j-r-- r- i - F
jt|l-k bull i T i ^ ^ J iiuml S t e k y X MaUr Guey
(poundxtaU du Document 5600835)
- 153 -
FIGURE 50
PLAINES LITTORALES DU TOGO
Limi te des p eacute n eacute t r a t i o n s UJJJplusmn-LLL d e a u s d e mer ^o
tf C o u r b e s de n i v e a u de l a pound I iuml m i t e iuml h f eacute r i e u r e de l a q u i - ^ bull bull
f egrave r e du c o n t i n e n t a l t e r m i n a l v
E a u de ui(
Oceacutean o
P r o f i l
C o n t i n e n t a l t e r m i n a l
( ^S ta t ion de pompage) T a b l i g b o
Eaux
S-ogt6 W ^
(poundxfrialpound du Document Ccedil 513^1) bull bull bull bull
- 154 -
D - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF
LEacutePURATION NATURELLE DES EAUX PAR PASSAGE DANS LE SOL
1 ) Lutte deA inAtaLlampLLorvi
(1) Bertrange France
(2) Blagnac France
(3) Dangeacute - St Romain France
(4) Ginasservis France
(5) Nancy France
(6) Croissy France
(7) Karlskoga Suegravede
(8) Goteborg Suegravede
(S) Port Leucate France
(10) Boulder USA
(G 2264 bis)
(G 2264 bis)
(G 2264 bis)
(5605250)
(F 2028)
(G 51341 G 3663)
(G 51341 F 2028)
(G 51341 F 2028)
(G 7221)
(G 1681519)
2) Le tabZeau cx-de440uA donne la reacutepartition des installations preacuteceacutedentes suivant le climat et le niveau de deacuteveloppement des pays concerneacutes
mdashbullmdash-___ NIVEAU DE CLIMAT -^DEVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) Tableaux 20 et 20 bis
(S) Tableau 21
(10) Tableau 22
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
bullbullbullbullbullbull
- 155 -
NB Toutes les installations reacutepertorieacutees ont eacuteteacute construites dans des pays industrialiseacutes Ceci montre bien que face dune part agrave laugmentation des besoins en eau et face dautre partagrave limportance de la quantiteacute deaux useacutees rejeteacutees lalimentation artificielle apparait comme eacutetant un moyen de gestion bien approprieacute
N
3) LampA tableaux 20 agrave 22 donnent pour chaque cas particulier de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
TABLEAU 20 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
| PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE j VOL AQUI j DISPOSITIFS | COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
France Bertrange R Alluvions gros- bullBassins agrave PB Preacute 800 m3jour bull 1siegraveres bull bullsable j j Jenviron j
(sables et gra- i itvoir fig51)
1 I I vieuro r s) | i 1 1 I 1
j France 1 Blagnac 1 R JAlluvions gros- | iBassins agrave j PB j Preacute |800 m3jour j | 1 1 Isiegraveres 1 Isable | j lenviron i j j I ((sables et gra- | |(voir figbllj j j j 1 1 I I viers) 1 1 I I I I
France Dangeacute Saint R Alluvions gros- Bassirs agrave PB Preacute 800 n3jour
Romain siegraveres isable [ [environ
(sables et gra- (voir fig51)
r 1 v i e r s ) bull I
j France | Ginasservis j U | 1 |Lagune j PB | 3 |50 m3heure j 1 I (Var) | | 1 Kvoir fig52)| | j |
France Nancy R Alluvions bull Bassins p Preacute 100000 m3j
(voir fig53)
| France j Croissy j R |Craie fissureacutee | |Bassins j PB j 1 |3010 m3an jde revient
| | (voir fig 54) | |sous alluvions | |(voir fig55lj | j |0062 par
1 1 1 |(voir fig54) | | I I I I m3
j | I l 1 9 1 I j I i Suegravede Karlskogo R Alluvions (sables 2 10 m3 Bassins agrave 1 15000 mSjour
(voir fig 56) [et graviers) [ [sable [ [ J J
(voir fig 56) (voir fig56)] j
Notations
R = eaux de riviegravere
U = eaux useacutees
P = colmatage physique
B ~ colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux 1 = traitement primaire 3 = traitement tertiaire
bullbullbullbullbullbull
- 156 -
FIGURE 51
Pt eacute iome t r cm
4 3
4 2 Stiagravettrotum de cateotres marneux tm peu permtobtn ^ -IMPLANTATION -
EcheteViOOO
SP I I I I I I I I I t I rr BOMilt 4raquoJtrotlaquoii
1gtIuml I I M J I I I M I A B
bull Fore 9 bull tf rlaquopi i
laquoraquooo l _ 1 2 0 O
J-raquoraquo
lLxtnaiA du Document Ccedil 226k b-Li)
FIG-52
T iu i teumlu ien t d eacutepuiut iou degraves fcJUii Utgteacutees Urbaines
en vus de Leur recyclage pour la consommation
Scheacutema deprincipe de l installation pilote de GINASSERV1S
ChXraquot olaquoJraquolaquolraquoraquo Otcf lntr iictgtpiraquolraquoraquo
v bull T R A I T E M E N T PRIMAIRE laquot SECONDAIRE
TRAI1EHENT TERTIAIRE
ur
raquo ^ ^ ~ i
C3 J ya amdashraquo f
^ mdash - feu eraquor gtbull bull bull bull bull bull
LACUNE dlaquo r i mj action
(poundxUaU du Document 5605250
- 157 -
FIGURE 53
SCHEMAS EN PLAN ET EN COUPE DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE DE LA NAPPE
DE LA MOSELLE A MESSEIN (NANCY)
MoseUe
vers trai
Barrage
25-3 Om | 25-30trade
gt^ |2a3nraquo
f Galerie L J captante
77777777-7777777 Subslratum impermeacuteable
(LxJjiaAgraveJ du Document h 2028)
FIGURE 54
NAPPE SOUTERRAINE DE LA VALLEE DE LA SEINE A CROISSY (FRANCE)
S e i n e Deacutecanteurs
U
P r i s e d eau
F i l t r e s agrave s a b l e
B a s s i n S t a t x o n r _ V e r s l e d m f i l - de _ reseau de t r a t x o n pompage l - d i e t r - i -
1 bution
Craie f i s s u r eacute e
(ExtAcujt du Document Q 513^1 )
- 158 -
FIGURE 55
Usine du PECQ
Prise deau de CROISSY
Chatou 9
bull bull lt - - bull lt iuml gt
FORAGES SLEE bull FORAGES fslJFTl
coupe des terrains suivant A B
a Meuliegraveres e Calcaire grossier b Sables du Stampien f Argiles et sables du Sparnacien c Gases vertes du Sarncisien g Craie blanche Seacutenonienne d Marnes et caillasses h Sables et graviers
(6xtAalt du Document Ccedil 3663)
- 159 -
RESERVOIR DEAU SOUTERRAINE DE KARLSKOGA SUEDE
Carte de l a reacuteg ion
bull w
(ExtnaLt du Document Ccedil 513^1 )
FIGURE 56
SCHEMA DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE A KARLSKOGA
(Extnatt du Document t 2028)
- 160 -
TABLEAU 20 BIS INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
1 1 I LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI
1 1 1 r~ DISPOSITIFS | COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PI
PAYS
Suegravede | Goteborg I I
R |AlIuvlons (sables | jet graviers) | j(voir fig 57) |
Bassins | (voir fig 57) j
| 1 |12000 m3jour I I
Notations
R = eaux de riviegravere
1 = traitement primaire
FIGURE 57
SCHEMA DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE A GOTEBORG
Bass in d raquo i n j e c t i o n
Nivlaquo p i eacute z on eacute triccedilju^
v v v V
vSocle cristallin
n M bull
(Cxtnaijt du Document Q 513^1 )
bull
NW Echelle horizontale 1500
PZ5
488 529
590 622-6 28
249-250 HV
360-364-k
482-484
Golel dorgile humifecircre 03cm + golels oxydes
602
690
775-784 810
Lentille dorgile humifecircre 02cm ggft
l ^ g S S J Forte dodeur H2 S 75 926 944
10-1018
1086 bull
1168-12-
1540 L-J
w
Argile humifecircre sableuse
Argile sableuse humifecircre oxydotion ferrique 10
Argile sableuse humifecircre
Deacutebris de- vecircgeacutetoux 10 Traces oxydation 1
Sable tourbeux Deacutebris de bois Soble fin tourbeux
Sable fin tourbeux
Amas de soble argileux humifecircre Soble partiellement tourbeux
054 bullbullbull 089-071
240
354-360
425-428
517
610
9 936
arc
515
Lentille dorgile tourbeuse 1cm Toches doxyde ferrique
Golel dorgile sableuse
Galets dargile sableuse brun-rouge 01 cm Toches humifegraveres Bois en deacutecomposition Soble ovec oxyde ferrique 20 Soble humifecircre H2S Soble humifecircre ovec racines
LEacuteGENDE
] Soble grossier moyen
Soble fin
FIGURE 59 PORT LEUCATE
PLAN DE SITUATION DE LA DUNE DE LA CORREGE
Echelle M 15 000
bullbullbullv Zoneeacutequipeacutee pour l i r r i g a t i o n acirc p a r t i r des ef f luents en 1980
Zone basse planteacutee (+ 2 NGF)
Conduite 0 400
Bassins d i n f i l t r a t ( 1981)
Zone haute non anteacutee (+7NG
M E R bullbull M E D I T E R R A N E E
- 163 -
TABLEAU 21 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
j VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX PAYS LOCALISATION EAU j GEOLOGIE
] 1 h Port Leucate U Dunes cStiegraveres
(voir fig 58) Bassins din- PB filtration (voir fig 59)
Preacute 1500 m3Jour
Notations
U = eaux useacutees P = colmatage physique B = colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux
TABLEAU 22 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT SEMI-ARIDE
i 1 r | LOCALISATION | EAU |
PAYS GEOLOGIE VOL AQUI 1 1 1
DISPOSITIFS ICOLMA |TRAIT | PERFORMANCES
1 1mdash4 PRIX
SA Boulder (Colorado)
I bdquo I U jAlluvions (sables et graviers)
Bassins din- j PB filtration
I entre 50000 e t ( f ig 60 ) 200000 m3an
Notations
U = eaux useacutees P = colmatage physique B = colmatage biologique 2 raquo traitement secondaire
bullbullbullbullbullraquo
FIGURE 60
SCHEMATIC 0F BOULDER WASTEWATER TREATMENT PLANT
M
Flow Prlmagravery Diversion Clarifiers
Iteadworks Oox
r L
Trfckling Ti t ters
Secondary Clarifiers Chlori nation
City Collection
System
V
Grit to Land Disposai
Site
Kl
bulla
o a v
Infiltration-Percolation Basins
1 mdash lt To Land
~ Disposai Site
Sludge Vacuum Holding Filters Tanks
(ExtnaU du Document Q 1681519)
- 165 -
L I S T E B I B L I O G R A P H I Q U E
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F 3091
F 40332
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F 44521 agrave 4 Artificial groundwater recharge International Symposium - Research results and practical applic Dortmund 1979 Publication 1982 1500 pages environ
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Plaquette de preacutesentation de linstallation de recharge artificielle de Croissy SLEE sd 16 pages
G 51341 Emmagasinement souterrain des eaux et recharge artificielle Ressources NaturellesSeacuterie Eau ONU ndeg2 1977 307 pages
bullbullbullbullbullbull
- 166 -
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G 6212
G 6230
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C O N C L U S I O N
- 171 -
La consommation croissante deau dans tous les paus conduit parfois agrave une surexshyploitation des ressources naturelles le manque deau dans certains paus en deacuteveloppement et la po-Llution de leau dans les paus Industrialiseacutes ont fait que les aestlonnaLnes de leau ont eacutetudieacute toutes les possibiliteacutes de conserver leau quantitativement et qualitativement
Lalimentation artificielle des nappes paiait ecirctie une solution judicieuse agrave ces problegravemes de ressource en eau
Tout au long de cette eacutetude on a miA en eacutevidence les questions techniques et eacuteconomiques
meacutethodes dinflltratlon qualiteacute de leau agrave infecter colmatage de la one dinfiltration coucirct des tiavaux coucirct dexploitation
De nombreux exemples pais tant dans les paus deacuteveloppeacutes que dans les paus du tiers monde aussi bien en climat humide quen gone aiide ou senti aride ont permis de mettre en eacutevidence les avantages et les inconveacutenients de cette techshynique Un bilan eacuteconomique montre que dans de nombreux cas la reacuteallmentatlon artificielle des nappes peut ecirctre consideacutereacutee comme un dispositif efficace dans la gestion de leau dun paus
Cette synthegravese montre aussi le soin quil faut apporter aux eacutetudes preacutealables pour ne pas se heurter agrave de giaves pnoblemes en cours dexploitation
Un autre enseignement tireacute de la lecture des documents est le fait que chaque cas est unique leacutetude dexemples similaires est eacutevidemment Importante mais elle ne leacutesoud pas tous les problegravemes 31 faut en particulier une eacutetude hudiogeacuteologishyque seacuterieuse de la jone
Laction eacutepuratrlce des sols ameacuteliore grandement la qualiteacute de leau ma-ls ce nest pas une seacutecuriteacute suffisante et dans le cas de lutilisation dune eau infiltreacutee pour la consommation animale ou humaine il est neacutecessaire de proceacuteder agrave des controcircles et eacuteventuellement agrave des traitements
La reacutealimentation des nappes permet laugmentation de la quantiteacute deau disponible et en ameacuteliore souvent la qualiteacute cest donc un proceacutedeacute inteacuteressant pour les ones arides et seml arides car leacutevaporatlon Intervient moins que pour un reacuteservoLr deau agrave ciel ouvert 01 est aussi avantageux pour les paus deacutevelopshypeacutes puisquil permet de deacutevelopper la ressource en eau tout en assurant une certaine eacutepuration des eaux brutes ou useacutees que lon infiltre
AMELIORATION DE LA RESSOURCE EN EAU
LA REALIMEIMTATION DES NAPPES
ReacutealUeacutee pan h FOLDOOK
LBRAY NiumlrrNArc^AL IcircIEFEIEMCE CE^YKE FC rj bull vyv VVAIuml IS SUY A i v i - r-bullbullbullbull bull bullbullbull v
trade-- 65 7 L0 Z |2-Z 8SfHPO
- 3 -
S O M M A I R E
INTRODUCTION bull
s
CHAPITRE I LES EAUX DE RECHARGE
A- - RECHARGE PAR EAUX DE RIVIERE 13
7 ) Remarques) pjieacutetlmlnaLnes 13 2) Eaux destineacutees agrave ecircJyie infJLLtneeA danst desi basisilnss 13 3 ) Eaux desitlneacuteesi agrave l InsLecllon 15
B - RECHARGE PAR EAUX USEES 15
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE 19
CHAPITRE II HYDROGEacuteOLOGIE
A - L EAU DANS LE SOL 23
1 ) Rappel de notions geacuteneacutenatesi d hudnogeacuteologAgrave-e 23 2) Reacutepartition de 1eau danst le ssol 25 3 ) Bilan dune nappe 27 k ) CaAacJLeAlsiatAon desi unlleacutesi aeoXogAauess favorables pour
ta iechange artificielle de nappe 28
B - PHYSIQUE DUNE OPERATION DE RECHARGE 30
1 ) Cao desi basisiisisi dInfiltration 30 2) CasS deA puistsi d InsLectlon 31
C - METHODES DINVESTIGATION DES PARAMETRES DUNE OPERATION DE RECHARGE ARTIFICIELLE 32
1 ) hesiUAe de ta conductlvlsteacute kydaautAque ou permeacuteabiliteacute au sjensi de ucircarcu (eacutecoulement ratureacute) 32
2) hesiute de ta conductlvlsteacute hydraulique verticale I eacutecoulement non stature) 32
3) flesture de ta tszansynisi^lvlleacute et du coefftcAent d emmagaotnement 32
U ) Dtmensilonsi et structure de laqulfeacutere 32 5) eacutetude de leacutecoulement 33
D - POUVOIR EPURATEUR DU SOL 33
1 ) deacutetention desi matiegraveres) en iustpenstlon 33 2) Reacutetention desi aermeA pathogegravenes 34 3 ) eacutelimination du carbone organique 36 U) Reacutetention desi eacuteleacutements traces) 37 5) Reacutetention des) stelsi stolublesi 37 6 ) Reacutetention de lajote 37
bull bull bull bull bull bull
- 4 -
7 ) fieacute tention du pho^ptiote 35 8) Exemples - Compaiaugraveton de iultitemesi de lechasige
anjtipclelle (puitA dInfection el baAAinsi dlAcircfJJJUiatLon) 38 9 ) ConcMviAon 39
bull E - CONCLUSIONS GENERALES 41 bull N
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE 43
CHAPITRE III DISPOSITIFS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE
NAPPE SOUTERRAINE
A - DISPOSITIFS DbullINFILTRATION 49
I - CONDITIONS GENERALES DbullUTILISATION 49
I I - PRINCIPE GENERAL DE FONCTIONNEMENT CAS DUN BASSIN 49 7 ) TioceA4uAgrave complet de 1 Inclination psiovoquee 49 2) Appanltlon dune couche colmatante agrave la -oun^ace du AO pendant
la yiubmeA4ion 50
I I I - LES DISPOSITIFS D bull INFILTRATION 52 ) Le baAyiifiA d hx^ilinallon 52 2) Lesi fLosisieacute^ le canaux leA LoMeA 57 3 ) LLLi de ilvlegravene ameacutenageacutesi 57 4 ) poundpandage sioutesuialn pan leacutesieau de analnA 59 5) fwubi pUtnant 60
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINFILTRATION 60 1 ) Colmatage pan deacuteAoiumlaanlAatlon de -la poio^Lleacute du AO 61 2) Colmatage pan bouchage deA poieA du AO 61
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE GESTION DES DISPOSITIFS DINFILTRATION 64
1 ) fteacuteihodeA penmeiAant de neacutedulne -Le colmatage 64 2) CcedileAtlon deA dlApoA-itlpi d IniLugraveOialion 64
B - DISPOSITIFS DINJECTION 66
I - CONDITIONS GENERALES DE FONCTIONNEMENT 66
I I - PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES PUITS DINJECTION 67
I I I - LES PUITS Dbull INJECTION 67 1 ) ConAtnuctlon 67 2) Ameneacutee de 1 eau dan le pulAgraveA 69 3 ) Taux d injectlon 69
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINJECTION 70 1 ) fioceAAUA meacutecanAgraveaueA 71 2) fiocesiiuA chlmlqueA 71 3 ) TiocesiiUsi bioloalqueA 71
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE ET GESTION DES DISPOSITIFS DINJECTION 72 ) (AeacutethodeA poun la teacuteduction du colmatage 72 2) CcedileAtlon deA puLampi dinfection 75
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE 79
bull bull bull bull bull bull
- 5 -
CHAPITRE IV DONNEacuteES EacuteCONOMIQUES DUNE OPEacuteRATION DALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE NAPPE SOUTERRAINE
A - REVENUS APPORTES PAR UNE OPERATION DE RECHARGE 83
1 iumllevenu4 directs 83 2) llevenusi induuiectA 83
B - COUTS DUNE OPERATION DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE NAPPE 84
7 ) Coucirct delti eacutetude 84 2) Travaux de conAtAJUction 84 3 ) F0nctj0nnemejvt et entretien 88 4 ) Coucirct gAobal 88
C - ETUDE DE LOPPORTUNITE ECONOMIQUE DUNE OPERATION DE RECHARGE ARTIFICIELLE - COMPARAISON AVEC DAUTRES METHODES DE MISE EN VALEUR DES RESSOURCES EN EAU 92
1) Comparaison entne un baA^in dinfLLltnation et un puitgti dinjectJon 92 2) CompaiaLion entre une ivitattation de yiechaAae aAcirctipoundiciette
et une uniteacute de traitement deA eaux 92 3) Comparaison entre une isusta-Uation de siecharae anttfLicietle
et une adduction d eau 93 k) Campatoison entre te stockage de surface et te stockage
souterrain 95
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE 97
CHAPITRE V - LES INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE DE
NAPPE DANS LE MONDE
A - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LE STOCKAGE D EAU 105
B - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LE SOUTIEN DUNE NAPPE DEAU SOUTERRAINE 116
C - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LA CONSTITUTION DUNE BARRIERE HYDRAULIQUE CONTRE LINTRUSION DEAUX SALEES 137
D - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LEPURATION NATURELLE DES EAUX PAR PASSAGE DANS LE SOL 154
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE 165
CONCLUSiON 171
I N T R O D U C T I O N
- s -
Face aux beAoinA en eau AWXA ceAAe gAandlAAanlA -Le concept de rechange antljtl-clelie deA napper yiouteMAatneyi appanalt comme eacutetant un mouen epoundpoundtcace deacutetabliA une meLlieune gestion deA sieAAOUAceA en eau
poundn ejLfcet te objectlpoundA viseacuteA pan une rechange antifciclette de nappe peuvent ecirctie mioLtipleA
- neAtaunation dune nappe Ausiexplotteacutee - Atockage deau en vue dune utiliAotlon ulteacuterieure - eacutepuration naturelle de eaux uAeacuteeA pan te AOI - barriegravere hudnaullque contre ta pnogreAAion deA eaux AaleacuteeA notamment dorigine
marine en exploitation cocirctlegravere - reacutegularisation thermique deA eaux dun circuit de repioidlAAement - Atockage deacutenergie AOUA fLonme deau chaude
Remanque teA deux dernier A pointA fLalAont intervenir teA capaclteacuteA thermlqueA du AOI (diffjjAlon emmagaAinement) ne Aont poA tralteacuteA danA cette eacutetude
poundn contnecaAAant te deacuteficit en eau dorigine Aouternalne ta recharge anttfl-cteLie apporte teA beacuteneacutefices Aulvants
- mise en valeur deA tenjteA pan augmentation deA disponlbLLiteacuteA en eau (notamment pendant teA peacuteriodes de AeacutecheAeAAe en payA Aeml-arlde et aride)
- maintien de ta vte veacutegeacutetate agrave ta Aurface du Aot en Aoutenant te ntveau de ta nappe - expanAlon humaine et industrielle de reacutegion jusqu atonA geacuteneacuteeA pan te manque
deau
LeA dispoAltlfA de recharge artificielle Aont principalement de deux tupes
infiltration danA deA baAAJnA ou eacutepandage Auperflclei teau pencole agrave tnaverA ta jone non Aatunee du Aot avant datteindre ta nappe Cette technique peut Ae pratiquer preAque AOUA touA teA ctimatA agrave condition cependant que cetul-cl ne Aolt paA agrave pluviomeacutetrie tnop eacuteleveacutee et dautant mieux A le climat eAt anlde ou Aeml-anide fan allteunA le AOI doiX avoir ceAtalneA caracteacuteristiques que nouA pneacuteclAeAonA
Lavantage pnlnclpal deA baAAins eAt de pouvoln recevoir deA eaux quasi-brutes en effet pan paAAoge danA le AOI teA eaux de nechange Aubi-AAent une eacutepuration naturelAgravee pratiquement totale
On^ection danA deA puitA leau eAt directement ameneacutee au niveau de ta nappe Ce pnoceacutedeacute eAt notamment utiAgravelseacute lonAqu il exlAte une couche impenmeacuteabte entre la Aurface du AOI et la nappe Laction eacutepwiatAlce du AOI Intervenant peu poui leA eaux dinfection le tnaltement de ceileA-ct doit ecirctre pliiA eacutelaboreacute que danA le CŒA de baAAinA
Le choix dun pnoceacutedeacute deacutepend de plusleiuiA paramegravetres dont leA pnlnclpaux Aont donc
- leA caracteacuterlAtlques hgdrogeacuteologiques du AOI - la qualiteacute deA eaux de nechange et leun compatibiliteacute vis-agrave-vis deA eaux natlveA
du gisement
bull bull bull bull bull bull
- 10 -
poundnpji ta zieacuteuA^lte dune opeacuteration de iechange eAt dAgraveJiectement Jjee au pheacutenomegravene de co-Lmatage qui tend agrave pietneA linpJJytation de -Leau de lechajige danA teA baAA-inA ou teA puLtA LeA oiLgineA du pheacutenomegravene de coMnatage Aont ta OUAAAgrave dAveA4est phuAiqueA chirniqueA bLoiogAjQjjeA NOUA LampnonA un LnventaJuie desi lemegravedeA contsie -Le colmatage malA -il jLaut deacutejagrave AOutigneA que chaque opeacuteration de Jiechaige eAt un CJXA paAtLcutLeA et que AeuAgraveA deA eAAaAgraveA agrave long ternie et in Aitu permettent den deacutegagent leA paAametAeA
- CHAPITRE I -
L E S E A U X DE R E C H A R G E
- 13 -
Avant dexposer lorigine des eaux de recharge et les traitements eacuteventuels que lon doit leur faire subir il serait utile dintroduire la notion de compatibishyliteacute entre les eaux de recharge et les eaux natives du gisement On peut deacutefinir trois domaines de compatibiliteacute physique chimique et biologique
compatibiliteacute physique elle concerne le pH la teneur en matiegraveres en suspension ou MES
compatibiliteacute chimique elle concerne laction des gaz dissous la teneur en MES en fer en manganegravese en calcium en magneacutesium en silice ainsi que la dureteacute de 1eau
compatibiliteacute biologique elle concerne la preacutesence de pathogegravenes susceptibles de polluer les eaux souterraines
Les traitements eacuteventuels des eaux de recharge visent agrave proteacuteger les eaux du gisement vis-agrave-vis de toute pollution pouvant entraicircner une deacutegradation irreacutevershysible de sa qualiteacute
A - RECHARGE PAR EAUX DE RIVIEgraveRE
1 ) RomanqueA piltLLLmJjriCLuiltZA
a) Lanalyse quantitative de la recharge naturelle de la nappe alluviale par la riviegravere elle-mecircme est essentielle pour pouvoir juger de lefficaciteacute dune recharge artificielle En effet cette analyse permet de deacuteterminer les deacutebits reacuteellement utiles parla recharge artificielle dun aquifegravere donneacute
b) Lanalyse qualitative des eaux de riviegravere permet den connaicirctre le degreacute de polshylution ainsi que la teneur en MES Il faut remarquer que ces deux facteurs peushyvent ecirctre directement influenceacutes par le reacutegime de la riviegravere elle-mecircme Ainsi
en peacuteriode deacutetiage la pollution des eaux peut ecirctre plus importante quagrave lorshydinaire
en peacuteriode de crue un transport solide important peut apparaicirctre augmentant du mecircme coup la teneur en MES (F 2028)
Les eacutetudes en vue dune recharge artificielle par des eaux de riviegravere doivent donc se faire sur une large plage de valeurs des deacutebits
La pollution et la teneur en MES jouant un rocircle tregraves important vis-agrave-vis du pheacutenomegravene de colmatage le pompage en riviegravere peut donc ecirctre intermittent ou conshytinu suivant les toleacuterances admises pour la pollution et la teneur en MES des eaux de recharge
2) Eaux dltZAtinecirceA agrave ampOie jjipoundJJJyieacuteesgt dan dzA baj4inA (F 2518 F 3469)
Suivant le degreacute de pollution et la teneur en MES de la riviegravere les eaux peuvent subir les traitement suivants
- 14 -
preacute-traitement deacutegrillage suivi dune simple deacutecantation Cest le cas des oueds et des cours deau ne preacutesentant pas de pollution notable
NB les anciennes sabliegraveres se preacutesentent comme eacutetant dexcellents bassins de deacutecantation
traitement primaire en station injection de coagulants deacutecantation et filtra-tion sur sable pour reacuteduire la teneur en MES et la demande biologique en oxygegravene des eaux
Exemple
Croissy (eau de Seine) - la figure 1 donne un scheacutema de linstallation (G 3663)
Moulle (eau de lAa) (6627873 6625917 6627956)
Appoigny(eau de lYonne) (G 1947)
Remarque dans le cas deacutepandage superficiel des eaux de recharge on ne procegravede pas agrave une steacuterilisation lors du traitement En effet la chloration aurait le grand inconveacutenient de deacutetruire dans les bassins laction eacutepuratrice des bacteacuteries diverses qui oxydent et mineacuteralisent les diffeacuterents produits organiques preacutesents dans les eaux (G 3459)
FIGURE 1
EXEMPLE DE CROISSY
(poundxiiaJJ du Document Ccedil 3663)
bull bull bull bull bull
- 15 -
3) Eaux desitlneacuteesi agrave linfection (F 3469 F 2028)
Remarque preacuteliminaire les eaux dinjection dune maniegravere geacuteneacuterale doivent ecirctre deacutebarrasseacutees de toute pollution susceptible dalteacuterer la qualiteacute des eaux du gisement et notamment des matiegraveres toxiques non eacuteliminables par filtration naturelle De plus les eaux dinjection doivent ecirctre chimiquement compatibles avec les eaux du gisement
En geacuteneacuteral en plus dun traitement primaire classique les eaux de riviegraveres desshytineacutees agrave linjection subissent un traitement secondaire plus ou moins eacutelaboreacute en fonction de leur degreacute de pollution Ce traitement vise principalement agrave deacutesaeacuterer leau et agrave la steacuteriliser avant injection
Exemples (F 2028)
En Israeumll (eaux du Lac de Tibeacuteriade)
En Californie (eaux des torrents de la Sierra Nevada)
3 - RECHARGE PAR EAUX USEacuteES
Le niveau de traitement des eaux useacutees destineacutees agrave la recharge artificielle deacutepend tregraves largement de lorigine de celles-ci (domestique ou industrielle) et aussi de la nature des terrains de recharge
Le tableau 1 (extrait de 6604561) rappelle la nature des pollutions en fonction de lorigine des eaux useacutees
Le tableau 2 (G 6501) donne agrave titre indicatif les recommandations du Service de Santeacute de la Californie pour lutilisation agrave des fins de recharge artificielle deaux useacutees
Le tableau 3 (G 6501) montre par des exemples la diversiteacute des traitements que lon peut appliquer suivant les paramegravetres de la recharge
ConcAgravewiioni
Comme nous lavons deacutejagrave souligneacute dans lintroduction chaque opeacuteration de recharshyge doit ecirctre traiteacutee comme un cas particulier Le niveau de traitement requis pour les eaux de recharge en est une preuve Aussi seuls des essais in situ et agrave long terme associeacutes agrave lexpeacuterience du professionnel peuvent deacutefinir les traishytements neacutecessaires des eaux de recharge Cette eacutetape est importante car elle conditionne la rentabiliteacute de lensemble de lopeacuteration de recharge le coucirct du traitement entrant pour une part importante dans le coucirct global (F 2028 G 6501)
bull bull bull bull bull bull
- 16
TABLEAU 1
Sources deaux useacutees
- Eaux useacutees urbaines
non traiteacutees
traiteacutees
fosses septiques
- Eaux useacutees industrielles
eau de refroidissement
industries alimentaires
industrie du papier
industrie chimique et traitement des meacutetaux
industrie du peacutetrole
- Irrigation
- Ruissellement urbain et nettoyage des
- Eau de crues
Types de pollution
composeacutes organiques et mineacuteraux matiegraveres en suspension faibles teneurs en meacutetaux lourds et en toxiques Tregraves forte teneur en DBO Biodeacutegradable ou non deacutegradabie
composeacutes organiques et mineacuteraux faibles teneurs en meacutetaux lourds et en toxiques Substances biodeacutegradables et non deacutegra-dables
surtout des matiegraveres organiques Biodeacuteshygradable
chaleur
composeacutes organiques et matiegraveres en susshypension surtout DBO eacuteleveacute Particuliegraveshyrement biodeacutegradables
composeacutes organiques et mineacuteraux En partie biodeacutegradable Quelques matiegraveres solides organiques en suspension
composeacutes organiques et mineacuteraux y compris des meacutetaux lourds des toxiques et des substances dangereuses Selon le proceacutedeacute certaines substances sont biodeacutegradables
composeacutes organiques biodeacutegradables et non biodeacutegradables surtout Nombreux toxiques et substances dangereuses
deacutechets organiques et mineacuteraux subsshytances nutritives sels de lessivage du sol substances biodeacutegradables ou non biodeacutegradables matiegraveres en suspenshysion
mers composeacutes organiques et mineacuteraux fortes charges en DBO substances nutritives pesticides matiegraveres en suspension en partie biodeacutegradables
composeacutes organiques et mineacuteraux matiegraveres en suspension en partie biodeacutegradables Eminemment variable selon lutilisation du sol
(tsiaducJUon du tableau 1 eyLtnaJut du Document 66OU561 )
bull bull bull bull bull
17 -
TABLEAU 2
NIVEAUX DE TRAITEMENT RECOMMANDES POUR LES EAUX USEES EPUREES
UTILISEES A LA RECHARGE DES NAPPES SOUTERRAINES
1
2
3
t
5
6
7
par eacutepandage superficiel
Veacuterification de linexistence de deacutecharges deffluent industriels toxiques dans les eaux useacutees utiliseacutees
Oxydation biologique normale (traitement secondaire)
Adsorption sur charbon actif (temps de contact 30 mn demande chimique doxygegravene reacutesiduelle moins de 5 mg1)
Epandage avec percolation de leffluent dans la zone aeacuterobie non satureacutee du sol non remanieacutee - profondeur minimale de la nappe 3 megravetres
- une semaine deacutepandage alterneacutee avec 2 semaines dassegravechement
Dilution par une quantiteacute eacutegale deau souterraine naturelle
Leau de recharge doit rester dans la nappe pendant un an avant decirctre extraite
La qualiteacute de leau souterraine doit ecirctre doit ecirctre reacuteguliegraverement surveilleacutee
l
2
3
A
5
6
7
8
9
10
11
12
ou par injection directe
Veacuterification de linexistence de deacutecharges deffluent industriels toxiques dans les eaux useacutees
Oxydation biologique normale (traitement secondaire)
Deacutesinfection correcte (chlorination)
Coagulation-floculation chimique
Deacutecantation
Filtration rapide sur sable
Adsorption sur charbon actif
Deacutemineacuteralisation par osmose inverse
Aeacuteration par aspersion pour leacutelimination des composeacutes organiques volatils
Dilution par une quantiteacute eacutegale deau souterraine naturelle
Leau de recharge doit rester dans la sapps pendant un an avant decirctre extraite
La qualiteacute de leau souterraine doit ecirctre recircguliegravereoent surveilleacutee
(acirc-x-ttalt du Document Ccedil 6501 )
bull bullbullbullbullbull
- 18 -
TABLEAU 3
PRINCIPALES INSTALLATIONS DE RECHARGES DE NAPPE SOUTERRAINES EN CALIFORNIE
UTILISANT LES EAUX USEES EPUREES
Nom de iumla station de reacutecupeacuteration
deaux useacutees San Joseacute Creek (Whittier)
Whittier Narrow
Water Factory 21 (Orange County)
Chino Basin (Ontario)
Palo Alto
Proceacutedeacutes de traitement =
Proceacutedeacutes de traitement
des eaux useacutees
Meacutethode de recharge des
eaux souterraines
Problegraveme agrave
reacutesoudre Deacutebit annuel reacutecupeacutereacute en millions de m-
DP BA CF FR Ch
DP BA CF FR Ch
DP BA CF FR AAeA ACA 01 Ch
DP LB
DPBACFFR Ch Ozonisation
Epandage superficiel
Epandage superficiel
Injection directe
Epandage superficiel
Injection directe
Deacutecantation primaire Boues activeacutees Coagulation floculation Filtration rapide Lits bacteacuteriens Adsoption sur charbon actif
Chloration Aeacuteration par aspersion pour leacutelimination de lamoniaque
DP BA CF FR LB
ACA Ch
AAeA
Reacutealimen-Cation de la nappe soushyterraine
Reacutealimentashytion de la nappe soushyterraine
Barriegravere contre linfiltrashytion deau marine (et reacutealimentashytion)
Reacutealimenta-tion de la nappe soutershyraine
Barriegravere contre linshyfiltration deaux marines
166
87
63
32
23
En ce qui concerne la station Water Factory 21 le traitement primaire et secondaire de leffluent a lieu preacutealablement a la station de traitement du Comteacute dOrange
(CxtAciut du Document Ccedil 6501 )
- 19 -
L I S T E B I B L I O G R A P H I Q U E
F 2028
F 2518
BIZE J BOURGUET L LEMOINE J Lalimentation artificielle des nappes souterraines Ed Masson amp Cie 1972 199 pages
HUISMAN L WOOD WE La filtration lente sur sable OMS Genegraveve 1975 133 pages
F 3469 Health aspects of wastewater recharge Water Information Center New-York 1978 240 pages
G 2264Bis
G 3459
La meacutecanique des fluides et lenvironnement - preacutevision et maicirctrise de la qualiteacute de leau et de lair 14egraveme Journeacutees de lHydraulique Paris Sept 1976 Question 4 les eaux souterraines 48 pages
DEVILLERS G Lalimentation artificielle des nappes souterraines - Exemple de la nappe de Croissy Journeacutees Information Eaux 1976 14 pages
G 3663
G 6212
G 6230
Plaquette de preacutesentation de linstallation de recharge artificielle de Croissy SLEE sd 16 pages
Wastewater reuse for groundwater recharge Symposium Office of Water Recycling Californie 1980 345 pages
Possibiliteacutes deacutepandage des eaux useacutees urbaines Rapport Agence RMC 1979 371 pages
G 6295 BRESSON G Injection dans le sous-sol des effluents traiteacutes agrave la station deacutepuration de la ville de St-Jean-de-Monts Rapport DDA Vendeacutee 1980 74 pages
G 6501 TAKASHI ASANO GHIRELLI R Reacuteutilisation des eaux useacutees pour la recharge des eaux souterraines et lirrigation agricole Confeacuterence OMS Alger 1980 p 1-15
G 7220 BIZE J Recharge artificielle des nappes PNUD Compte-rendu de missionraquo SeptmdashOct 1981 45 pages
bullbullbullbullbullbull
- 20 -
G 7221 Lameacutenagement dinfiltration des eaux useacutees de Port-Leucate Soc Ameacutenag Mixte dEquip et dAmeacutenag de lAude Novembre 1981 45 pages
6604561
6616815
CALLAHAN JT Recycling of fresh water - the management and protection of ground water Tireacute agrave part 16 pages
SCHMIDT CJ CLEMENTS EV SHELTON SP A survey of practices and reacutegulations for reuse of water by ground water recharge JAWWA 1978 70 ndeg 3 p 140-147
6623044
6625917
ASAN0 T GHIRELLI RP WASSERMANN KL Recharge de nappe par eaux useacutees eacutepureacutees JWPCF 1979 51 ndeg 9 24 pages
MARTIN F THEBAULT P Reacutealimentation de nappe par de leau de riviegravere traiteacutee Liaison Cortambert 1980 ndeg 10 p 31-36
6627873
6627956
MARTIN F THEBAULT P Reacutealimentation de nappe agrave lusine de Moulle (Dunkerque) Techniques Eau Assainissement 1981 ndeg 409 p 37-42
MARTIN F Flottation et traitement des boues Eau et Industrie 1981 ndeg 52 p 61-65
CASTANY G Conditions hydrogeacuteologiques de lalimentation artificielle des nappes deau souterraine BRGM 1970
- CHAPITRE I I -
H Y D R O G E O L O G I E
- 23 -
LEAU DANS LE SOL
Rappel de notion geacutenltpoundnaAgraveamp4 dhyccedilugraveiogeacuteologAgravee
La porositeacute la porositeacute dune roche est deacutefinie par le rapport du volume des vides au volume total de la roche
La figure 1 montre les divers types dinterstices et leur relation avec la texshyture du sol
FIGURE 1
Several types of interstices and the relation of rock texture to porosity (a) Well-sorted sedimentary deposit having high porosity (6) poorly sorted sedimentary deposit haviog low porosity (c) well-sorted sedimentary deposits consisting of fragments of rock that are themselve-s porous so that the deposit has a very high porosity (d) well-sorted sedimentary deposit whose porosity has been diminished by the deacuteposition of minerai matter in interstices (e) rock rendered porous by solution and () rock rendered porous by fraccuring (Front Meimer 1959)
(Extrait du Document h 204-5)
TABLEAU 1
REPRESENTATIVE POROSITY RANGES
FOR SELECTED ROCKS
Le- tableau 1 donne la valeur de la porositeacute pour diffeacuterentes roches
(ExtnaJjt du Document r 20+5)
Rocks
Clay Sand Gravel Sand and gravel Sandstone Shale Limestone
Porosity
45-55 35-40 30-40 20-35 10-20 1-10 1-10
- 24 -
TABLEAU 2
REPRESENTATIVE SPECIFIC YIELD
RANGES FOR SELECTED ROCKS
Rocks
Clay Sand Grave Sand and grave Sandstone Shale Limestone
Speacutecifie yield
1-10 10-30 15-30 15-25 5-15
05-5 05-5
Pour les mecircmes roches le tableau 2 donne la valeur de la porositeacute efficace deacutefinie comme la fraction de la porositeacute corresshypondant agrave la contenance en eau gravitaire
(Extrait du Document h 20k5 )
La permeacuteabiliteacute la permeacuteabiliteacute est laptitude dune roche agrave laisser passer iumleau sous leffet dun gradient de potentiel
Le tableau 3 donne la valeur de la permeacuteabiliteacute intrinsegraveque (ou permeacuteabiliteacute en petit) pour diverses roches (rappel 1 darcy = 0987 10-^ cm2)
TABLEAU 3
PERMEABILITE INTRINSEQUE DE DIVERS TYPES DE FORMATION
Type de formation
Roches meacutetamorphiques et plutoniques
Roches solides
Zones meacutetamorphiques et fortement fractureacutees
Sable agrave grains de grosseur moyenne
Limon (roche)
Calcaire dense riche en argile
Gregraves de grain moyen
Bregraveche calcaire grossiegravere partiellement cimenteacutee
Roche calcaire demeureacutee poreuse
Sables alluviaux (plaines littorales)
Alluvions dargile et de limon
Sables dunaires
Loess
Valeur du coefficient en
Proche de zeacutero
Proche de zeacutero
Plusieurs centaines de darcys
darcys
1000-30000 millidarcys
01 millidarcy
1 millidarcy
1-500 millidarcy
Plusieurs milliers de darcy
10-500 darcys
Moins de 1 darcy
Moins de 01 darcy
5mdash50 HarcvR
10-4 -1 darcy
(extrait du Document Ccedil 51351)
- 25 -
Remarque certaines roches denses telles que le calcaire ou le basalte ont une permeacuteabiliteacute en petit tregraves faible Cependant elles constituent dexcellents aquifegraveres lorsquelles sont fractureacutees leur permeacuteabiliteacute devenant alors imporshytante
c) La transmissiviteacute la transmissiviteacute est la grandeur mesurant laptitude dune couche de terrain permeacuteable agrave transmettre conduire leau La transmissiviteacute est deacutefinie comme le produit de la permeacuteabiliteacute par leacutepaisshyseur de la couche aquifegravere en un point consideacutereacute
d) Le coefficient demmagasinement ce coefficient est deacutefini par le rapport entre la hauteur de la tranche deau immeacutediatement libeacuterable par la roche aquifegravere sous leffet dune deacutepression et la hauteur dabaissement correspondant du niveau pieacutezomeacutetrique
Le darcy est une uniteacute de surface deacutefinie par
1 darcy = 0987 10 ~8 cm2
1 centipoise cm3s 1 cm2
et 1 darcy 1 atmosphegraverecm
2) ReacutepanAcircJjtlon de leau darvi le IO-L
Leau infiltreacutee agrave la surface du sol circule de haut en bas jusquagrave rencontrer une surface impermeacuteable Elle constitue alors une nappe deau dont le niveau supeacuterieur est appeleacute niveau pieacutezomeacutetrique ou encore surface hydrostatique
La figure 2 scheacutematise leacutetat deacutequishylibre vertical de leau dans le sol
FIGURE 2
NAPPE PHREATIQUE
lExtAaJJi du Documervt h 2189)
La nappe deau ainsi deacutefinie peut ecirctre
soit libre ou percheacutee (notamment en cas de la preacutesence dune lentille dargile dans le sol)(voir figure 3)
soit captive encore appeleacutee arteacutesienne (voir figure 4)
SurfocA |
s l
bull l
lt
bull - bull bull bull bull bull
bull bull laquo bull laquo bull bull 5^ Icirc v bull
urfoc fiy4ro)tcitkivraquo
bull EayxpHrrltliqiraquo4laquo - J
bull bull raquo bull bull bull bull bull bull
bull bull bull bull bull bull bull bull bull
Couche imptfweacutecbi
Zooraquo divcpctmmpirotiocraquo
Zonraquo draquo rrltntron
I
Francraquo dgt cnpidarltv
Nappraquo aquiflaquorr
- 26 -
FIGURE 3
NAPPE LIBRE ET NAPPE PERCHEE
TgtraquoL bullbullbull-bull j^zzsz^-r =i-^^gt^ bull bull V
bullbullbull bullbull-bulllaquoiiii ^iumlrtW-----1---1--V- bull bull bull ^N
bullbullVbull^gt^^^bullCvi^bullrSbullibull^V^^bullbullbullbullvbull V^72
^
(Extrait du Document h 2189)
FIGURE 4
FORAGE DANS UNE NAPPE ARTESIENNE
fl) Eaux jaillissantes - f2) et 13) Puits agrave eaux remontantes (en hachures les couches impermeacuteables)
(SXampKLUL du Document h 2k15)
- 27 -
Remarque un cas particulier est celui dune nappe phreacuteatique cocirctiegravere Leau saleacutee eacutetant plus dense que leau douce il se creacutee un biseau deau douce comme le montre la figure 5 Par un pompage excessif dans la nappe deau douce on engendre une avanceacutee des eaux saleacutees vers linteacuterieur des terres Cette progresshysion peut entraicircner une deacuteteacuterioration irreacutemeacutediable de laquifegravere Une recharge artificielle dans la zone littorale permet de combattre ce pheacutenomegravene
FIGURE 5
CxtnaLt du Document Ccedil 513^1)
3) Btlan dune nappe
Pour pouvoir juger de lopportuniteacute dune reshycharge artificielle il est important de pouvoir quantifier les entreacutees et les sorties deau dans la nappe consideacutereacutee (voir figure 6) sur une peacuteriode de temps donneacutee On peut alors eacutetablir le bilan hydrique de la couche aquifegravere et suishyvant lobjectif viseacute (reacuteeacutequilibrage de la nappe ou bien stockage) quantifier lopeacuteration de recharge
(CxtnaiJ du Document ucirc 580)
(S)
laquo o a a lt
c
z a ta Q
FIGURE 6
SCHEMA DES ELEMENTS PRINCIPAUX DU BILAN DE
LA COUCHE AQUIFERE
APPORTS
X gui lt tj
3 -
PRECIPITATION P
INFILTRATION
EFFICACE
APPORTS DES EAUX
SOUTERRAINES
APPORTS CES EAUX
OE SURFACE
RESTITUTIONS
INFILTRATION
EAUX DE SURFACE
EVAPOTRANSPIRATION
REacuteELLE
VARIATION CE LA RIcircSSRVH
EN EAUX SOUTERRAINES dW
(INVERSEMENT
OE LA C0UCH4 AOgtIIFecircRE
ECOULEMENT
EN SURFACE
PREacuteLEgraveVEMENTS
EXPLOITATION EacuteMERGENCES DES
EAIU SOUTERRAINES
D E P E N S E S
Iw+ lccedil+ l r qwgtqs = E + R + ^nt + CcedileQs +Qwraquoplusmn dw
- 28 -
U) CaiacJeacuteAAgraveyiatLon deA urtLteacuteA geacuteologiques avoiable^ pouA la iechaiae aAixfJ-CxeAXe de nappe
a) Nature cles_terrains
Les terrains destineacutes agrave la recharge artificielle doivent avoir une permeacuteabiliteacute suffisante (10~2 agrave 10-^ ms) En fait cest la valeur de la transmissiviteacute qui intervient et par lagrave la puissance ou encore leacutepaisseur de la couche aquifegravere (F 2028)=
Suite agrave de nombreuses expeacuteriences il apparait que les formations aquifegraveres favorables pour une recharge artificielle sont les roches carbonateacutees karsshytiques iumles basaltes (notamment lorsquils sont fissureacutes) les sables les allu-vions
b) Dimensions de l^aquifegravere
Ce sont les limites geacuteologiques et hydrauliques du reacuteservoir que constitue 1aquifegravere qui deacuteterminent sa structure Les nappes sont limiteacutees nous lavons vu dans leur partie infeacuterieure par une couche impermeacuteable de terrain ou encore par un fluide plus dense que leau du gisement
Quand la nappe est libre cest la surface hydrostatique qui la limite dans sa partie supeacuterieure
Quand la nappe est captive cest la couche impermeacuteable ou toit sous laquelle elle est emprisonneacutee qui constitue sa limite supeacuterieure
Remarque lorsque 1aquifegravere est profond cest alors les limites lateacuterales qui pour des raisons eacuteconomiques deacuteterminent les possibiliteacutes de stockage de 1aquishyfegravere consideacutereacute
La figure 7 donne des exemples de formations aquifegraveres favorables au stockage
Les structures hydrogeacuteologiques les plus favorables agrave la mise en oeuvre dopeacuterashytions de recharge artificielle sont les massifs de roches carbonateacutees karstiques ou fissureacutes les plaines alluviales les dunes littorales et les deltas les basshysins hydrogeacuteologiques et enfin les zones ougrave la surface pieacutezomeacutetrique est deacuteprimeacutee par surexploitation
Cependant on peut faire les remarques suivantes
mdash les massifs de roches carbonateacutees karstiques peuvent en geacuteneacuteral absorber beaushycoup deau mais cette eau est rapidement rejeteacutee par des grosses sources Le stockage deau ne pourra donc se faire que dans les parties profondes
- les plaines alluviales constituent des lieux privileacutegieacutes pour la mise en oeuvre de recharge artificielle mais le stockage y est en geacuteneacuteral limiteacute du fait de la position eacuteleveacutee des niveaux deacutequilibre pieacutezomeacutetrique quand les eaux dalimenshytation sont abondantes
Suivant le climat les sites de recharge artificielle peuvent ecirctre diffeacuterents ainsi
en reacutegion agrave climat tempeacutereacute et humide on choisira
- les alluvions anciennes - les lits fossiles enfouis
- 29 -
- les cocircnes deacuteboulis
- les alluvions interconnecteacutees des valleacutees principales et de leurs affluents
en reacutegion aride on choisira
- les deacutepocircts alluviaux reacutecents - les dunes cocirctiegraveres - les zones deltaiumlques
en reacutegion tropicale des roches qui eacutetaient compactes agrave lorigine ont pu sous laction des agents atmospheacuteriques ecirctre alteacutereacutees sur une certaine eacutepaisseur (par exemple les graniteacutes deviennent des lateacuterites) Si cette couche alteacutereacutee est sufshyfisamment eacutepaisse elle consiste alors un terrain favorable agrave la mise en oeuvre dune opeacuteration de recharge artificielle
FIGURE 7
EXEMPLES DE COUCHES AQUIFERES AYANT UN POTENTIEL
DEMMAGASINEMENT IMPORTANT
j Couche l i b r e sans reacuteserve constante mais alimenteacutee par un cours deau
B formations massives ayant des sources l e long de l e u r s l im i t e s
(Extrait du Document Ccedil 513^1) bull bull bull bull raquo bull
- 30 -
B - PHYSIQUE DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
1 ) Ccedila de baA4irvj difijlLUyicutLon (G 5920)
Le systegraveme hydraulique que constitue une opeacuteration de recharge par bassin se deacutecompose en deux parties distinctes
- linfiltration proprement dite agrave travers la partie non satureacutee du sol cest le domaine des eacutecoulements verticaux (I sur la figure 8)
- le transfert de leau dans la zone satureacutee de laquifegravere cest le domaine des eacutecoulements horizontaux (II sur la figure 8)
FIGURE 8
EXEMPLE DE DISPOSITIF DINFILTRATION
NIVEAU I
NIVEAU II
^ ^ raquoraquo S SSS^N S^ ^ V-sgtsgtSSSilHgts
(dxfrialt du Document Ccedil 5920)
NB si la capaciteacute de transfert de laquifegravere est insuffisante la nappe se gonfle jusquagrave remonter agrave la surface stoppant ainsi toute infiltration (G 5S20 G 7221)
Pour une recharge artificielle par bassin dinfiltration les terrains ayant une texture sableuse ou sablo-limoneuse ou encore limono-sableuse conviennent bien Linfiltration agrave travers la couche non satureacutee du terrain jouant un rocircle eacutepura-teur important une texture trop grossiegravere nest pas agrave recommander le chemineshyment est alors trop rapide empecircchant les reacuteactions chimiques et biologiques de se produire complegravetement (G 6230)
- 31 -
2) CQA deA pultyj dinjecJugraveon
Le systegraveme hydraulique dans le cas dune recharge par injection est reacuteduit au transfert du volume deau injecteacutee (voir figure S)
FIGURE 9
RADIAL FLOW FROM RECHARGE WELLS PENETRATING (a) CONFINED
AND (b) UNCONTINED AQUIFERS
Li y Ground surface
k^^x^xmiampxvA VteampraquoraquoV4iuml^^ti^K
Fiezometric surface bullgt
y ^ i ^ ^ - ^ y gt f t ^ ^ ^ 0 g y ^ -
Conflned aquifer
mltpoundzmpoundmzMMmg
te)
Qr
Unconfinsd bull-aquifer
S Ground suiface
^^^m^smMm^rrm^^micirc^mmmm^i
Vate Ublaquolaquo
S^SS5^SS^S3laquo^2ggSSSSraquo^wS5^SS3S
(poundxampiaLt du Document t 275)
Les deacutebits dinjection sont limiteacutes par les caracteacuteristiques physiques de laqui-fegravere En effet au voisinage du puits la vitesse deacutecoulement des eaux soutershyraines ne doit pas deacutepasser la valeur au-delagrave de laquelle elles provoqueraient une eacuterosion du terrain Pour les nappes captives cette eacuterosion peut entraicircner leacutecroulement du toicirct (G 51341)
- 32 -
Pour une recharge par injection les calcaires notamment lorsquils sont profonshydeacutement enfouis sont favorables
C -MEacuteTHODES DINVESTIGATION DES PARAMEgraveTRES DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
ARTIFICIELLE
(B 580 G 51341 6619100 G 5191 G 6212)
1) ftasiivie de la conduativlteacute hycOiaLUAque ou peAmeacuteabLLLteacute au lt4erui de Ocuicy (eacutecouleshyment s a t u i eacute
Il sagit dune mesure classique qui peut ecirctre mise en oeuvre par diffeacuterentes meacutethodes
a) essai de pompage linterpreacutetation des variations du niveau de la nappe en foncshytion du temps pendant une opeacuteration de pompage permet de deacuteduire la valeur de la permeacuteabiliteacute de laquifegravere
b) Essais geacuteophysiques le principe de ces meacutethodes est deacutetudier certaines caracshyteacuteristiques pTiysiques dun terrain et de les interpreacuteter afin dobtenir diffeacuteshyrents renseignements sur le sol Principalement on utilise les meacutethodes geacuteophysiques suivantes
- meacutethode des reacutesistiviteacutes comme son nom lindique cest une meacutethode eacutelectrique destineacutee agrave connaicirctre la reacutesistiviteacute des terrains concerneacutes
- meacutethode de sismique-reacutefraction cette meacutethode consiste en le calcul des vitesses de propagation dondes de choc dans le sol
c) Essais eh laboratoire on mesure directement la permeacuteabiliteacute sur un eacutechantillon de sol obtenu par carottage agrave laide dappareils speacuteciaux (permeacuteamegravetres par exemple)
2) fteAime de ta conducJJLvLteacute kydnauUque verticale (ecouJemerut non statuieacute)
Il nexiste pas de meacutethode parfaite pour calculer ce paramegravetre Citons tout de mecircme la meacutethode de Weeks dont le principe est une eacutetude de la pression de lair contenu dans la zone non satureacutee du terrain Quoique sujette agrave erreur cette meacutethode est malgreacute tout la plus preacutecise actuellement (G 5191 G 6212)
3) MeAwie de JJOL tAarvmJui4LvJjLeacute et du coefifJicAeruL demmaaaAuiement
Ces mesures se deacuteduisent des reacutesultats des essais de pompages (cf la)
4 DugravenenALorui et 4poundnuctuuie de taquLfLegravejie
La mesure de ces diffeacuterents paramegravetres peut ecirctre mise en oeuvre par des meacutethodes geacuteophysiques classiques telles que la meacutethode des reacutesistiviteacutes ou de sismique-
- 33 -
reacutefraction ou encore par des meacutethodes plus sophistiqueacutees utilisant les proprieacuteshyteacutes radioactives des constituants du sol citons pour meacutemoire la meacutethode dactivation des neutrons et celle de la spectromeacutetrie aux rayons gamma
5) Etude de -leacutecoulement
Les meacutethodes deacutetude des eacutecoulements souterrains ont longtemps eacuteteacute dordre physishyque avant de devenir plus reacutecemment aussi dordre numeacuterique gracircce au deacutevelopshypement de linformatique
a) Meacutethodes physiques
- Utilisation de traceurs les traceurs sont en fait des substances polluantes dorigines physique chimique ou radioactive que lon introduit dans les eaux de recharge et qui vont suivre sans les perturber les eacutecoulements souterrains En les suivant on pourra obtenir des indications sur la direction et le deacutebit des eacutecoulements Parmi les nombreux traceurs utiliseacutes on peut citer agrave titre dexemple la tempeacuterature (6617781) la levure de boulanger (6619100) le tritium (6604550)
- Utilisation de modegraveles reacuteduits en respectant des regravegles de similitude bien preacuteshycises on peut construire des modegraveles reacuteduits deacutecoulement souterrain donnant des reacutesultats acceptables (F 2028 G 4944)
- Utilisation de modegraveles analogiques physiques le principe de ces meacutethodes est de remplacer les paramegravetres de leacutecoulement par dautres paramegravetres physiques veacuterifiant des eacutequations analogues aux eacutequations de leacutecoulement On fait alors les mesures neacutecessaires sur ce modegravele et lon transfert les reacutesultats obtenus au problegraveme reacuteel Citons agrave titre dexemple les modegraveles analogiques eacutelectriques qui ont donneacute de bons reacutesultats(G 2729 F 2045)
b) Meacutethodes numeacuteriques
Les progregraves de linformatique permettent aujourdhui la reacutesolution directe de toutes sortes de problegravemes physiques et en particulier les problegravemes deacutecoulement souterrain (G 4944 G 51341 G 2264 bis F 2045 G 4329 F 3918)
D - POUVOIR EacutePURATEUR DU SOL
Le passage des eaux de recharge agrave travers le milieu poreux que constitue le sol deacuteclenche au sein de celui-ci diverses reacuteactions de caractegravere physique chimique ou biologique Ces reacuteactions deacuteterminent la capaciteacute de reacutetention des contamishynants par le sol Nous ne citerons que quelques cas de reacutetention
1) ReacutetervLLon deA raatJeAeyi en AUApenyjLon
Le premier processus qui intervient est la filtration les particules de dimenshysions supeacuterieures aux pores du sol sont rapidement stoppeacutees Cest ensuite
- 34 -
laction combineacutee de linterception des particules des forces dinertie du pheacutenomegravene de seacutedimentation et de diffusion qui assure la reacutetention des particules les plus fines
Ces processus entraicircnent la constitution dune couche colmatante qui freine le cheminement de leau dans leacute sol
Lefficaciteacute de leacutelimination des matiegraveres en suspension croicirct avec la distance parcourue De nombreuses eacutetudes en milieux non fissureacutes ont montreacute leacutelimination totale de la turbiditeacute apregraves seulement quelques megravetres de trajet des eaux dans le sol
2) HeacuteAgraveLeniugrave-on deA geAmeA pathogknesi
Les eaux notamment les eaux useacutees dorigine urbaine contiennent des germes pathogegravenes que les traitements en station neacuteliminent que partiellement Il est donc important pour des raisons sanitaires eacutevidentes deacutetudier la reacutetention des germes pathogegravenes dans le sol
Le meacutecanisme de 1eacutepuration des germes pathogegravenes par le sol est double
- tout dabord une reacutetention des germes par filtration ou adsorption dans le sol
- puis un deacutepeacuterissement i
Lefficaciteacute de leacutelimination des germes pathogegravenes par les sols est fonction de leur survie de la capaciteacute de reacutetention du sol
a) Survie des germes pathogegravenes le tableau 4 nous en donne des exemples
TABLEAU 4
Entamoeba histolytica
Oeufs dAscaris
Salmonella
Coliformes feacutecaux
Entero vicircrus
Survie dans le sol
8 jours
6 ans
9 mois
6 mois
12 jours
Source
DUNLOP (1968)
POUND et CRITES (1973)
VAN DONSEL et al (1967)
EDKONDS (1976)
DUNLOP (1968)
(ExticiLt du Document Ccedil 5920)
- 35 -
b) capaciteacute de reacutetention du sol elle est elle-mecircme fonction du climat de la nature du sol de la nature des microorganismes
- Climat (G 6212)
la tempeacuterature la survie des pathogegravenes est grandement prolongeacutee aux basses tempeacuteratures
la pluviomeacutetrie lhumiditeacute du sol favorise la survie des germes pathogegravenes
- Nature des sols (G 5920)
les terrains fissureacutes doivent ecirctre consideacutereacutes avec beaucoup de preacutecautions car de nombreuses expeacuteriences ont donneacute des reacutesultats totalement diffeacuterents
les sols granulaires sont en geacuteneacuteral de bon eacutepurateurs Cependant la capaciteacute de reacutetention des germes pathogegravenes est lieacutee agrave leacutecoulement au sein du sol Ainsi la reacutetention en milieu non satureacute est tregraves supeacuterieure agrave celle en milieu satureacute
- Nature des microorganismes nous distinguerons les bacteacuteries et les virus
Le tableau 5 reacutesume les facteurs geacuteneacuteraux qui conditionnent le cheminement des virus et des bacteacuteries dans le sol
TABLEAU 5
FACTORS THAT INFLUENCE THE MOVEMENT OF VIRUSES AND BACTERIA IN SOIL
1 Rainfall bull 2 pH I 3 Soil composition j h Flow rate 5 Soluble organics I 6 Cations bull 7 Adsorptiumlon characteristics of the virus and bacteriumla |
(Sxtnltxut du Document Ccedil 6212)
De nombreuses eacutetudes ont montreacute que
- les bacteacuteries sont eacutelimineacutees par filtration et adsorption dans les premiers deacutecishymegravetres du sol Leur cheminement vertical (en non satureacute) ne deacutepasse pas 2 agrave 3 m Par contre leur cheminement horizontal (en satureacute) peut atteindre 10 m
- les virus plus petits sont eacutelimineacutes principalement par adsorption dans les preshymiers centimegravetres du sol comme le montre la figure 10 pour trois virus diffeacuterents
bullbullbullbullbull
- 36 -
FIGURE 10
ADSORPTION OF DIFFERENT ENTEROVIRUSES BY A SOIL COLUMN
001 n U
mdash 40 e o i 80 1mdash CL LU
deg 120
160 J
mdash
VIRUSES 01
1
REMAINING ) 1 10 100
l ^ ^ f S p ^ ^
1
bull POLIO OECHO 1
AECHO 29
(Extrait du Document Ccedil 6212)
31 6-LugraveriLncution du cxjuibone oyjganique
Sous lappellation carbone organique sont regroupeacutees la DCO (demande chimique en oxygegravene) et la DBOf- (demande biologique en oxygegravene agrave 5 jours)
Leacutelimination du carbone organique ne peut se faire quen conditions aeacuterobies donc dans la tranche non satureacutee du sol Ainsi les eaux de recharge destineacutees agrave linjection doivent subir une oxydation biologique en station avant injection
- 37 -
De nombreuses eacutetudes ont montreacute que la DBO dune eau eacutepureacutee par passage agrave travers un sol convenablement aeacutereacute est quasiment nulle (G 6230 G 5920)
U) Reacutetention deA eacuteleacutements Viace^i N
Ils sont ainsi appeleacutes car leur concentration dans les eaux reacutesiduaires est geacuteneacuteshyralement faible Cette appellation regroupe des eacuteleacutements tels que les meacutetaux lourds le bore le fluor etc
Les eacuteleacutements traces preacutesents dans les eaux de recharge peuvent soit saccumushyler dansle sol soit rester dans leau eacutepureacutee (6619645)
La reacutetention dun eacuteleacutement trace deacutepend de sa nature ainsi que de la composition du sol (G 6230) Ainsi on peut souligner limportance des argiles dans ladsorp-tion des eacuteleacutements traces (G 6212) De mecircme la valeur du pH du sol conditionne la solubiliteacute des corps complexes creacuteeacutes et par lagrave leur mobiliteacute (G 5920)
- en sol calcaire ou crayeux (pH gt 8) la grosse majoriteacute des eacuteleacutements traces est immobiliseacutee
- en sol acide (pH ^ 7) laugmentation de la solubiliteacute entraicircne une migration des eacuteleacutements vers la nappe
On recommande donc deacuteviter les sols ayant un pH infeacuterieur agrave 65
5) Reacutetention CLQA -4eAgraveA ^oAgraveubteA
On a constateacute par des expeacuteriences in situ que les reacuteactions chimiques portant sur les ions mineacuteraux ordinaires de leau (Ca Mg Na) seacutequilibrent peu de temps apregraves le deacutebut de lalimentation artificielle (G 6501) Cependant une teneur trop eacuteleveacutee en sodium (Na) par exemple par rapport au calcium (Ca) et au magneacuteshysium (Mg) peut entraicircner une deacutegradation de la structure du sol et ainsi entraver linfiltration
Une importante concentration en sels solubles de leffluent peut se corriger par une dilution notamment par lintermeacutediaire des preacutecipitations (G 6230) En pays aride une deacutemineacuteralisation preacutealable peut simposer
6) Reacutetention de lazote
La quantiteacute dazote total ameneacutee par les effluents de recharge est souvent supeacuteshyrieure agrave la quantiteacute qui peut ecirctre exporteacutee par les cultures Il faut doncsous risque de pollution de la nappe opeacuterer une deacutenitrification dans le sol Ceci impose dapporter agrave la fois des nitrates et du carbone dans un milieu anaeacuterobie
La deacutenitrification maximum est lieacutee agrave la peacuteriode de submersion des bassins ainsi quagrave la quantiteacute des effluents infiltreacutes Ces deux facteurs deacutependent eux-mecircmes des paramegravetres suivants
- capaciteacute deacutechange du sol - pourcentage dammonium eacutechangeable - teneur en azote de 1effluent
bull bull bull bull bull
- 38 -
- taux de diffusion de loxygegravene dans le sol au cours de la dessication des bassins - tempeacuterature
On a constateacute une augmentation exponentielle de leacutelimination de lazote avec une diminution de la charge (G 6230)
En conclusion on peut simplement dire quil est neacutecessaire deffectuer de nomshybreux essais in situ afin de deacuteterminer la peacuteriodiciteacute des submersions-disseacuteca-tions optimales donnant une eacutelimination maximale de lazote total
71 deacutetention du pho-ophoie
Comme dans le cas de lazote le phosphore ameneacute par les eaux de recharge est tregraves supeacuterieur agrave la quantiteacute exportable par la veacutegeacutetation
Le seul meacutecanisme rentrant en jeu dans leacutelimination du phosphore est sa preacutecipishytation
Des eacutetudes ont montreacute que 90 du phosphore peut ecirctre eacutelimineacute apregraves un parcours de 100 m dans le sol Cependant pour un sol contenant peu de cations et ayant un pH acide le phosphore est tregraves mobile il est alors neacutecessaire deffectuer sa preacutecipitation preacutealablement en station avant linfiltration (G 6230)
Lefficaciteacute de la reacutetention du phosphore diminue comme dans le cas de lazote avec laugmentation des doses dinfiltration
8) Exemples) - Compcuiaision deA 4UAterneA de Lechcmge cuitlp-cJ-ette (ptibUi dbullinjection et baAAUiA dinp-AiMatioal
Les tableaux 6 et 7 reacutesument sur deux cas particuliers de recharge artificielle (lune par injection lautre par infiltration dans un bassin) leacutevolution des contaminants par passage de leau dans le sol en fonction de la distance de parcours
TABLEAU 6
Waler Quality of Percofaie at Whlttieacuter Narrows Test BasinmdashConcentration mgl
Conslitutent Constituent That Did Not Changa
Sodium Nraquo Sulate SO Chloride CI PH
Comtitucnts That Increaxd Calcium Ca Magneacutesium Mg Bicarbonate HCOa Nitrate N O T D S Hardneu total (as CaCO)
Comtituentraquo That Decreascd Potalaquoiurn K Ammonium N H Phosphate PO COO
Surface
152 164 126
802
laquo08 199
385 440
1011 234
145 40
54 393
2 f t
120 160 134
769
132 209
369 440
994 411
130 0 060
104
4 f t
142 164 131
787
127 194
336 104
10S0 393
154 0
100 97
6 f t
140 161 130
784
139 179
395 842
108raquo 422
126 0 0 3 0
170
Eft
138 168 126
778
158 301
487 880
1200 520
51 0 02
146
bullMcMcHiiu F C amp MCKEE J E Report of Research on Wastewater Reacuteclamation at Whittier Narreraquoraquo Pr-pand fer Rcioorccj Agency of Califomia State Wtr QC Bd Sacramento Calif (Sep 1965)
(Extrait du Document 6603313)
- 39 -
TABLEAU 7
Yater-Quality Changes al Orange County Coastal Sarrier Project Injection Wellmdashaig1
Constituent
Constituent That Did Nol Changa bull Chtorides
SuUato Magnewura Borna Nitrate Ocor threshold odor numberf Sodiusi
CoiMiituenuThat Increased Calcium Volatilraquo solids Bicarbonate Hardncu total T D S
ConstltuentsThat Cecreased Potassium Organif nitrogen Ammonium nitrogen Carbon dioxido
con Color
bull B U E raquo D C amp VesHEK G M sources Bull 75 (Oct 1971)
f T O N unitraquo
Injection Water
272 430
30 1
OJS 40
251
98 100 213 368
1220
30 1
19 69 5 15
Native Grottnd
Water
12 40
7 01 0 0
35
40 0
185
233
3 0 0 2 0 0
Distance From Injection Wellmdashft
100
293 405
31 1 0J
40 239
156 65
317 517
1330
22 0 134 30 27 13
245
288 445
28 1 OJS
40 243
164 125 293 385
1325
21 11 77
30 25
8
545
261 430
32 08 0 J
40 207
200 170 317 631
1290
9 0 00
10 22 i
0
Rcclaimed Waste Water lot Ground Water Recharge Wtr Fe-
1
(ExtnaLt du Document 6603313)
9) CoacAgravewiLon
Leacutepuration des eaux de recharge par les sols granulaires ayant une tranche non satureacutee est excellente ils permettent une eacutelimination importante des pollutions organiques phosphoreacutees et bacteacuteriologiques ainsi quune diminution de 30 agrave 40 de la pollution azoteacutee (G 7221 Doc Geacutenie Rural Dec 1977 voir page suivante)
La recharge artificielle par des bassins dinfiltration est un moyen deacutepuration des eaux en soi
La recharge artificielle par injection demande des eaux reacutepondant agrave des critegraveres aussi stricts que ceux dune eau potable La recharge par injection demande donc linstallation dune uniteacute de traitement agrave part ce qui peut mettre en balance la rentabiliteacute de lopeacuteration de recharge toute entiegravere
bullbullbullbullbullbull
- 40 -
FIGURE 11
PRESENTATION SCHEMATIQUE DU ROLE EPURATEUR DU SOL
oltra2r g g o n t e g d Wvdy bull-bull z-
amp ^ v
mf-
A S S I M I L A T I O N PAR L A
V E G E T A T I O N
f au -bull Selraquo Mineacuteraux N P K cfc-
gt-$[ FILTRATION Xamp^^^iumlacircdZl Arrecirct elt3 Germes Satfioocna
bull
bull - - bull lt bull ^ Jk y rCOa
- -- )rpoundsjkbull - - v v k - mdash O O
RETENTION
E A U
e t
MATIERES DfSSOUTES
Heoradalicircon des natiegraveres On
(action acs s rT coarr jomvno
DT
P E R C O L A T I O N
o o
O o tgt o I
jStocffaqe Jes Eleacutement fini
(oJaorplion - mSOiulraquoilaafi
e s a V o o c
des ionraquo
Jhort^ort sap bull Jtieumla numifOx
lone de
prospection
racine^
^ 7 M c a t ^ xmP 3faltlaquo
M yccedilou ctltfuirerc
Na+CaV Nps~ Cl~S0f DifmrjenS
Fer
itxtAaAJi du CcedileacuteruLe liiuiaAgrave Nov-Deacutec 7977)
1 bull bull bull
- 41 -
E - CONCLUSIONS GEacuteNEacuteRALES
Dapregraves ce que nous venons de voir un sol ideacuteal pour la mise en oeuvre dune recharge artificielle aurait (F 3469)
1) des taux dinfiltration et de transmission eacuteleveacutes
2) au-dessus de lui un sol sans argile ou autres substances reacuteduisant linfiltrashytion
3) pas dargiles gonflantes ou contractantes qui creacuteent des fissures en seacutechant et permettent ainsi agrave leau de circuler rapidement pendant les premiegraveres phases de la recharge
4) suffisamment dargiles pour pouvoir adsorber les eacuteleacutements traces et les oligoshyeacuteleacutements et pour permettre aux microorganismes du sol de deacutecomposer les eacuteleacuteshyments organiques
5) du carbone pour favoriser une rapide deacutenitrification et pour supporter une popushylation microbienne active combattant les germes pathogegravenes et enfin pour favoshyriser une deacutecomposition rapide des substances organiques introduites
Il est clair que certaines de ces propositions sont contradictoires Une opeacuterashytion de recharge artificielle est donc le reacutesultat dun compromis entre la capashyciteacute dinfiltration du sol et sa capaciteacute deacutepuration
- 43 -
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- CHAPITRE III -
DISPOSITIFS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE
NAPPE SOUTERRAINE
- 49 -
Pour la mise en oeuvre dune alimentation artificielle de nappe souterraine on distingue principalement les dispositifs dinfiltration et les dispositifs dinjection Ces deux types fondamentaux de dispositifs se diffeacuterencient nous allons le voir aussi bien par leur fonctionnement que par leur technologie et leur gestion
A - D I S P O S I T I F S D INFILTRATION
I - CONDITIONS GENERALES DUTILISATION
Les dispositifs dinfiltration sont utiliseacutes pour alimenter les nappes libres ou surmonteacutees dune eacutepaisseur de terrain impermeacuteable assez petite pour que lon puisse la deacutecaper
Il sagit essentiellement de bassins dinfiltration mais aussi de canaux fosseacutes fosses lits de cours deau ameacutenageacutes zones deacutepandage souterrain puits filshytrants
Ce sont en geacuteneacuteral des dispositifs de surface exception faite pour les disposishytifs deacutepandage souterrain par reacuteseau de drains
II - PRINCIPE GENERAL DE FONCTIONNEMENT CAS DUN BASSIN
1 ) fLoceA^uA cjomplampt de X infLLugravebiatLon provoqueacutee (F 2028)
Placcedilons nous dans le cas dun bassin dinfiltration que lon remplit
Lavanceacutee du front humide peut ecirctre deacutecomposeacutee en trois phases comme le montre la figure 1
FIGURE 1
SCHEMA DES TROIS PHASES DE LINFILTRATION PROVOQUEE
(poundxtLltzugravet du document 2028 )
- 50 -
1egravere phase avanceacutee du front humide vers la nappe
2egraveme phase eacutecoulement mixte (verticalement en milieu non satureacute horizontaleshyment en milieu satureacute)
3egraveme phase eacutecoulement en milieu satureacute aussi bien verticalement que horizonshytalement
2) AppaKJjtLon dune couche co-bnaiante agrave ta AwifLace du -ocircot pendant la jubmesiAton
Mis agrave part le cas ougrave lon utilise une eau tregraves pure et neutre vis-agrave-vis des consshytituants chimiques et biologiques du sol lexistence dans leau de recharge de toutes sortes dimpureteacutes entraicircne au contact de leau avec le sol des reacuteactions dorigine physique chimique et biologique
Le reacutesultat de ces diffeacuterentes reacuteactions est lapparition dune couche colmatante qui se comporte vis-agrave-vis de linfiltration comme une couche peu permeacuteable (parshytie C sur la figure 2)
FIGURE 2
EVOLUTION DE LINFILTRATION DANS UN BASSIN EN CAS DE SUBMERSION
PROLONGEE AVEC DES EAUX PEU COLMATANTES
Q (mj)
09-
0 8
07-
n fi_
n ccedil U 3
UJ 0
a
1
a
b
c
c
b
c
N d
2 3 4 5 6
= gonflement des colloiumldes du sol
= dissolut ion des bulles d a i r
= formation du voile bacteacuterien
1 = asphyxie du fond du bassin
i
mois
(Extrait du Document Ccedil 5920)
51 -
Si lon se place dans le cas ougrave la profondeur de laquifegravere ainsi que sa trans-missiviteacute sont suffisantes cest alors leacutecoulement mixte (phase ndeg2 dans le scheacutema preacuteceacutedent) qui constitue le reacutegime permanent deacutecoulement des eaux sous le bassin
Cest donc lexistence du pheacutenomegravene de colmatage du fond du bassin qui permet agrave leacutecoulement vertical en milieu non satureacute de se poursuivre
Nous deacutetaillerons le processus de colmatage plus loin On peut cependant deacutejagrave noter en observant- la figure 2 que le colmatage eacutevolue avec le temps et peut devenir intoleacuterable vis-agrave-vis du taux dinfiltration rechercheacute une vidange du bassin et une reacutenovation du sol constituant son fond simposent alors
La figure 3 donne une scheacutematisation de leacutecoulement de leau dans le sol avec existence dune couche colmatante agrave la surface
FIGURE 3
~~L
Eau
Colmatage ( 2 agrave 3 c m )
h = 1 m eacutepaisseur deau
t (succion)
4
S
JI7777777T777T77777m77777r
eacutecoulement vertical en milieu sature
eacutecoulement vprtica en milieu I non sature
eacutecoulement horizontal en milieu
satureacute (nappe)
IExtnaJjt du Document Ccedil 7220)
bull bull laquo bull
52 -
III - LES DISPOSITIFS DINFILTRATION
1 ) LeA ba^4inA dirLfJJjtAatiorL
a) Principe il peut sagir dune excavation faite dans le sol et pouvant avoir des origines diverses (anciennes carriegraveres par exemple) ou bien dun ouvrage de geacutenie civil comportant la construction de berges Le bassin ainsi formeacute reccediloit une certaine quantiteacute deau qui sous leffet de la charge hydraulique va peacuteneacuteshytrer dans le sol
La figure 4 donne un scheacutema densemble dune installation utilisant des bassins d infiltration
FIGURE 4
Ci) LoVe pump
( 2 ) Flocculanl-injection sysK
(3) Settling basi
Ccedil ) Clear-wafer pickup
(5) Sprecding basins
I d e a l i z e d S p r e a c s n g -Bas in I n s t a l l a t i o n W i t h V a t e r - icirc n i a k e Syste
(Lake Pump and C i e a r - W a t s r P ickup ]
F l o c c u l a n t - l n j e c t i o n System and Se t t l i ng Ba$ucircraquos
ms
(Extrait du Document Ccedil 5191 ) m bull bull bull bull bull
- 53 -
b) Forme dimensions des bassins la forme des bassins peut ecirctre quelconque Cepen-dacircnt_locircrsqueuml-T1l)7riJtrrrse~~plusieurs bassins on cherchera un encombrement au sol minimum
Le nombre de bassins deacutepend de la gestion de ceux-ci nous aborderons ce point plus loin
Dans la reacutealisation dun bassin dinfiltration ou plus geacuteneacuteralement dun disshypositif dinfiltration une contrainte importante est la distance entre le sol et le niveau de la nappe On estime quune distance de 3 agrave 5 m est un minimum pour assurer la bonne marche dun bassin
c) Construction dun bassin la construction dun bassin ne peut se faire que sur deumll-~teumlrracircins reTacirctfvement plats Sa mise en oeuvre peut se faire agrave laide dun bulldozer ou par des moyens plus simples Toutefois en cas dutilisation denshygins lourds il faudra prendre garde agrave ce que leurs passages successifs nentraicircshynent pas un tassement excessif du sol qui se traduirait par une reacuteduction signishyficative du taux dinfiltration
Les berges des bassins doivent ecirctre rendues impermeacuteables par beacutetonnage ou deacutepocirct de seacutediments tregraves fins ceci afin deacuteviter toute infiltration horizontale La pente recommandeacutee pour les berges dun bassin est de 2 pour 1 on limite ainsi leacuterosion due aux mouvements de leau dans le bassin Enfin pour faciliter la vidange du bassin on procegravede agrave la creacuteation dun point bas
d) Ameneacutee de leau lameneacutee de leau dans le bassin peut se faire par graviteacute ou par pompage Ces dispositifs sont en geacuteneacuteral aussi des dispositifs aeacuterateurs en favorisant les conditions aeacuterobies dans le bassin on permet une eacutepuration importante des eaux dans celui-ci
Cette aeacuteration se fait souvent agrave laide dune ou plusieurs cascades (figure 5)
FIGURE 5
lExiAcdA du Document t 2028)
e) Revecirctement du fond le revecirctement du fond peut ecirctre varieacute ainsi on distingue les bassins agrave fond nu agrave veacutegeacutetation agrave sable
bull raquo bull raquo raquo bull
- 54 -
Bassins agrave fond nu leur mise en oeuvre est simple car ils sont utiliseacutes tels quels Cependant ils sont soumis agrave un colmatage rapide Pour diminuer limporshytance de ce colmatage et pour assurer lentretien on peut utiliser divers proceacuteshydeacutes simples tels que le labourage ou leacutepandage de paille de bleacute (Confeacuterence AFEE Orleacuteans 1970) La lame deau dans ces bassins doit ecirctre de quelques deacutecimegravetres
Bassins agrave veacutegeacutetation leffet de la veacutegeacutetation est multiple (G 6230) - permeacuteashybiliteacute suppleacutementaire due aux racines protection du soi contre les gouttes deau lors des peacuteriodes pluvieuses exportation deacuteleacutements mineacuteraux si toutefois la veacutegeacutetation est reacutecolteacutee (5 environ) Par ailleurs elle favorise la deacutenitrifi-cation Cependant la preacutesence de veacutegeacutetation dans le bassin preacutesente certains inconveacutenients niveau assez faible deffluent dans le bassin (au printemps et en eacuteteacute notamment quelques centimegravetres seulement) assegravechement peacuteriodique du bassin pour permettre la reacutecolte
Malgreacute tous ces inconveacutenients de nombreuses eacutetudes ont montreacute linteacuterecirct de la veacutegeacutetation dans un bassin Le bermuda-grass geacuteant le riz et le souclan-grass paraissent bien sadapter agrave ces conditions de vie (G 6230 F 275)
Bassins agrave sable (Confeacuterence AFEE Orleacuteans 1970) Le fond du bassin est alors tapisseacute dune couche de sable rapporteacutee Le diamegravetre efficace du sable est en geacuteneacuteral compris entre 02 et 03 mm Cette couche sert de support meacutecanique et biochimique agrave leacutepuration des eaux Son eacutepaisseur doit ecirctre de lordre de 50 cm
Le sable agissant comme un filtre subit un colmatage progressif et demandedonc un entretien peacuteriodique apregraves vidange du bassin on procegravede agrave un remaniement du sable par diffeacuterents moyens allant du simple grattage agrave lexplosif ou bien on procegravede agrave un lavage du sable apregraves ramassage
Leacutepaisseur de la lame deau dans un tel bassin peut varier de quelques deacutecimegravetres agrave plusieurs megravetres
f) Taux dinfiltration dune maniegravere geacuteneacuterale on peut dire quil est impreacutevisible et que lon doit proceacuteder agrave des essais On dispose de deux types de meacutethodes pour ces essais (G 51341)
essais sur toute la zone deacutepandage cest cette meacutethode qui donne les reacutesultats les plus sucircrs mais sa mise en oeuvre neacutecessite des dispositions coucircteuses transport de leau acquisition des terrains
essais sur des mares deacutepandage cette meacutethode impose pour ecirctre fiable des essais de longue dureacutee ainsi que la connaissance des renseignements techniques tels que la geacuteologie du sous-sol la profondeur de la nappe etc
En geacuteneacuteral les taux dinfiltration se situent au-dessus de 015 - 030 m par jour (G 5191)
Le tableau 1 page suivante donne agrave titre dexemple la valeur des taux dinfilshytration de bassins reacutealiseacutes aux USA
NB du fait du colmatage le taux dinfiltration eacutevolue avec le temps pendant la submersion Il convient donc de parler de taux dinfiltration moyen
bullbullbullbullbullbull
- 55 -
TABLEAU 1
REPRESENTATIVE SPREADING BASIN RECHARGE RATES
Location
Sauta Cmz River-Ariz Los Angeles County Calif i Madera Colif San Gabriel River Calif Santa Ans River Calif Santa Clara Valley Calif Tulare County Colif Ventura County Calif Des Moines Iova NewtoD Mass East Orange N J Princeton N J Long Island N Y Richland TVash
Rateftday T
1 11-38 22-62 10-41 19-54 lS-96 14-73 04 12-1S i 15 l 43 04 | 01 31 77
(SxtAaJjt du Document t 275)
Suivant la nature du revecirctement du fond le taux dinfiltration est variable Ainsi (F 2028)
- pour les bassins nus 030 agrave 1 m par jour - pour les bassins agrave veacutegeacutetation 020 agrave 060 m par jour - pour les bassins agrave sable 2 agrave 5 m par jour
Des eacutetudes reacutecentes ont montreacute que dans le choix du revecirctement la veacutegeacutetation et le sable donnent les meilleurs reacutesultats ( G 6230)
g) Dispositifs de reprise des eaux trois dispositifs sont utiliseacutes pour reacutecupeacuterer les eaux apregraves leur infiltration dans la couche non satureacutee du terrain et leur transfert dans laquifegravere
les puits de pompage classiques
les drains placeacutes dans laquifegravere lui-mecircme
les exutoires naturels tels que les sources
Ces trois dispositifs sont repreacutesenteacutes sur la figure 5 bis
bullbullbullbullraquo
- 56 -
FIGURE 5 BIS
COLLECTION OF RENOVATED WATER FROM RAPID-INFILTRATION SYSTEMS WITH
WELLS (TOP) DRAINS (CENTER) OR VIA NATURAL SEEPAGE
INTO STREAMS (BOTTOM)
PUMPEO WELL - 0 8 3 WEU
IMPERMEABLE
bull- ygru ffi -
7 7 STREAM
rff
IMPERMEABLE v ^ v
(poundxampLltzugravet du Document Ccedil 62121
- 57 -
2) LeA poundcM^eacute4 XampA canaux leA jampM-ae-d
Ces dispositifs sont assez semblables aux bassins Neacuteanmoins on peut faire les remarques suivantes
- contrairement aux bassins sces dispositifs utilisent linfiltration horizontale agrave travers les berges Celles-ci sont en geacuteneacuteral tregraves releveacutees
- les fosseacutes de largeur plus reacuteduite (1 agrave 4 m) que les bassins sadaptent mieux aux variations de relief du terrain car ils peuvent eacutepouser sans difficulteacute les courbes de niveau
- les fosses sont caracteacuteriseacutees par une profondeur importante vis-agrave-vis de ses autres dimensions La charge hydraulique peut y ecirctre importante (plusieurs megravetres) Leur utilisation est particuliegraverement inteacuteressante pour linfiltration deaux brutes le fond et les bords jouant respectivement le rocircle de plage de seacutedimentation et de filtration
3) LAgraveJLA do AxvX0Ae ameacutenageai
a) Ppoundi|2poundiPpound le principe de ce dispositif est essentiellement damplifier artifishyciellement linfiltration naturelle des eaux de riviegraveres dans les terrains allushyvionnaires sous-jacents Pour cela on peut
soit augmenter la surface de contact entre leau et le sol cest le cas dun ameacutenagement dun lit mineur en chocircmage ou de leacutepandage des crues
soit augmenter la charge hydraulique en diffeacuterentes zones du lit cest le cas avec la construction de diguettes
soit les deux cestle cas avec la reacutealisation dune retenue
b) Les ameacutenagements (G 7220)
ameacutenagement dun lit mineur en chocircmage en dehors des peacuteriodes de crue par creuseshyment au bulldozer par exemple (figure 6)
eacutepandage des crues cette meacutethode ne peut ecirctre mise en oeuvre que dans des reacutegions peu habiteacutees Sa reacutealisation ne demande pas de moyens eacutelaboreacutes ni de main doeuvre qualifieacutee (figure 7)
construction de diguettes (G 7220) construites en travers du courant les diguettes permettent laugmentation de la charge hydraulique agrave lamont de celles-ci (figure 8)
bull bull bull bull bull
FIGURE 6
- 58 -
FIGURE 7
FIGURE 8
(poundxtnaAcircJA du Document Ccedil 72201
- 59 -
La hauteur des diguettes est de lordre de 150 m Pour ecirctre eacuteconomiques les diguettes doivent ecirctre reacutealiseacutees avec des mateacuteriaux locaux et des moyens simples
La figure 9 donne une coupe dune diguette
FIGURE 9
SEDIMENTS FINS PRE-DECANTES
TOUT-VENANT A OOMINANCE SABLEUSE
GALETS ET GRAVIERS
lSxiMalA du Document Ccedil 7220)
c) Construction dune retenue sa mise en oeuvre est coucircteuse car elle neacutecessite des eacutetudes eacutelaboreacutees ainsi que des moyens lourds
Remarque la construction de diguettes ou de barrages ne doit pas aggraver les crues ou bien deacutevier le fleuve de son lit naturel
U) poundpandage 4oupoundeAAain pan ieacuteAeau de diaisvocirc
Le principe de ce dispositif reste le mecircme que celui dun bassin mais la plage dinfiltration est alors constitueacutee par un drain permeacuteable enterreacute dans la partie supeacuterieure du sol
La figure 10 page suivante donne deux exemples de drains fonctionnant en disposhysitifs dinfiltration
Lavantage majeur de ce proceacutedeacute sur les bassins dinfiltration est de laisser les terrains libres en surface pour une autre utilisation (terrain de sports par exemple)
Le principal deacutefaut de ce proceacutedeacute est decirctre un dispositif souterrain donc decirctre deacutelicat agrave entretenir
bull bull bull
- 60 -
FIGURE 10
(Cxt^œU du Document 6608781 )
La figure 11 page suivante donne le plan dune reacutealisation dinfiltration par drains
5) PuLts) fJJjUiant
Le puitsfiltrant se diffeacuterencie du puits deau par le fait quil natteint pas la nappe Cest un proceacutedeacute assez peu utiliseacute
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINFILTRATION
Le colmatage progressif du fond dun bassin par exemple se traduit comme nous lavons vu par une reacuteduction du taux dinfiltration
Le pheacutenomegravene de colmatage reacutesulte de la combinaison de deux meacutecanismes
- dune part deacutesorganisation de la porositeacute du sol
- dautre part bouchage des pores
bull bullbullbullbullbull
- 61 -
FIGURE 11
bullrO bullmdash bull - v - gt
5icirc4s-SIcirciumlSIcirc
PJan geacuteneacuteral deraquo installations de recircalimentation agravea la nappa souterrains agrave Vejsy Construction existante A digue B usin9 hydraulique ilouvellss construction l_ prisa deau i avec creacutepine laquo Hydromat raquo autonettoyante 2 conduitraquo 7 0 0 mm pour leau bruts 3 station de pompagraquo et de traitement dej bullaux 4 conduite de rejet agrave TArva 5 conduite 30O mm pour 1er eaux traiteacutees 6 aire dinfiltration dans le sol au moyen de tuyaux perforeacutes
1 ) CoAnatage pan deacute^origanAgravejiation de Xa pon-O^Lteacute du -OcircOJ
Cest le reacutesultat de divers meacutecanismes eacutelectrochimiques
- destruction des agreacutegats par un excegraves dions dispersant les argiles ou bien solu-bilisation du ciment liant ceux-ci en milieu reacuteducteur
- gonflement important des argiles
2) Co-ugravenatage pan bouchage deA posiez du AOX
Les origines de cette diminution de la porositeacute intrinsegraveque peuvent ecirctre diverses (physique chimique biologique) ou encore ecirctre dues agrave la preacutesence dalgues
bull bullbullbullbullbull
- 62 -
a) Colmatage dorigine physique le fond du bassin agit vis-agrave-vis des matiegraveres en sucircspeumlnsiuml8n~TM7Euml7s7 comme un filtre Limportance du colmatage dorigine physique est donc fonction de la concentration en MES des effluents (figure 12)
FIGURE 12
INFILTRATION SUR COLONNES DE SABLE - EVOLUTION DU COLMATAGE POUR
DIFFERENTES CHARGES EN MATIERES EN SUSPENSION
10 11 II
(CxiAaJJ du Document h 2028)
b) Colmatage dorigine chimique il est le reacutesultat de la preacutecipitation des sels contenus dans leffluent au contact de certains constituants du sol
c) Colmatage dorigine biologique le meacutecanisme exact du colmatage biologique nest pas entiegraverement connu mais on sait que le rocircle des bacteacuteries y est tregraves imporshytant (G 51341) Ainsi le deacuteveloppement des bacteacuteries et la production de proshyduits reacutesultant de leur meacutetabolisme peuvent entraicircner un colmatage par obstrucshytion des pores du sol
d) Colmatage par les algues la preacutesence deacuteleacutements nutritifs tels que le phosshyphore dans les eaux combineacutee avec un eacuteclairage suffisant permet si toutefois la tempeacuterature est assez eacuteleveacutee le deacuteveloppement des algues dans le bassin Laccumulation de celles-ci peut conduire au colmatage de la plage dinfiltration comme le montre la figure 13
bullbullbullbullbullbull
- 63 -
FIGURE 13
EFFECT OF OPEN RECHARGE ON RECHARGE RATE
dork recharge (no woter llaquovlaquol)
j
open recharge (50cm water levai) j
i
1 -j
O -j 1 I I 1 1 ~X 1 1 1mdash 1 p I
J F M A M J J A 5 0 N D
(CxtnaU du Docimervt 6610709)
La preacutesence dalgues dans un bassin apporte les avantages suivants
- les feutrages des algues favorisant la filtration de leau et la coagulation des particules en suspension
- la croissance algale preacutelegraveve des eacuteleacutements nutritifs dans le milieu et peut eacutegashylement concentrer dans la cellule veacutegeacutetale des substances nocives et en particushylier les meacutetaux lourds
Mais ces algues preacutesentent les inconveacutenients suivants
- le deacutegagement dodeurs deacutesagreacuteables
- la reacuteduction de la permeacuteabiliteacute des bassins par deacuteveloppement dun tapis dense agrave la surface du sol
En geacuteneacuteral le bilan global des actions dues agrave la preacutesence dalgues est nul ou neacutegatif
En conclusion on peut donc dire que le rocircle des algues est complexe Aussi chaque cas eacutetudieacute sera un cas particulier (6617223)
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E
14 i 13
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bull bull raquo bull bull bull
- 64 -
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE - GESTION DES DISPOSITIFS DINFILTRATION
1) Meacutethodes permettant de AeacuteduAgraveJie -Le cotmatage
a) Colmatage_par_les M E S _ on peut le reacuteduire par diffeacuterentes meacutethodes
- deacutecantation de leffluent ou filtration agrave travers un massif de graviers
- creacuteation dune couverture veacutegeacutetale dans le fond du bassin
- addition de matiegraveres organiques ou de produits chimiques dans la couche supeacuteshyrieure du- sol
b) Colmatage biol_ogique on peut le reacuteduire principalement par une javellisation de leffluent Mais ceci a linconveacutenient de supprimer leacutepuration biologique dans le bassin lui-mecircme
c) Colmatage par les algues le controcircle du deacuteveloppement des algues peut se faire
- par lemploi dalgicides mais avec un certain danger pour la qualiteacute future des eaux
- par une gestion approprieacutee des bassins
2) CcedileAtLon de dLipoj-LtLfLi dinp-AgravetsicutLon
Comme nous venons de le voir on ne peut et on ne veut pas annihiler complegravetement le pheacutenomegravene de colmatage En effet la toleacuterance dun certain colmatage est essentielle pour preacuteserver un eacutecoulement en milieu non satureacute sous le bassin Cet eacutecoulement reacutepeacutetons-le joue un rocircle deacuteterminant dans leacutepuration des eaux de recharge par le sol Le problegraveme est que le colmatage est un pheacutenomegravene qui samplifie avec le temps jusquagrave devenir inadmissible Il faut donc que les peacuteriodes dinfiltration alternent avec des peacuteriodes de dessegravechement afin de pouvoir dune part aeacuterer le sol et ainsi permettre agrave la vie microbienne dans le sol de se reconstituer et dautre part eacuteliminer les deacutepocircts de matiegraveres en suspension
Le dessegravechement des bassins permet une reacutecupeacuteration totale de la capaciteacute dinshyfiltration comme le montre la figure 14
Le problegraveme de gestion des systegravemes dinfiltration se reacutesume donc agrave la deacuteterminashytion du rythme dalternance entre les peacuteriodes de submersion et les peacuteriodes de seacutechage et dentretien pour que le rendement de linstallation soit optimum
La peacuteriode de submersion est deacutefinie par lapparition dun colmatage inacceptable
La dureacutee du seacutechage est fonction du climat et de la saison (cf figure 14)
copy bull raquo bull bull bull
- 65 -
FIGURE 14
AMENAGEMENT DE PHOENIX
EVOLUTION DE LA CAPACITE DINFILTRATION EN FONCTION DU COLMATAGE ET TAUX
DE RECUPERATION AU COURS DES PERIODES DE CHOMAGE DES BASSINS
degh de reacutecupeacuteration de la capaciteacute dinfiltration
40
Nombre de Jours
(Extrait du Document Ccedil 5920)
Examinons divers cas
a) Cas des bassins la peacuteriode dinfiltration doit ecirctre en principe de moitieacute par rapport agrave la peacuteriode de seacutechage
La figure 15 donne un exemple du fonctionnement dans le temps dun bassin
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- 66 -
FIGURE 15
EXAMPLE OF VARIATION OF INFILTRATION RATE WITH TIME
sect 30
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1 Drying period
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Titns (days)
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ltxtnaijt du Document F 3918)
Dans le cas ougrave lon veut un fonctionnement en continu de linstallation il est donc neacutecessaire de preacutevoir la construction de trois bassins au moins (en geacuteneacuteral plus de trois dans les reacutegions agrave climat humide ou tempeacutereacute) Le fonctionnement de ces bassins se fait alors en deacutephasage
b) Cas des ameacutenagements en lit de riviegravere la peacuteriode de submersion est alors conshyditionneacutee par le reacutegime deacutecoulement du fleuve
B - D I S P O S I T I F S D I N J E C T I O N
Il sagit principalement des puits dinjection
CONDITIONS GENERALES DE FONCTIONNEMENT
Les dispositifs dinjection sont utiliseacutes lagrave ougrave les dispositifs dinfiltration sont impossibles ou difficiles agrave mettre en oeuvre
cas ougrave la nappe phreacuteatique est captive (F 3918) existence dune couche dargile entre le sol et le niveau de la nappe (F 3918) cas ougrave le sol est alcalin (F 3969) existence de terrains en couches superposeacutees seacutedimentaires ou alluviaux ayant
bull bullbullbullbullbull
- 67 -
une conductiviteacute hydraulique horizontale beaucoup plus eacuteleveacutee que la conductiviteacute verticale (G 51341)
- neacutecessiteacute dun encombrement reacuteduit
El _ PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES PUITS DINJECTION
Comme nous lavons vu plus haut un puits dinjection est un forage plongeant dans la nappe Son principe est donc tout agrave fait semblable en premiegravere approxishymation agrave celui dun puits de pompage fonctionnant en sens inverse
Enfin contrairement au cas des dispositifs dinfiltration le colmatage mecircme leacuteger na aucune fonction eacutepuratrice dans le cas dun puits dinjection Il devra donc ecirctre eacuteviteacute agrave tout prix
II - LES PUITS DINJECTION
1) CorvitnucJuon
Dans leur construction les puits dinjection sont des forages classiques
La figure 16 donne le scheacutema dune installation complegravete dinjection FIGURE 16
(euroxtnc-ut du Document Ccedil 5191 ) bull bull bull bull bull bull
68 -
La figure 17 montre sur un exemple la coupe dun puits dinjection
FIGURE 17
PUITS DINJECTION DE LA VALLEE DE LA DURANCE
Arriveacutes deau provenant du bassin ite decirccantutioci
bull~X_ Buses ccediljOacircO non iointivas
FI Sable oM F^ Gravierraquo fe^-Wraquo-mdash
iumlMM Sraquo 203 - j -
Wf
bulllaquolaquobullraquo | p -
bullT 3350
te2 ^ bull bull bull V -
rampt
Niveau de la nappe
lExtnaAJi du Document F 2028)
Pour les puits dinjection il nexiste pas de dessin optimum mais certaines techniques de construction donnent manifestement de meilleurs reacutesultats que dautres Toute technique de construction qui reacuteduit la permeacuteabiliteacute du terrain comme cela est le cas avec linvasion des terrains entourant les puits par les boues de forage ou bien avec leffondrement des particules fines dans le puits peut conduire agrave une perte deacutefinitive de permeacuteabiliteacute (G 5191)
Lenvahissement du puits par des particules fines peut ecirctre contrecarreacute par la constitution autour du trou de forage dun eacutecran de graviers suffisamment petits pour empecirccher la migration des fines particules et assez gros pour ne pas gecircner leacutecoulement La figure 18 donne une coupe de cet eacutecran
Enfin la circulation de leau dans le puits dinjection doit ecirctre eacutetudieacutee pour ne produire ni eacuterosion ni effondrement des terrains qui pourrait se traduire par un colmatage du puits par les mateacuteriaux fins
bull bull bull bull bull bull
- 69 -
FIGURE- 18
FUNCTION OF A GRAVEL PACK IN RETARDING THE MIGRATION
OF FINE SAND TO A WELL SCREEN
(Sxtnalt du Document Ccedil 5191 )
2) Ameneacutee de leau darv4 le puAgraveJbs
Lintroduction de leau de recharge dans laquifeumlre peut se faire sous la presshysion atmospheacuterique ou sous une pression plus eacuteleveacutee
Contrairement au cas des dispositifs dinfiltration lair contenu dans leau doit ecirctre eacutelimineacute au maximum En effet lentraicircnement de bulles dair ou de gaz dissous joue un rocircle capital vis-agrave-vis du colmatage Certaines preacutecautions sont agrave prendre nous les examinerons plus loin
3) Taux dinfection
La preacutevision du taux dinjection peut se faire agrave partir dessais de pompage Cependant diffeacuterents facteurs rendent souvent peu fiables les extrapolations agrave partir de ces essais En effet la diffeacuterence entre une injection et un pompage ne se limite pas agrave un changement de sens du flux deau des problegravemes lieacutes agrave la preacutesence de MES dair de substances chimiques et organiques interviennent Cest pourquoi les deacutebits dinjection sont toujours plus faibles que les deacutebits du pompage (F 275)
Une autre meacutethode de preacutevision est lutilisation dune loi statistique donneacutee par la figure 19
bull bull bull bull bull bull
- 70 -
FIGURE 19
F O R A Q E S
DEacuteBIT INJpoundCTacirc MOTIN
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H x TTx P X P
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(ExtgtiaJjt du Document 6600637)
Le tableau 2 donne agrave titre dexemple la valeur du taux dinjection obtenue pour diffeacuterentes reacutealisations au USA
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINJECTION
Le colmatage des puits dinjection a trois origines principales (F 2028)
- preacutesence de gaz dissous dair et de particules en suspension dans les eaux dinshyjection
- reacuteactions entre les eaux dinjection et les eaux du gisement
- reacuteactions entre les eaux dinjection et certains constituants du sol bull bull bull bull bull t
- 71 -
TABLEAU 2
AVERAGE WELL RECHARGE RATES
Location
Fresno Caliicirc Los Angeles Calif Manhattan Beach Calif Orange Cove Calif San Fernando Valley Calif Tulare County Calif Orlando Fia Mud Lake Idaho Jackson County Mich Newark N J Long Island N Y El Paso Texas Williarosbtirg Va
Rate cfs 1
02-09 12 1 04-10 1 07-09 03 | 012 02-21 02-10 01 06 02-22 23 03
(
(ExtnaLt du Document F 275)
Les processus de colmatage
Comme dans le cas des dispositifs dinfiltration les processus du colmatage sont dordre physique chimique ou biologique
1 ) TioceAsiuA meacutecaniques
- deacutepocirct des MES qui forme un eacutecran impermeacuteable
- entraicircnement dair et libeacuteration des gaz dissous Les bulles de gaz ainsi formeacutees peacutenegravetrent dans laquifegravere et en obstruent les pores ceci entraicircne une reacuteduction de la permeacuteabiliteacute Par ailleurs un autre pheacutenomegravene lieacute agrave la preacutesence dair dans les eaux dinjection est agrave craindre il sagit de la formation de poches de gaz sous pression qui par deacutetente lors de larrecirct de linjection peut entraicircner la destruction complegravete de louvrage La fig 20 illustre ce dernier pheacutenomegravene sur un exemple
2) VsioceAALLA chAgraventlque
- dispersion et gonflement des a rg i l e s
- preacutec ip i ta t ion de se ls meacutetalliques ou a lca l ino- ter reux
3) ioceAMA bLoioglqaeA
- pro l i feacutera t ion des bac teacuter ies
- production par l a c t i v i t eacute microbienne de substances chimiques colmatantes
FIGURE 20
PHENOMENE DENTRAINEMENT DAIR AU COURS DE LINJECTION DANS LES DOLOMIES
ET CALCAIRES KARSTIQUES DbullISRAEumlL
(poundxampiaLpound du Document h 2028)
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE ET GESTION DES DISPOSITIFS DINJECTION
1 ) Meacutethodesi pousi la idducjtLon du colmatage
a) Cas des MES la concentration en MES des eaux dinjection peut ecirctre reacuteduite par un traitement preacutealable comme nous lavons vu dans la premiegravere partie de ce travail
k) pound^_Eumlpound_i ficirciiumlL es Iz dissous un traitement preacutealable permet une deacutesaeacuteration de leau dinjection Par ailleurs pour eacuteviter lentraicircnement dair on peut prendre les preacutecautions suivantes
le tube dameneacutee deau doit toujours ecirctre noyeacute Aussi lintroduction en chute libre est agrave exclure
la construction du puits doit ecirctre telle que tous ces eacuteleacutements soient agrave une pression supeacuterieure agrave la pression atmospheacuterique On eacutevite ainsi tout pheacutenomegravene de succion le long du puits dinjection Ce problegraveme peut ecirctre reacutesolu en utilishysant en pied de forage une valve antisuccion La figure 21 donne la coupe dun tel dispositif
- 73 -
FIGURE 2i
FOOT VALVE USED FOR CONTROLLING RATES OF RECHARGE
THROUGH AN INJECTION UELL
bullRECHARGE PIPE
DISCHARGE SLOTS
bullPISTON
-CYUNDER
-COMPRESSION SPRING
bullSPRING END DISC
SPRING TENSION SPACER
^SPRING RETAINER END PLUG
LxtnaU- du Document Ccedil 5191 )
les deacutebits doivent ecirctre limiteacutes ce controcircle peut se faire en utilisant des tubages ayant un faible diamegravetre ou encore ayant une rugositeacute suffisante
La figure 22 donne
dune part leacutevolution des deacutebits dinjection avec le diamegravetre du tubage
dautre part leacutevolution de ces deacutebits avec la rugositeacute du tubage
- 74 -
FIGURE 22
GRAPH OF FLOW RATES IN SMALL PIPES WITH UNIT HEAD LOSS
PER UNIT LENGTH OF PIPE
INS1DE DIAMeacuteTER OF PIPE IN MllUMETRES 20 40 60 80 J _1 L
2 3 IHS1DE DIAUETEacuteR OF PIPE IN INCHES
(CxtnaLt du Document 6607^39)
c) c3pound_du_colmatage_chimique pour reacuteduire le colmatage chimique lors de linjecshytion on peut suivant le cas
effectuer une deacutemineacuteralisation partielle ou complegravete lors dun traitement preacuteashylable
diluer les eaux dinjection avec une eau neutre vis-agrave-vis du gisement
^ poundpound_^_pound2imaicirclpound_BE_^es bacteacuteries une chloration des eaux dinjection permet en geacuteneacuteral de reacuteduire iumleumlffeumlt_deumls bacteacuteries
bull bull bull bull bull bull
- 75 -
2) CcedileAtLon dltiA puLtt dijyectLon
Comme dans le cas des dispositifs dinfiltration il apparait lors dune recharshyge artificielle de nappe par injection un colmatage progressif Lorsque celui-ci a atteint une valeur inadmissible on doit proceacuteder agrave un deacutecolmatage
La figure 23 montre leacutevolution du taux dinjection avec le temps ainsi que la reacutenovation de ce taux apregraves deacutecolmatage
FIGURE 23
INJECTION RATE VERSUS TIME FOR SHAFT
12
sectraquo o laquo_gt UJ ta 10
T 1 1 1 r~- r
Racharga ahoft
T_
16 24 32 40 48 TIME - DAYS
56 _1_ 64
MlxtnaUL du Document 6607790)
La freacutequence des deacutecolmatages est extrecircmement variable suivant les installations
Les proceacutedeacutes de deacutecolmatage les plus employeacutes sont le pistomage et le repompage dans ce dernier cas la pompe de nettoyage est geacuteneacuteralement laisseacutee agrave demeure dans louvrage (6600637) En effet le deacutemontage de la pompe est coucircteux et deacutelicat Toutefois il faut noter que la preacutesence de la pompe induit une reacutesisshytance hydraulique dans le circuit qui peut reacuteduire dun tiers la capaciteacute deacutecoushylement (G 51341)
La figure 24 donne les deacutetails dun puits dinjection ougrave le systegraveme de nettoyage est inteacutegreacute agrave lensemble de linstallation
- 76 -
FIGURE 24
SCHEMATIC OF INJECTION - WELL COMPLEX
EXTERIOR VIEW OF INJECTION-WELL COMPLEX (from Cohen and Durfor 1956 P D254)
18-ln-diamstelt ffbergtajs injection casing
Dopth below land surface In fost
36-in-diametraquor dritl hotraquo
3-ln-diamater liberglass treacutemie pipe
1 9 2
4-in-diumlamete annuiumlar-space observation wall casing
5-in-X62-f t- _ long scainlesJ Steel annular-space observa-tion-wall scroen
TO-ft-long statn less-steel sand traps
4-In-diamraquoter fibargtass injection pipraquo
1-in-diamraquoter fiberglass pressure-measuring pipraquo
3-in-diemeter fibargtass tromio pipraquo
Cernant grout
2-ft-thick layer of fine sand
16-iumln-X62-fr-long staintess-steel injection screen
Filtsr pack
Ceacutement grout
PLAN VIEW OF INJECTION-WELL COMPLEX
3-in-diameter treacutemie pipe 6-in-diameter opening
18-in-aiameter casing
6-in-diameter pump column
Q 4-in-diameter annular-space
well 4-in-diameter
instrurnent-
192 - f t - deep -^ ) Q-3-in-diameter injection pipe treacutemie pipe
WELL-HEAD FFATURES LOOKING NORTHEAST
50-hp redevelopment-pump motor
Support grate
6-in-diameter pump column-
Main casing access hole
4-iumln-diameter annular-space well
3-jn-diameter -treacutemie pipe
18-in-diameter 53 fiberglass casing^ 5
floor
A-in-diameter instrument-access pipe
Redevelopment lioe
diameter treacutemie pipe
4-in-diameter shaljow-
lnjectiocirc~npipe
4-in-diameter deep-injection pipe
(ExtsiaLt du Document Ccedil 1787b)
- 77 -
Le reacutesultat du deacutecolmatage des puits est en geacuteneacuteral une reacutecupeacuteration quasi-complegravete de la capaciteacute dinjection initiale Mais on peut dire dune maniegravere geacuteneacuterale que les ouvrages dinjection sont dune gestion deacutelicate et que leur dureacutee de vie est impreacutevisible mais de toute faccedilon infeacuterieure agrave celle des disposhysitifs dinfiltration
- 79 -
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- CHAPITRE IV -
DONNEES ECONOMIQUES DUNE OPERATION DALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE NAPPE SOUTERRAINE
- 83 -
La faisabiliteacute technique (existence de conditions geacuteologiques et hydrogeacuteologiques favorables) dune opeacuteration dalimentation artificielle ayant eacuteteacute prouveacutee il convient alors den veacuterifier lopportuniteacute eacuteconomique Pour cela une analyse minutieuse de tous les facteurs entrant dans la composition dune part du revenu et dautre part du coucirct doit ecirctre faite La comparaison de ces deux derniers points permet de deacuteterminer le beacuteneacutefice que peut apporter une telle opeacuteration
La suite du travail consistera alors agrave comparer le prix de revient de lopeacuteration de recharge avec le prix de revient dautres meacutethodes reacutepondant au mecircme objectif (agrave condition bien sucircr que ces autres meacutethodes soient techniquement reacutealisables) Par exemple
- choix entre une opeacuteration de recharge par bassin dinfiltration ou bien par puits dinjection
- choix entre une opeacuteration de recharge par bassin dinfiltration et une uniteacute de traitement des eaux
- choix entre une opeacuteration de recharge par puits dinjection et la construction dune adduction deau
- choix entre un stockage en surface et un stockage souterrain
Nous donnerons un deacuteveloppement de ces diffeacuterentes comparaisons dans le parashygraphe III de cette partie
- REVENUS APPORTEacuteS PAR UNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
Ces revenus peuvent ecirc t re d i rec ts ou ind i r ec t s
1 ) RevemiA dLuiecJ^i
Les revenus directs sont le reacutesultat de la vente des eaux de recharge apregraves passage dans le sol et pompage Cette vente se fait suivant la tarification en vigueur des eaux Il faut noter que le prix de leau varie suivant lendroit et dans le temps et que par conseacutequent lestimation des revenus directs dune opeacuteration de recharge suppose la connaissance agrave long terme de la politique de tarification de leau
2) Revenue indiAecJ^i
Les revenus indirects sont le reacutesultat de limpact dune opeacuteration de recharge sur la vie eacuteconomique dune reacutegion ou dun Etat Par exemple
- si lobjectif de lopeacuteration de recharge est la suppression dune surexploitation de la nappe le revenu apporteacute par une telle opeacuteration reacutesultera de la diminution des coucircts de pompage mais aussi de leacuteconomie de travaux dapprofondissement des puits
- si lobjectif de lopeacuteration de recharge est le stockage deau pour une utilishysation posteacuterieure le revenu apporteacute viendra de laccroissement du revenu agrishycole ainsi que de lexpansion humaine et industrielle de la reacutegion concerneacutee
bullbullbullbullraquobull
- 84 -
Compte tenu de la multipliciteacute et de la complexiteacute des paramegravetres entrant dans la composition du revenu indirect apporteacute par une opeacuteration de recharge lestishymation de ce revenu est assez difficile
B - COUcircTS DUNE OPEacuteRATION DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE NAPPE
La reacutepartition des coucircts se fait en trois eacutetapes
- coucircts des eacutetudes - coucircts de construction - coucircts de fonctionnement et dentretien
11 COLUA desi ltipoundudampsj
Les eacutetudes comprennent (G 51341)
les travaux de recherche des caracteacuteristiques geacuteologiques et hydrogeacuteologiques des terrains les reacutesultats de ces travaux permettent de conclure agrave la faisabishyliteacute technique ou non dune telle opeacuteration Cette eacutetape conditionne bien sucircr la suite des opeacuterations
le traceacute de cartes
les travaux de conception de linstallation de recharge
la recherche et lachat des terrains
les proceacutedures juridigues si lon doit recourir agrave lexpropriation
2) Travaux de cori4tnucJJoa
Le deacutetail des diffeacuterents points intervenant dans le coucirct dun bassin dinfiltrashytion et dun puits dinjection est donneacute par la figure 1
La figure 2 repreacutesente sur un diagramme le coucirct de certains eacuteleacutements de ces deux dispositifs de recharge artificielle Lanneacutee de reacutefeacuterence est 1975
Chaque installation de recharge est reacutepeacutetons-le un cas particulier Aussi ce sont les conditions locales qui dicteront leacutequipement neacutecessaire si par exemshyple tous les eacutecoulements agrave linteacuterieur de linstallation peuvent se faire par graviteacute le nombre total de pompes neacutecessaires sera reacuteduit ce qui aura pour effet de diminuer le coucirct global de leacutequipement de linstallation (G 5191)
bullbullbullbullbullbull
- 85 -
FIGURE 1
TRAVAUX DE CONSTRUCTION
1 Installations deacutepandage
a) Terrains ou bassins
- leveacutees ou digues - canaux dameneacutee - canaux deacutevacuation
b) Appareils enregistreurs
c) Installations de deacuterivation
d) Dispositifs de controcircle
e) Voies daccegraves
f) Clocirctures
g) Abris
h) Mateacuteriel de traitement de leau
2 Installations dinjection
a) Construction du puits dinjection
- colonne de tubage - compactage du gravier ou de la gravette-filtre
- injections pour eacutetancheacuteiteacute - packers - meacutethode de forage (rotation avec circulation de boue inverseacutee rotation normale battage au cacircble autres meacutethodes)
- perforations
b) Puits dobservation
- tubage - massif de gravette-filtre - injection pour eacutetancheacuteiteacute - meacutethode de forage (rotation avec circulation de boue inverseacutee rotation normale battage au cacircble autres meacutethodes)
- travaux dachegravevement (perforation dispositifs pour leacutetude du puits par la meacutethode du carottage geacuteophysique)
- installations de controcircle des expeacuteriences
- 86 -
c) Puits dextraction mdash mecircmes opeacuterations que pour les puits expeacuterimentaux avec en plus
- mateacuteriel de pompage - eacutenergie (eacutelectriciteacute moteurs agrave combustion interne)
d) Installations de controcircle de lexploitation
- poste de reacutegulation de la pression - compteurs - vannes (de fermeture controcircle soupape de seacutecuriteacute de purge soupape agrave vide)
e) Installations de traitement de leau
- javellisation - acidification - autres proceacutedeacutes
f) Conduites
- mateacuteriaux (buses en beacuteton acier recouvert et doubleacute de beacuteton amiante-ciment matiegraveres plastiques)
g) Bacirctiments
h) Appareillage de controcircle
- enregistreurs - sondeurs - eacutechantillonneurs (pompe submersible eacutechantillonneur aleacuteatoire pompe eacuteleacutevatoire agrave air conductiviteacute eacutelectrique)
(CxampiaU du Document Ccedil 513^1 )
- 87 -
FIGURE 2
DIAGRAM SHOWING COST FACTORS OF AN ARTIFICIAL-RECHARGE INSTALLATION
Playa lake
Screen wire enclosure styrofoam floating inlef
Flexible suction hose 50 et S 8 0 0 per foot
Chemical feed pump and tank capacity 03-2 galhr S 210 Chemical flocculant S 3 - S 3 0 acre-foot
reg
Q Pump-capacity 500 galmin at 80 head
Aluminum irrigation picircpe 6 at S 105 per foot 100 feet
Excavation of settling basiumln 10x 10x 100
Screen wire baffles I 14 pipe frames
Pump-capacity 500 galmin at 80 head __
Aluminum irrigation pipe g 6 o t S 105 per foot 100 feet
Excavotion of spreading basin
Flexible suction hose 20 at S 8 00 per foot
Injection well 200 depth =deg I0diamefer 150 wire
wrapped screen 50casicircng 30 yds gravel pack
Spreading basin
S 150 2 0
4 0 0
1800
105
80O
20O
160 1800
105 S540O
StOOO
Not to scate
lpoundxtnaAgraveJL du Document Ccedil 5191 ) - Anneacutee de sieacutepoundeacutesience 1975 -
- 88 -
3) Fonctionnement et entnetien
La figure 3 donne la liste des diffeacuterents eacuteleacutements constituant le coucirct du foncshytionnement et dentretien pour des bassins dinfiltration ou des puits dinjecshytion
U) Coucirct gj-obat
La reacuteunion des coucircts preacuteceacutedents deacutetermine le coucirct global dune opeacuteration de recharge Ce coucirct calculeacute sur une anneacutee de fonctionnement et rapporteacute au volume deau annuel ainsi utiliseacute donne le prix de revient du m3 deau de recharge
Lexamen de plusieurs installations montre que ce prix de revient est variable neacuteanmoins en utilisant les reacutesultats dune enquecircte faite il y a quelques anneacutees on peut deacutefinir les valeurs moyennes pour les diffeacuterents facteurs eacuteconomiques dune recharge artificielle Ainsi le tableau 1 donne la valeur moyenne des investissements neacutecessaires pour diffeacuterents dispositifs de recharge
TABLEAU 1
INVESTISSEMENT EN FRANCS PAR M3AN INFILTRE
Prctrait
Moyennes
Bassins et canaux
avec
0362
sans
0139
Puits ou forages
avec
0125
sans
0052
(Extrait du Document 6600637) - Anneacutee de AeacutefLeacutenence 1971 -
Lexamen du tableau 1 suggegravere les remarques suivantes
- le coucirct moyen des investissements par m3 et par an semble 2 agrave 3 fois plus eacuteleveacute pour les canaux et bassins que pour les puits et les forages dinjection Cette importante diffeacuterence dans les investissements sexplique en grande partie par la neacutecessiteacute dans le cas dun bassin ou dun canal dacheter une importante superficie de terrain Ainsi en zones urbaines lacquisition des terrains peut repreacutesenter jusquagrave 50 des investissements
mdash le coucirct dinvestissement du preacutetraitement constitue une part importante du coucirct total dinvestissement Le tableau 2 montre lincidence dun preacutetraitement sur le prix de revient moyen dun m3 deau (reacutesultats pour les dispositifs dinfilshytration seulement)
laquobullbullbullbullbull
- 89 -
FIGURE 3
FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN
1 Installations deacutepandage_
a) Nivellement eacutegalisation des surfaces
b) Protection contre les orages
c) Reacuteparation et remplacement des structures
d) Entretien du mateacuteriel
e) Combustible pour le mateacuteriel
f) Location du mateacuteriel
g) Ponccedilage et ramassage de la boue
h) Protection contre les insectes
i) Lutte contre la veacutegeacutetation parasite
j) Ameacutelioration de lapparence estheacutetique des installations (notamment plantation de rideaux darbres et systegraveme darrosage)
k) Protection contre les rongeurs
1) Patrouilles de surveillance
m) Traitement de leau (floculants)
n) Entretien des pentes
o) Actes de vandalisme
2 Installations dinjection
a) Appareillage dobservation et de controcircle
b) Appareillage pour la mesure du niveau deau
c) Echantillonnage de leau
d) Remise en eacutetat des puits et enlegravevement des deacutechets
e) Traitement de leau
- javellisation - acidification - autres proceacutedeacutes
f) Entretien du mateacuteriel
g) Reacuteparation des structures
- 90 -
h) Combustibles
i) Location de mateacuteriel
j) Patrouilles de surveillance
k) Analyses de leau
1) Acte de vandalisme
3 Bureaux
a) Controcircle et surveillance
b) Administration
c) Paiement des salaires et reacutemuneacuteration
d) Frais geacuteneacuteraux (bureaux et services locaux)
- location et services publics - teacuteleacutephone - fournitures
- entretien de leacutequipement de bureau
e) Salaires et traitements
f) Responsabiliteacute civile (assurances)
g) Impocircts et taxes
h) Inteacuterecircts
(poundxampiaLt du Document Ccedil 513^1 )
- SI -
TABLEAU 2
INCIDENCE DU PRETRAITEMENT SUR LE PRIX DU M3 DEAU
Moyennes
Prix du m3
en F F
0249
Incidence du
preacutetraitement
27
Prix du preacutetraitement par m5 (FF)
00787
(6xtnaLt du Document 6600637 ) - Anneacutee de ieacuteLeacutenence 1971 -
Le coucirct du preacutetraitement eacutetait donc en 1971 en moyenne de 8 centimes par m3
Nous avons vu que le preacutetraitement des eaux dinfiltration retarde lapparition dun colmatage inadmissible et donc reacuteduit lentretien du dispositif concerneacute Un calcul rapide montre cependant que leacuteconomie ainsi reacutealiseacutee est loin de venir compenser les deacutepenses dues au preacutetraitement de leau On cherchera donc dans le cas dun dispositif dinfiltration agrave reacuteduire au maximum le preacutetraitement des eaux de recharge
La figure 4 donne les reacutesultatsde correacutelations statistiques eacutetablies entre linshyvestissement neacutecessaire agrave la reacutealisation dune opeacuteration dalimentation artifishycielle de nappe et le volume annuel introduit par ce moyen dans laquifegravere
FIGURE 4
INVESTISSEMENT ET VOLUME
ANNUEL INTRODUIT DANS LAQUIFERE
-Don I raquo eacuteqootionraquo claquo tfroicircfraquoraquo draquo recircccediltbullgt
2 bullbullraquo bulltpfinegrave bullraquo | 0 Fiones
V bullbullraquo apgtrtmraquo raquon tOS ttram
mdashLlaquoraquo coMcirraquotraquo poundbull corttal ioraquo obtraquoraquoraquo
t E C E N D E
H+f+ nraquowl
p a raquo t t i laquoalelaquof
bull bull bull laquo
A m bull
i bull
raquobullbullraquo
A a o
o o
lSxtnait du Document h 2028) - Anneacutee de leacutefLeacutenence 1971 -
A Forage P 3 raquolaquo Cooi o DruI
IOraquo i o lO
Vol me AIMCCcedilI tulro-Stucirct 4raquouraquo IV^utfire Inraquo)
- 92 -
Sur la figure preacuteceacutedente on peut remarquer quune installation de recharge a un coucirct dinvestissement qui en moyenne croicirct plus vite que le volume annuel introduit Pour une installation sans preacutetraitement cest linverse
- ETUDE DE LOPPORTUNITEacute EacuteCONOMIQUE DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
ARTIFICIELLE - COMPARAISON AVEC DAUTRES MEacuteTHODES DE MISE EN VALEUR
DES RESSOURCES EN EAU
Lalimentation artificielle de nappe est une opeacuteration rentable pour autant quelle soit moins coucircteuse que les autres meacutethodes de mise en valeur des ressou-ces en eau (G 51341) Il convient donc avant de choisir une meacutethode deacutetablir une comparaison de coucirct avec les autres meacutethodes (agrave condition bien sucircr que celles-ci soient techniquement reacutealisables)
Nous donnons ci-dessous quelques cas de comparaisons qui peuvent se preacutesenter
) CompcuiaLion enjQie un basi^in dinfJJjjtnaAlon et un puiAsi din^ecAion
Nous avons vu que agrave deacutebit annuel fixeacute le coucirct dinvestissement moyen dans le cas dun bassin dinfiltration est 2 agrave 3 fois plus eacuteleveacute que dans le cas dun puits dinjection Cependant le prix de revient dun m3 deau infiltreacute dans un bassin est en geacuteneacuteral un tant soit peu moins eacuteleveacute quun m3 deau injecteacute dans un puits Ceci sexplique par trois faits (6622466)
les coucircts de traitement sont reacuteduits dans le cas dune installation de recharge fonctionnant avec des bassins
lentretien des bassins est beaucoup plus aiseacute que celui des puits dinjection les frais dentretien des bassins sont donc moindres
la dureacutee de vie des ouvrages dinjection est en geacuteneacuteral beaucoup plus courte que celle des bassins Par conseacutequent lamortissement des premiers doit se faire plus rapidement que celui des seconds
Pour ecirctre compeacutetitifs vis-agrave-vis des bassins dinfiltration les puits dinjection doivent donc ecirctre conccedilus et geacutereacutes de maniegravere rigoureuse Cest pourquoi dans bien des cas on a preacutefeacutereacute malgreacute leur prix les bassins aux puits dinjection
2) CompcuiaLion entie une insitaUAation de Aechange anAAficJ-eAAcirce et une uniteacute de tnaAjtement damp4 eaux
Placcedilons nous dans le cas ougrave linstallation de recharge est un bassin Nous avons vu que par passage dans le sol leau dun bassin peut ecirctre grandement purifieacutee Ce traitement par le sol vient donc concurrencer techniquement le traitement en station
Examinons alors les eacuteleacutements de comparaison suivants (5600836)
a) implantation lespace neacutecessaire pour la construction dune uniteacute de traitement est infeacuterieur agrave celui neacutecessaire pour une recharge par bassin
b) besoin en eau dans le cas dune recharge les pertes en eau peuvent seacutelever a 40 du volume introduit
- 93 -
c) estheacutetique dans un cas comme dans lautre les installations paraicirctront inesshytheacutetiques
d) seacutecuriteacute de lexploitation dans le cas dune recharge par bassin on doit sattendre agrave des variations des deacutebits dinfiltration (colmatage fluctuations saisonniegraveres agissant sur la viscositeacute de leau) Mais la simpliciteacute des instalshylations avec bassins fait quelles sont moins exposeacutees aux pannes Pour ecirctre fiables les uniteacutes de traitement exigent pour leur part une gestion et un entretien rigoureux mis en oeuvre par un personnel qualifieacute
e) Possibiliteacute de surcharge les uniteacutes de traitement peuvent supporter jusquagrave 25 de surcharge Par contre la possibiliteacute de surcharge pour les bassins est faible En effet les bassins ont des dimensions fixeacutees et par conseacutequent ils ne peuvent recevoir plus deau quils peuvent en contenir
f) possibiliteacute dagrandissement les uniteacutes de traitement peuvent ecirctre facilement agrandies ce qui nest pas le cas pour les bassins
g) constitution de leau eacutepureacutee leau reprise apregraves infiltration dans le sol est agrave condition de respecter certaines conditions (cf 2egraveme partie de cette eacutetude) toujours claire et saine Leau traiteacutee pose souvent des problegravemes dodeur de saveur et de tempeacuterature
La comparaison eacuteconomique entre une installation de recharge par bassins et une uniteacute de traitement des eaux a souvent montreacute lagrave ougrave les conditions geacuteologiques et hydrogeacuteologiques sont favorables et le prix des terrains pas trop eacuteleveacute la rentabiliteacute de cette premiegravere meacutethode de traitement et de reacutegeacuteneacuteration des eaux
3) CompgiltxLion entte une i-nAtaAAaALon de iechaAge antAfcAcieMle et une adducJLJon deau (66025W7 ^
Placcedilons nous dans le cas ougrave linstallation de recharge est un puits dinjection
Pour ces deux installations on peut en premiegravere analyse confondre les frais de production et de pompage Si par ailleurs on neacuteglige les autres frais dexploishytation tels que lentretien la comparaison eacuteconomique entre les deux installashytions est alors rameneacutee agrave la comparaison des coucircts dinvestissement
pour les puits dinjection les coucircts dinvestissement sont composeacutes principaleshyment du coucirct du forage et du coucirct de la station de pompage
pour ladduction les coucircts dinvestissement sont reacuteduits aux coucircts de la canashylisation et des ouvrages annexes
La figure 5 donne un exemple chiffreacute dune telle comparaison pour lalimentation dune agglomeacuteration situeacutee au-dessus de la nappe souterraine de lAlbien (Reacutegion Parisienne)
Le coucirct dinvestissement pour une adduction deau eacutetant fonction de la longueur de la canalisation il apparaicirct donc quil existe une distance optimum au-delagrave de laquelle une installation de recharge est moins oneacutereuse quune adduction deau
bull bullbullbullbullraquo
- 94 -
FIGURE 5
ALIMENTATION A PARTIR DE LA NAPPE DE LALBIEN COMPARAISON AVEC UNE
SOLUTION DE TRANSPORT DEAUX DE SURFACE
exemple Lapprovisionnement en eau potable dune aggloshymeacuterat ion de 25 000 habitants dont les besoins atteishygnent laquon peacuteriode de pointe 7 000 m3jraquo peut ecirctre assureacute
soit p a r u n e adduct ion directe en premiegravere ecirclegrave-vation d eaux de surface depuis la plus proche usine de trai tement
soit par -des preacutelegravevements dans TAlbicircen effectueacutes sur place et compenseacutes pa r linjection simultaneacutee bullau niveau de la mecircme usine de Yolumes eacutequishyvalents
En premiegravere approximation l a comparaison entre ces deux solutions peut ecirctre rameneacutee agrave la comparaishyson des investissements correspondants
mdash lthuucircgt le ynetuief cas agrave une conduite de 350 mm de diamegravetre (1) soit environ 035 MFkm
(1) Coucirct moyen approximatifraquo au megravetre lineacuteaire en TOAC scmiuml-urbanicircseacutee y comprisregards ouvrages et toutes sujeacutetions r 350 F
dans le second cas agrave la reacutealisation d un doublet de forages agrave lAlbien
Forage dinjection 09011F Forage de preacutelegravevements 090Icirc1F Geacutenie Civil station de pompage et de tfeacuteferrisaticircon _ 035MF Equipements de pompage 015MF Equipements de deacutefcrrisatioR 015 MF
soit environ 2-15 MF
Comparaison des dsua solutions
Compte tenu des hypothegraveses adopteacutees la solution du doublet de forages agrave lAlbien parait la plus avanshytageuse si la longueur de ladduction directe excegravede 7 km (215035)
(Existait du Document 6602587) - Anneacutee de leacute^eacuteience 197b -
Le c a l c u l p reacuteceacuteden t e s t une s i m p l i f i c a t i o n du c a l c u l r eacute e l q u i en f a i t e s t p lu s complexe En dehors de t o u t e c o n s i d eacute r a t i o n eacuteconomique une opeacute ra t ion de recharge a r t i f i c i e l l e peut s imposer l agrave ougrave l e s r e s s o u r c e s n a t u r e l l e s d a l i m e n t a t i o n en eau s a v egrave r e n t i n s u f f i s a n t e s pour s a t i s f a i r e l e s b e s o i n s Exemple dans l e s icirc l e s ougrave l e s r e s s o u r c e s n a t u r e l l e s son t f a i b l e s e t ougrave l e p r i x du dessalement de l e a u de mer e s t souvent p r o h i b i t i f
- 95 -
U) Compcuiabbion ervUie le ^tocAage de siUAjlace et te 4tockage 4oideAAaln
Lfraquo figure 6 donne les reacutesultats dune correacutelation statistique entre le montant des investissements et le nombre de m3 deau stockeacutes par an pour un reacuteservoir de surface et un reacuteservoir souterrain
FIGURE 6
COMPARAISON DES COUTS DES STOCKAGES SUPERFICIEL ET SOUTERRAIN
1310raquo
I I
T3103
13107
TTykAT-STt 44-
rlt^r~^Trrttr
MaouM
IW3raquo 1V10raquo IVW
(ExtAaLt du Document f- 2028) - Anneacutee de ieacuteeacuteAence 1971 -
A partir de la figure preacuteceacutedente on peut donc deacuteduire que pour des volumes infeacuterieurs agrave environ 30 millions de m3 par an le stockage souterrain est plus inteacuteressant financiegraverement que le stockage de surface
bull bullbullbullbullbull
- S6 -
Par ailleurs le stockage souterrain preacutesente les avantages suivants
- disponibiliteacute de reacuteserve en cas de catastrophe stoppant les possibiliteacutes dimporshytation deau
- eacutelimination des pertes par eacutevapotranspiration
- pas de problegraveme dalgues et moins de risques de contamination
- reacuteduction des risques daffaissements dus agrave une baisse du niveau de la nappe
- possibiliteacute de traiter et de purifier leau par passage dans le sol
- 97
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE
F 2028
G 1681506
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- 98 -
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- CHAPITRE V -
LES INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE DE
NAPPE DANS LE MONDE
- 101 -
Les reacuteserves deaux souterraines constituent une immense ressource En effet on estime agrave 4 millions de km3 la quantiteacute des eaux souterraines situeacutees entre la surface du sol et la profondeur de 800 m agrave titre de comparaison le volume total des lacs deau douce est denviron 120000 km3
Cette ressource en eau souterraine est par ailleurs omnipreacutesente et peut donc ecirctre mis agrave part dans quelques reacutegions du globe exploiteacutee
Dans de larges reacutegions du monde les preacutecipitations sont insuffisantes pour pouvoir couvrir les besoins en eau A titre dexemple la figure 1 donne la carte des reacutegions du globe ougrave les preacutecipitations sont insuffisants vis-agrave-vis des besoins agricoles
FIGURE 1
Waiet-dejiciency (-) and valet-surplus (+) zones in ihe vorld A water deficiency exisls if preacutecipitation supplies less ztiater than would be nrrdedjor vellutatered vrgelalian In the reverse circumslcnccs ihere is a wzter surplus
((L-xtnaJut du Document Z 49 )
En comparant la figure 1 avec la figure 2 on peut se rendre compte que les zones ougrave on constate un manque en eau agricole sont naturellement les reacutegions arides ou semi-arides mais aussi certaines reacutegions tempeacutereacutees
bull bullbullbullbullbull
FIGURE 2
o ru
(euroxpoundnalpound du WoJild Atia by Bantholomew)
- 103 -
Pour situer le rocircle de la recharge artificielle dans la gestion globale des resshysources en eau nous allons eacutetudier deux cas
- cas des zones arides et semi-arides - cas des zones tempeacutereacutees
1 ) CaS desi gonampA avide^ et somL-cuiidesi
Dans ces reacutegions lexploitation des eaux souterraines est souvent la seule solushytion dapprovisionnement en eau Aussi la recharge artificielle vise dans ces reacutegions agrave augmenter la recharge naturelle lors des rares preacutecipitations afin de limiter les pertes par eacutecoulement de surface ainsi que par eacutevapotranspiration Il est possible de faire ainsi un stockage deau dans le sol
Il faut tenir compte du fait que la majoriteacute des pays situeacutes dans les zones arides du globe sont le plus souvent des pays en voie de deacuteveloppement donc dans lesquels on doit utiliser une technologie adapteacutee aux moyens locaux
Prenons lexemple de lAfrique et plus particuliegraverement les pays du Sahel
La figure 3 situe les zones arides et semi-arides dAfrique
Les pays du Sahel sont situeacutes au nord des deacuteserts du Sahara et du Fezzan dans des zones extrecircmement arides Parmi ces pays seules lAlgeacuterie et la Libye disposhysant de revenus peacutetroliers ont un niveau deacuteducation et deacuteconomie suffisant pour pouvoir mettre en oeuvre des techniques sophistiqueacutees de mise en valeur des resshysources en eau et ainsi assurer leur expansion humaine et eacuteconomique
2) CQA desi pay-si tompeacuteAeacuteA_
Laugmentation croissante des besoins en eau combineacutee avec la deacuteteacuterioration de la qualiteacute des eaux de surface ont entraicircneacute le deacuteveloppement de lexploitation des eaux souterraines
La recharge artificielle permet dans les reacutegions tempeacutereacutees
- dune part le soutien et la restauration de nappes surexploiteacutees
- dautre part lameacutelioration de la qualiteacute des eaux de surface par passage dans le sol
Ces deux points visent donc agrave ameacuteliorer en quantiteacute et en qualiteacute les eaux consommeacutees
Afin de preacutesenter les diffeacuterentes reacutealisations dans le monde nous allons les classer en fonction de lobjectif principal viseacute par ces installations
Principalement on distingue 4 objectifs
I - Stockage deau en peacuteriode humide pour utilisation en peacuteriode segraveche I - Soutien et restauration dune nappe surexploiteacutee I -Constitution dune barriegravere hydraulique contre lintrusion deaux saleacutees (ce
point est souvent une conseacutequence du point preacuteceacutedent) V - Ameacutelioration de la qualiteacute de leau par filtration dans le sol
- 104 -
FIGURE 3
TERRES ARIDES DAFRIQUE
E
A
S
rii bull i ri
i i
_
A n d raquo
Trontliraquo im plaquoV
1000 KIUX5
WOJtoeh
lpoundicOixLUt du Document I 1021)
bull bull bull bull bull
- 105 -
- INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF
LE STOCKAGE DEAU
1 ) Liacircte de^i in^taM-atlorvi
(1
(2
(3
(4
(5
(6
(7
(8
(9
(10
(U
(12
(13
Valleacutee du Danube Roumanie - Bulgarie
Valleacutee de la LeeGrande-Bretagne
Camp Peary USA
Valleacutee de la Prut Ukraine
Wroclaw Pologne
Comteacute de Los Angeles USA
Massif de Zaghouan Tunisie
Plaine cocirctiegravere dIsraeumll
Source de Yarkon Israeumll
Dan Project Israeumll
URSS
Valleacutee de lOued Biskra Algeacuterie
Plaine de Karakoum Turkmeacuten
Ahmedabad Inde
istan URSS
(G 51341)
(F 2028)
(F 2028)
(G 51341)
(6609067)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341 F 2028)
(G 51341)
(G 6230 G 6212)
(G 51341)
(G 51341)
(Z 13312c)
2) Le tablexiu 1 donne la reacutepartition suivant le climat et le niveau de deacuteveloppeshyment des pays concerneacutesdes installations preacuteceacutedentes
TABLEAU 1
- _ -NIVEAU DE
C L l r^-C^EVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3) tableau 2
(4) (5) tableau 3
(6) tableau 4
(12) tableau 5
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
(7) (8) (9) (10) tableau 6
(11) tableau 7
(13) tableau 8
- 106 -
3) Lampi tableaux 2 agrave 8 donnent pour chaque cas particulier de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
- tableaux 2 agrave 5 reacutealisations en pays industrialiseacutes
- tableaux 6- agrave 8 reacutealisations en pays en voie de deacuteveloppement
TABLEAU 2 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
PAYS
Roumanie -Bulgarie
GBretagne
USA
1 j LOCALISATION
I 1 j Valleacutee du Danube | (voir fig 4) 1 1 j Valleacutee de la Lee
1 1 J Camp Peary 1 1
EAU
R
R
bull
1 1 | GEOLOGIE |
| 1 | Valleacutee alluviale | j (sables et graviers)j 1 1 1 l j Craie j j(voir fig 5) j 1 1 1 1 (Lentille deau dans | jeau saleacutee j
1 1
VOL
2109
AQUI
m3
DISPOSITIFS
bassins
bull puits
puits
1 ICOLMA
I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 | TRAIT
| Preacute
1 1 1 1 2 1 1 1 j Preacute 1 1
1 | PERFORMANCES r i i i i j12 millions de j m3an
1 1 | entre 45 et 20 j m3h
1 bull
1 1 1 PRIX |
1 1 i i i i i i i i icirc 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Notations
R e eau de riviegravere Preacute= preacutetraitement des eaux 2 raquo traitement secondaire des eaux
FIGURE 4
- VALLEE DUDANUBE - ROUMANIE-BULGARIE
(HODHAHIB)
m - d CALAT
MAJUk
Belgrade SEVEXraquo bull laquo bull 8L
Bucarest deg
(BULGARIE)
(Extrait du Document Ccedil 5 i47 ) bull bull bull bull bull bull
- 107 -
FIGURE 5
VALLEE DE LA LEE - GE0L0GIE-PIEZ0METRIE AVANT ET APRES ALIMENTATION
ARTIFICIELLE DURANT LA PERIODE 1954-1955
1 mite gt 1
Terrains superficiels
Eii3 Argiles de Londres
KiZij VoohvJch e t Reading beds (5mper7traquosbFe
Pampi Sables thanegravetiens
P 3 Craie
mdashmdash Njyrau piucircrorpucirclricircque en octobre 1953
(svanL DIcircirrcntattoT OftificicirccIIe) -~mdash Niveau piumlocircromstriqus maximum apregraves rnjrciian
durant la peacuteriode lS5f-19S5
Sx-Oiaugravet du Document t 2028)
TABLEAU 3 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT CONTINENTAL
i PAYS
| URSS
| Pologne
| LOCALISATION
| I | Valleacutee de la | Prut
I | Wroclaw
i
EAU
R
R
I | GEOLOGIE
iPlaine alluviale |(voir fig 6)
ISeacutediments tertiaires
I I
VOL AQUI I | DISPOSITIFS
|bassins agrave
I I I |fosseacutes et (eacutetangs
i
I |C0LMA
sable| P I I 1 |PCB 1 1
1 1 | TRAIT
I
1 | Preacute
1 1 1 | Preacute
1 1 1
PERFORMANCES
12S0OO m3jour
PRIX
Notations
H = eau de riviegravere P ~ physique C raquo chimique B = biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux
- 108 -
FIGURE 6
VALLEE DE LA PRUT
l l t 1 T
A r g i l e du miocegravene
i _ i J - i J i laquov t iuml j 100 200 300 400 500
P i s t a n e e (en megravetres) 6 0 0
lHxtrialt du Ucircocumervt Ccedil 513^1 )
TABLEAU 4 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
PAYS
USA
1 | | LOCALISATION | EAU
GEOLOGIE 1 I (VOL A8UI | DISPOSITIFS
jComte de Los I Angeles |(voir fig 7) I I
(Bassins remplis de (seacutediments mal |consolideacutes i i
gt agrave 12 10s m3
|bassins et |terrains |deacutepandage I
j COLMA | TRAIT | PERFORMANCES j PRIX
I Preacute | 60 m3s jde re-|vient [de 4 agrave |242 pou H (icirceee n3 I
Notations
R = riviegravere P = physique
Preacute = preacutetraitement
- 109 -
pound O
- H -M
a a
O gtrt bullXi rH a -H o bullraquo-gt
K 3
bull S bull 0)
-=f G rH O
ta
ta 0)
raquoltD 4-raquo bull H KJ u +gt X
d o
n o bulla
a a
ta
o bulla 6raquor4 p O
bullbullgt laquo ta a fcgtd
irvviraquo bullH ni
- 110 -
TABLEAU 5 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT ARIDE
PAYS
U R S S
1 | LOCALISATION
1 1 |P la ines de jKarakourt
l
EAU
R
1 | GEOLOGIE
1 1 JAlluvions forma-j t i o n s de l ta iumlques
1
I |VOL
1 i 1
AQUI 1 | DISPOSITIFS
| Pui t s 1 1
1 ICOLHA
1 1 1 P 1 1
1 |TRAIT
1 1 1 1 1
PERFORMANCES 1 | PRIX
1 1
Notations
R raquo riviegravere P = physique
TABLEAU 6 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT MEDITERRANEEN
1 1 I I I I 1 1 PAYS j LOCALISATION EAU j GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT j PERFORMANCES j PRIX j
1 I I 1 I I 1 1 I I i i l 1 1 1 1 1 bdquo I I
Tunisie |Massif de | R | Calcaires | | P e t i t s barrages| P | Preacute 132 10deg m3an | | Izaghouan | j (voir f i g 8) j | l l l i l j ( v o i r f i g 8) | j j | I I I I I
1 1 1 1 1 1 1 i l I I 1 1 1 1 1 I sraeuml l |P la ine c S t i egrave r e | R | Pla ine l i t t o r a l e | |Pu i t s | PB | 2 | gt 10 10deg m3an | |
| ( v o i r f i g 9) j j (vo ir f i g 9) j j I I I i l
1 1 I I 1 1 1 1 1 i l 1 1 l l l I I I s r a euml l |Source de Yarkon | R | Roches carbonateacutees |900 10deg m3 |Puits mixtes | PB | 2 |entre 500 e t 1000 |de r e - |
1 I 1 p l i s s eacute e s j j l i t 3h jvient j I I I (voir fig 10) | j l l l I001S2 | 1 I I I I l l l Ipar n3 | 1 I l 1 1 i l I I l l l I I
I s r a euml l |Dan Projet (Tel | U | Dunes de sab le s | |Bass ins |PCB | 2 |300000 m3jour |de r e - | 1 Aviv) i l i l l l l jv ient j I i l I I i 1 1 i00262 | j i l i l I I jpar m3 i 1 I I I I l l l I I
Notations
R = riviegravere U = useacutee P = physique C = chimique B = biologique 2 = secondaire
- 111 -
FIGURE 8
MASSIF CALCAIRE DE ZAGHOUAN (Tun i s i e )
fmdash bull (n 1 f F H r
f Hammamet
SOUSSE --
5gt
+gtmdash mdashmdash mdash
^-a mdash
bull bull
9 - c a l c a i r e s du j u r a s s i q u e s u p eacute r i e u r
5 e t 1 - c a l c a i r e s djj l i a s
N-O m s-o
DJSBJL r i A H N C a
ampEacuteEacuteEacuteamp5
lLxtnaJjt du Document Ccedil 513^11 bull bull bull bull bull bull
- 112 -
FIGURE 9
FORMATION AQUIFERE DE LA PLAINE COTIERE
ISRAEumlL
Echelle
Limites des collines et raquoraquogtmdash des montagnes
Canalisations nationales bull deau laquo -Source raquo Ville
Direction de 1raquoeacutecoulement ~- ~ eaux souterraines
Zone de forages dexploitation
N n
Mer Zone de PLAINE COTIERE D1ISRAEumlL - PBOFIL SCHEMATIQUE
Z Z 7 Z ^ 7 7 Z Z Z Z Z Z pound ^ g f l a nappe ^T (ampgtgt p h r eacute a t i q u e bullpoundamp
iuml i d eacute s
S c h i s t e s a rg i l eux
(extrait du Document Ccedil 513U1 ) bull bull bull bull bull
- 113 -
FIGUREacute 10
SOURCE DE YARKON ISRAEumlL
ONO
PROFIL TRANSVERSAL DE LA FORMATION DANS LES MONTS DE JUDEE
Meacute ri i terraneacute e VAVHE
Plsst
J Aquifegravere
(Pleacuteistocegravene (Gregrave
Roches
es M (Neogene Neogsh _ deg
(Schistes
Sench
CeLraquostdol
2J impermeacuteables
(Seacutenonien
raquoraquoraquobull
Eocch
(Marnes crayeuses
(Turonien-Ceacutenomanien (calcaires et dolomites
(Craies (eacuteocegravenes (semi-(impermeacuteables
Q - (Ceacutenomanien infeacuterieur 1 (Dolomites
L e s h (Creacute t aceacute i n f eacute r i e u r ( S c h i s t e s
(dxtAaUL du Document Ccedil 513^1 )
TABLEAU 7 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT SEMI-ARIDE
i r~ I I i l I I I i l I PAYS LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI| DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
i I I I lt i I i I I I I I l i i j Algeacuterie jvalleacutee de loued | R |deacutepots alluviaux | 20 agrave 30 (ameacutenagements du | P | I 510deg m3an | |
iBiskra I I 1 n6 bdquo | H t de loued I I I i l | |(voir fig 11) | | 10 m3 I I I I I 1 1 I I I I I I I I I
Notations
R = eau de riviegravere p = colmatage physique
114
FIGURE 11
VALLEE ALLUVIALE DE BISKRA (ALGERIE)
^r Meacutediterrans
Figure 11 Valleacutee a l luv ia le de Biskra
Echelle
bull M M iumllaquoklaquo
((LxtnaLt du Document Ccedil 513^1)
TABLEAU 8 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TROPICAL
l i t i i | PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS ICOLMA (TRAIT j PERFORBANCES | PRIX |
i i i l i l i i I I 3 I I Inde |Ahmedabad | R | sable (voir f i g 12) | Ipuits dans l e | PB | 1 | 4 5 10 m3jour dinves-| I I I I i 1 l i t de la j j | [ t i s se - | I l I I 1 Iriviegravere | j j jment | I l I I 1 |(voir fig 13) | j j (faible |
1 1 1 I l I I I I
Notations R = eau de riviegravere P = colmatage physique B = crvlmatagccedil hi ni odegique
1 = traitement primaire
bull bull bull bull bull bull
- 115 -
Crosraquo Stetions or tnraquo Sobormali Rivraquor Ot Ahmlaquodotgtod
Aerosi SubhojSBridnt MorScolraquo llOO O lOO 200
O _ 1 _
IO 20
Ver Scolt
SuSfiojhBridsraquo^
RraquofraquorraquofHraquo I I Riraquo to cucircc
groicircnraquod aond lil Sandvrm sill
E 3 Qov wlth raquoirt
Acraraquo Gond 8ridyraquo
J FIGURE 1 2
Sub-surface section or the Sabarmati River bed poundt Ahmedabad as seen in boring during_ the construction of road bridges across the river Data supplied by Ahmedabad Municipal Corshyporation and PWD Govt of Gujarat
FIGURE 1 3
Map of Ahmedabad city shorring locations of Municipal tubcwcll stations (open circlcs) and privatc tubcwclls (closcd circlcs) In the inset a schematic diagram or the suggested injection rcchargicircng scheme is stiown Pairs of double circlcs along the river indicnc pairs of vater supply and injection wclls
Schcmofic diogrom of tbe propoj icircd siphon rechorge schsrae for-tt)8 Ahmtdobod City
-Injection well -Cblorinofor
Ahmedobod City location pion o f tubewolU
Raferlaquoncel Roilwoy lene
mdash AbodMunlimit bull Privofetubewella 0 Mun Corpo
tubraquowlaquoij Sets orwot^r supply and injac-
AirPOrtA lonwlaquoH
(poundxtjiaJjt4 du Document Z 13312c) bull bull bull bull bull bull
- 116 -
B - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LE
SOUTIEN DUNE NAPPE DEAU SOUTERRAINE
1 ) LLite de jjz^tallatioiV4
(1
(2
(3
(4
(5
(6
(7
(8
(9
(10
(U
(12
(13
via
(15
(16
(17
(18
(19
Lettonie URSS
Lituanie URSS
Bacircle Suisse
Nappe du canton de Genegraveve Suisse
Donzegravere Mondragon France
Appoigny France
La Moulle France
Menuma Japon
Niigata Japon
Hodcgaya Japon
Wiesbaden RFA
Dortmund RFA
Haltern RFA
Hardham Grande-Bretagne
Peacuteoria USA
Valleacutee de la Durance France
Flushing Meadows USA
Fresno USA
St Croix Virgin Islands
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341 F 2028)
(6618945)
(G 51341 F 2028)
(G 51341 F 2028)
(6627873)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(6622466)
(F 2028)
(G 51341 F 2028)
(G 6230)
(6616816)
(6614931)
2) Le tab-leau cL-apie donne la reacutepartition suivant le climat et le niveau de deacuteveshyloppement des pays concerneacutes des installations preacuteceacutedentes
NB il est inteacuteressant de remarquer que toutes les installations reacutepertorieacutees ont eu lieu en pays industrialiseacutes ce qui est logique car ces pays ont des besoins en eau tregraves importants donc exploitent largement leurs reacuteserves soutershyraines
Les installations de recharge artificielle pour le soutien de nappe dans le pays en voie de deacuteveloppement ne sont quagrave leacutetat du projet qui verront certainement le jour avec laugmentation des besoins en eau de ces pays
3) LeA tableaux 9 agrave 13 donnent pour chaque cas de climat et de niveau de deacuteveloppeshyment quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
- 117 -
NIVEAU DE CLIMAT ^ P J L V E L O P P E M
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3 ) (4 ) (5 ) (6 ) (7) (8) (S) (10) (11) (12) (13) (14) ( t a b l e a u x 9 e t 9 b i s )
(15) ( t a b l e a u 10)
(16) ( t a b l e a u 11)
(17) (18) ( t a b l e a u 12)
(19) ( t a b l e a u 13)
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
TABLEAU S REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
I l I I I I I I I 1 j PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS |C0LMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX 1 1 1 1 1 I l i l i l 1 1 1 1 | URSS iLettonie | L lAlluvions e t deacutep6ts | |Bass ins 1 P-C | Preacute | 0 7 agrave 10 mjour | j | 1 |morainiques 1 | ( v o i r f i g 14) | | | | 1 1 1 1 i i i i I I I I I 1 | URSS iKaunas (Lituanie)1 R |Plaine a l l u v i a l e | |Bass ins | P | P r eacute agrave l | 2 8 agrave 005 njour | | | j i ( v o i r f i g 15) j j ( vo i r f i g 15) j j j j I l I I 1 I I I 1 1 1 I I 1 1 1 1 fi 1 | Suisse |Bacircle 1 R |Pla ine d a l luv ions | |Fosseacutes 1 P | 1 | 65 x 10 m3an |de r e -j j | | f l u v i o - g l a c i a i r e s | | (vo ir f i g 17) | j | | v i e n t j 1 i j (vo ir f i g 16) j j I I I |0 0242 1 I I I I I I I I Ipar m5 1 1
| Suisse j Canton de Genegraveve 1 R 1 Deacutepocircts morainiques j 18 10s ra3 JBassins et j P j 1 j 13 x 106 m3an jde re-| |(voir f ig 18) | | | jdrains | j j jvient 1 1 I I I I I I I j10 agrave 14 1 1 I I i l I I I Icent 1 1 I I I I l i t |suisses 1 1 I I I I 1 1 1 Ipar n3 1 1 1 i l i i 1 1 I I I 1 | France |Donzere-Mondragon| R lAlluvions f l u v i a - |105 10 m3 |Fosses d i n j e c - | P | Preacute | 8 5 m3s |charges I i I j t i l e s (vo ir f i g l 9 ) i j t ion 1 | j jd expl I I I I j j(voir f ig 20) j j j J400000F 1 1 I I I I I I I Ipar an 1 1 1 1 1 1 3 1 I 1 | France |Appoigny 1 R lAlluvions f l u v i a l e s 1180 10 m3 |Bass ins agrave s a b l e | P | Preacute |1000 m3jour | i l i i i j l v o i r f i g 21) j i j | 1 1 I I I I 1 1 1 1 France La Moulle R iCraie fissureacutee Bassins agrave sablei P 1 16IO6 m3an
(voir fig 22) (voir f ig 23) (10000 m2) J
- 118 -
FIGURE 14
PLAN DES OUVRAGES HYDRAULIQUES DE BALTEZERS REPUBLIQUE SOCIALISTE
SOVIETIQUE DE LETTONIE
(SxtnaJJ du Document Q 513^1 )
- 119 -
FIGURE 15
INSTALLATIONS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DEIGULAI REPUBLIQUE SOCIALISTE
SOVIETIQUE DE LITUANIE
Legeiuiuml
1 Puits dexploitation 2 Puits dobservation 3 Station de pompage h Bassin dinfiltration
aglQ23 ^
A VA l
tma
Gravxer
S a b l e
Y777 T e r r e g r a s s e
7 Sab le mecircleacute de t e r r e g r a s s e j
(ExtAaJut du Document Ccedil 513^1 )
bull bull bull
- 120 -
FIGURE 16
COUPE HYDROGEOLOGIQUE DU SITE DE LA HARD (MUTTENZ-BALE)
giicircpositif tjltgtfitrjtun
II l VV95m v -bull bullbullbullbull
bullbull- bullbull -yf---w ^ ltbullraquo bullbull(vs5 bullbull A--raquo-
FIGURE 17
PLAN DE LAMENAGEMENT DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE LA
NAPPE DE LA HARD (MUTTENZ-BALE)
OAcircUE Ccedily Prise en r7ytera
copy_ Station filtrante
(D_ Conduite dteu fiitrio
QFossucircn dinnltrction
_ Puits diuml repreumlso
copy Reacuteservoir deau poiumltUe et stetion de pampago
_ raquo _ l^ tajw _ J I _ 2Ttftipe
ttUTTENZ PHATTELH
leuroxtnaAgravejLi du Document h 2028)
- 121 -
FIGURE 18
PLAN DE SITUATION DE LA NAPPE DE LARVE ET DES OUVRAGES
I Fronlentx 2 Florencs 3 Corouga 4 Vmty (pont) S Veuy (uagravenraquo) 6 Trains
7 SooMnraquo dAnraquo 8 Perly 9 Sorol 10 Veyriat (Franc) il Gcitlard (F) 12 Crochu (F) 13 Veiraquo (F) bull Pulrs -J- PirKgtfnagravegtrraquo
x x
^ f Noppe deacute ^ rAilordonV x+ +
(E-xtnaiA du Document 66189^5)
Echees _ J l C T
lOOm
iroo-iVraquo SOCn-Vs
FIGURE 19
SCHEMA DE LALIMENTATION
ARTIFICIELLE A DONZERE-MONDRAGON
(ampctnaLt du Document h 2028)
m bull bull bull bull bull
- 122 -
FIGURE 20
DISPOSITIF DINJECTION
G r i l l e de f i l t r a t i o n Canal
d a l i m e n t acirc t P u i t s d i n f i l t r a t i o n
Gravier compacteacute bull-v ( 1 0 - 3 0 mm) --- -s
-~ii
Tuyau p e r f o r eacute - - iicirc TE ( D i a m egrave t r e bullbull - ^ -^ 056 m) bullbullbullbullf-_-_-|
bullAlluvions -(profondeurr 8 -18 megravetres)
^S^UMSIumlEATUi-l IMPERMEABLE
lCxtnoJJ du Document Ccedil 513^1)
123 -
FIGURE 21
NAPPE DE LA VALLEE DE LYONNE A APPOIGNY FRANCE
bulllt
Station de pompage - M
JC3 puits raquoP
Prise deau
Bac de deacutecantation
bull
laquo i
laquoiuml bullOi
Pompe de r e p r i s e
bullQtrademdashpieacutezomegravetre No
(ExtAOAgraveA du Document Ccedil 513^1)
FIGURE 22
GRAVELKES bull^IumlOUNKERQUS
bullEAU INDUSTRIELLE i l ] LAC DE BELLEVUE
LILLE
USINE DE FABRICATION DEAU POTABLE DcMOULLE
VALENClHWNHS^raquo
OOUAraquo tk^in y v
(poundxtsi(LUt du Document 6627873) bull bull bull bull
- 124 -
FIGURE 23
COUPE GEOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DAPRES BRGM
20N5 OAV5 lAOJElLE LA -1APPE DE IA CH-OE EST CAPtlVc SOUS IcircE TEfWKJraquo TEariUSH
Surface d la nap4 en mars-avril 1357
la nappa en mai 1072
TABLEAU 5 BIS REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
| PAYS | LOCALISATION | EAU j GEOLOGIE jvOL AQUI | DISPOSITIFS |COLHA jniAIT j PERFORMANCES | PRIX |
j Japon JMenuma | R JDiluvium j |Pu i t s d i n - | P-C | 2 |4 000 m3Jour j j j j t vo i r f i g 24) j j t vo i r f i g 24) j j j e c t i o n I I I i l
j Japon JNiigata 1 R JDiluvium j gt 120 10 5 m3 jPui t s d i n j e c - | P-C j 2 j20000 m3Jour jde r e - j j j t vo i r f i g 25) | j t vo i r f i g 25) j j t ion j j j jv ient j i l i l j j tvo ir f i g 2 5 ) | j j |0 02 $ j j j I I 1 1 1 1 j 1 i3 |
j Japon JHodogaya j U JDiluvium | |Pu i t s d i n j e c - j C | 2 J35 m3h j j i l j j 1 U i o n 1 I i j j i i i l j j tvo ir f i g 26)j j j j j
j RFA IWiesbaden | R JAlluvions f l u - j jflassins |P-C-B j 1 jlOO 10 6 m3an i I j i i j v i a l e s j j tvo ir f i g 27)j j j j j i l i j t v o i r f i g 27) j j j i j j j
| RFA JDortmund j R JAlluvions f l u v i a - j JBassins j P-B j Precirc jlOO 10 6 m3an jde r e - j j | j j t i l e s j j tvo ir f i g 28 ) j j j jv ient j j | | j t vo i r f i g 28) j j 1 i | |entre | j i i l i l i i i i deg gt 0 3 e t i i i i i i i i i i i 0 raquo 0 9 i 1 j I I j 1 i i |Par bull i
RFA Sables de Haltern L Sables profonds e t 108 10 s m3 Bassins Preacute 44 10 6 ngt3an (vo ir f i g 29) a l luv ions de (voir f i g 29)
1 t recouvrement [ I I I l
1 CB lHardham (Sussex) j R jSable-limoneux j |Bass ins j P j Precirc J26OO0 m3jour j j 1 1 I I I I I I I I I
Notations
Eau R raquo= eau de riviegravere U s eaux useacutees
Colmatage P raquo colmatage physique C raquo chimique B - bull bol ialt
Traitement Preacute = preacutetraitement 1 primaire 2 s secondaire
- 125 -
FIGURE 24
PROJET DINJECTION DE MENUNA JAPON
CARTE HYDROGEOLOGIQUE DE LA PLAINE DE KVANTO
Zone d a l i m e n t a t i o n des nappes c a p t i v e s
Zone de c i r c u l a t i o n des eaux douces c a p t i v e s
Zone d e a u x s o u t e r r a i n e s s e m i - c o n n eacute e s
TTTT-
200
Eaux souterraines coloreacutees du groupe de Kazusa Direction principale du courant des eaux douces souterraines
Limite infeacuterieure des deacutepocircts du plio-pleacuteistocegravene du groupe de Kazusz
Aluvions
Roches preacuteshytertiaires
PROFIL GENERALISE AB Groupe Kazusa
(Plio-pleacuteistocegravene)
(ExtnaiA du Document Ccedil 513b1) bull bullbullbullbull bull
- 126 -
FIGURE 25
PROJET DINJECTION DE NIIGATA - JAPON
C a r t e i n d i q u a n t l e m p l a c e m e n t d e s d i s p o s i t i f s d i n s e r t i o n
J D i s p o s i t i f s d i n j e c t i o n
B a s s i n de d eacute c a n t a t i o n
P r o d u i t s c h i m i q u e s p o u r l e t r a i t e shyment
^V^AJi-^r 1^^ 6 ^ e ^ e a u b r u t e
C ugrave-
i l i Vlaquo
I1III
P l a i n e c ocirc t i egrave r e Beacutegions montagneuses
(C-xJjiaUi du Document Ccedil 513U1 ) bull bull bull bull bull bull
- 127 -
FIGURE 26
INSTALLATION DINJECTION DE HODOGAYA
cp Vanne darrecirct ^
Pompe
R eacute s e r v o i r d e a u
G r a v e t t e f i l t r e compacteacute
Figure puit
JAPON
montrant la s dinjection
Tokyo zone m
struc Mo 1
eacutetrop
ture des et 2
olitaicircne
(ExtaaU du ucircocumertf Ccedil 51)^1 ) bull bull
- 128 -
FIGURE 27
POMPAGE DEAUX SOUTERRAINES ARTIFICIELLES A SCHIRSTEIN WIESBADEN
r JD
s u r l e Rhin
copy S t a t i o n de pompage copy P u i t s copy B a s s i n de d eacute c a n t a t i o n copy B a s s i n d i n f i l t r a t i o n copy Leveacutee
VALLEE DU BHIN WIESBADEM REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
lpoundxtAaJJL du Document Ccedil 57J47 )
- 129 -
FIGURE 28
INSTALLATIONS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE DORTMUND
BaBs in de d eacute c a n t a t i o n
P r eacute f i l t r e agrave g r a v i e z
mmmzm Substratum impermeacuteable
YSSSSSS Surfaccedile de la nappe phreacuteatique avant
bullbullbull 1 alimentation artificielle bull Surface de la nappe phreacuteatique apregraves lalimentation artificielle
bdquo+teacirce 1 a Lippeltx
N o t e laquobullmdash iy
Pour approvisionner les villes ~ bullgtegt G-Agrave et les industries on pompe dans la valleacutee de la Ruhr hlO millions de m-2 deau par an dont
320 millraquo de m2 dans lEnvscher 82 mill de m^ dans lu Lippe 6 millraquo de nvi dans la Vupper
et 2 millraquo de m dans la cuvette dEms
VALLEE DE LA RUHR REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
ouvrages hydrauliques
lx+ialt du Document Ccedil 513^1)
Lac artificiel
Bassin draquoinfiltra- puits de
tion pompage
Bassin dinfiltrashytion
I I
Surface pieacutezomeacutetrique avant lalimentation artificielle
Surface pieacutezomeacutetrique apregraves lalimontation artificielle
~
Sables de Haltorn
Carte de la reacutegion
DISPOSITIF DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE HALTERN
REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
Cologne (K51n)
DlaquossEicanrgt
lExtnaAJi du Document Ccedil 513^1 )
- 131 -
TABLEAU 10 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT CONTINENTAL
I PAYS j LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COIJU | TRAIT j PERFORMANCES I PRIX
T USA Peacuteoria (Illinois) R sables et graviers
(voir fig 30) Bassins agrave sable (voir fig 30)
AP Preacute JlO000 m3jour |de re-|vient 10008 FF| jpar rn3
Notations
R = eau de riviegravere P = colmatage physique A = colmatage ducirc aux algues
Preacute = preacutetraitement
FIGURE 30
PLAN ET COUPE DUN BASSIN DINFILTRATION DE PEORIA
Oacsm
mm f^-C^t
i - j laquo m r vsi bullbull bull bullgtraquo bullbullbull gt-r-mdash ~T -- -v bullbull-
JiiC^U-1 vv-------- bull t )- c bullbullsvcbullbull - bull bullbull -bullbull ^Vbullbullbull^bull^iT v^gt^7bull^^T-~----Trrbull^^-^-^-J-C^bullbullbull
Echelles United)
Arriveacutee dcui- Ijriiire
(Existait du Document t 2028)
- 132 -
TABLEAU 11 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
PAYS I I I I I I j LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AOUI | DISPOSITIFS j COLHA
1 1 1 TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
Valleacutee de la Durance (Voir fig 31)
R Alluvions fluvia- gt 800 10 m3 Puits dinjec- P tiles tion
(voir fig 31)
830 1s
I
Notations
R raquo riviegravere P = colmatage physique 1 = traitement primaire
TABLEAU 12 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT ARIDE
| PAYS
USA
| USA
1 | LOCALISATION
Flushing Meadows
1 1
JFresno |(voir fig 33) 1 1 1
EAU
bull
R
1 | GEOLOGIE
Sable grossier et graviers
1
|Alluvions reacutecen-jtes dorigine |granitique 1 1
1 | VOL
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
AQUI 1 | DISPOSITIFS
Bassins (voir fig
1
|Bassins 1 1 1 1
32)
1 |COLMA
PB
1 1 1 1 1 P 1 1 1 1
1 |TRAIT
gt 1 1 | 1 | Preacute 1 1 1 1
1 | PERFORMANCES
35 m3s
1 1
|15 10 m3an 1 1 1 1
1 1 | PRIX j
1 1 1 1 de re- j vient 000432 jpar m3 j
1 i |de re- | jvient j |00142 | jpar m3 | 1 1
Notations
R laquo eau de riviegravere U = eaux useacutees
P =raquo colmatage physique B = colmatage biologique
2 raquo traitement secondaire Preacute = preacutetraitement
bullbullbullbullbulllt
- 133 -
FIGURE 31
BASSE VALLEE DE LA DURANCE - FRANCE
TARASCON
Limi t e s de l a p a r t i e c a p t i v e de l a format ion a q u i f egrave r e ( sous des d eacute p ocirc t s a r g i l e u x s u p e r f i c i e l s )
I n s t a l l a t i o n s d i n j e c t i o n ~^mdash P r o f i l eacute t u d i eacute
ipoundxtncuit du Document Ccedil 513^1 ) bull bull bull bull bull bull
- 134 -
FIGURE 32 SCHEMA DU PROJET DE FLUSHING MEADOWS ^-x
R eacute g u l a t e u r d e p r e s s i o n
A l i m e n t a t i o n
Canal dameneacutee Digue
Bassin V T
IOI JŒ JLIumlL
=r~w5i bd alt
bull
Puits Ndeg bull 1
50
bull -ltgt
bullbull 3-4
5-6
100 megravetres
I
B _
3=
Tuyau de drainage
J^ Puits Est
Puits
FIGURE 32 BIS SYSTEME DES BASSINS DINFILTRATION SUR CHAQUE COTE DU LIT DE LA RIVIERE ET DES PUITS AU CENTRE POUR POMPER LEAU REGENEREE
Lit de la rivi egravere
horizon imperxeacuteable
(poundXpoundACLUgraveL4 du Document Ccedil 6230) bull bull bull bull
- 135 -
FIGURE 33
ZONAL RESPONSE IN WATER TABLE HYDRAULIC HEAD AND WATER QUALITY
AROUND THE CITY OF FRESNO CALIFORNIE
(poundxtnltzijt du Document 6616816)
TABLEAU 13 REALISATION EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TROPICAL
i PAYS
USA
i | LOCALISATION |
St Croix (Virgin Islond)
Notations
EAU
U
| GEOLOGIE
Alluvions (voir fig 33 Bis
1
VOL AQUI DISPOSITIFS
Bassins (voir fig
33 Bis)
1 ICOLMA
1 1 PB
1 1 1
1 | TRAIT
1 1
1 1 1 1
PERFORMANCES
38000 n3jour
1 1 1 PRIX |
[de re- [ vient 05602 [par m3
U = eaux useacutees
P = colmatage physique 8 = colmatage biologique
1 = traitement primaire
- 136 -
FIGURE 33 BIS
GEOLOGY OF THE GOLDEN AND NEGRO BAY RECHARGE SITES
i ^ mdash E i f t t a N laquo y o Bay gt ^ bullbull bull Esurraquo Goldltn Grcraquoraquo bull gt
rtorironiai ugraveiitanc ifti
(poundxtialt du Document 661^931 )
bull bull bull bull bull bull
- 137 -
- INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LA
CONSTITUTION DUNE BARRIEgraveRE HYDRAULIQUE CONTRE LINTRUSION
DEAUX SALEacuteES
1 ) L-Lite deA inAtaHaiJonA
(1
(2
(3
(4
(51
(6
(7
(8
(9
(10]
(11
(12)
Long Island USA
Zandvoort Pays-Bas
Tokushima Japon
Water Factory 21 USA
Palo Alto USA
Burdekin Australie
Kalauoo Hawaiuml USA
Dashte Naz Iran
Tanger Maroc
Telbaulba Tunisie
Sebikotane Seacuteneacutegal
Bas Togo Togo
(F 2028 G 51341 G 17874)
(F 2028 G 51341)
(G 51341)
(G 6212 5603546)
(G 6212)
(F 40332 G 51341)
(G 51341)
(Ground Water Ja-Fe 1977)
(F 2028 G 51341 6600101)
(G 6757)
(G 51341 5600835)
(G 51341)
2) Le tabMeau cL-apieA donne la r eacutepar t i t ion des i n s t a l l a t i ons preacuteceacutedentes suivant l e climat et l e niveau de deacuteveloppement des pays concerneacutes
3) LeA tabteaux 1b agrave 19 donnent pour chaque cas p a r t i c u l i e r de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques carac teacuter is t iques des i n s t a l l a t i o n s correspondantes
Tableaux 14 agrave 16 r eacutea l i s a t ions en pays indus t r i a l i seacute s
Tableaux 17 agrave 19 r eacutea l i sa t ions en pays en voie de deacuteveloppement
- 138 -
- ______^ NIVEAU DE CLIMAT -^CEVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2 ) (3 ) t a b l e a u 14
(4 ) (5 ) t a b l e a u 15
(6) (7) t a b l e a u 16
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
(8) t a b l e a u 17)
(9 ) (10) t a b l e a u 18
(11) (12) t a b l e a u 19
TABLEAU 14 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
C I I I I I I I I I I PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLHA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
1 1 I I I I I 1 1 1 I I I I I I I I I | USA | Bay Park | U |Sable a r g i l e | gt 1200 10 9 m3|Puits d i n j e c - | PCB | 3 |13 agrave 25 1s | | | | Long Is land j | sab le argi leux j | t i o n I I I 1 | | (voir f i g 34) | | ( v o i r f i g 35) | | I I I I I
| Pays-Bas | Zandvoort j R |Plaine l i t t o r a l e | ) 4 5 10 9 m3 jcanaux e t j P j Preacute j 70 10 m3an jde r e -| j | | e t dune | jbass ins | | j | v i en t | | | j (vo ir f i g 36) j j fvo ir f i g 36) j j j |0 245
1 I I I I I I I lFFn3 1 1 1 1 II 1 1 1 II 1 1 1 1 1 1 1
Japon | Tokushima | R |Plaine l i t t o r a l e | |Pu i t s d i n j e c - | P | 2 | 20-25 n3heure | j (vo ir f i g 37) j jdiluvium | j t ion I I I 1 | | |(voir fig 37) | | I I I 1 1 I I I I I I I 1 Notations
R = eaux de riviegravere U = eaux useacutees
P = colmatage physique C = colmatage chimique B = colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux 2 = traitement secondaire 3 = traitement tertiaire
- 139 -
FIGURE 34
LOCATION OF THE BAY ARTIFICIAL-RECHARGE SITE
(C-xtnaAJL du Document Ccedil 5211 )
FIGURE 35
Nord Sud Atlantioue
A r g i l e
^Zdia^) cfe fBe c 0
G r a v i e r
Sable argile sable argileux et limon S a b l e
Roche c o n s o l i d eacute e
lCxtaaJJ- du Document Ccedil 513^1 )
- 140 -
FIGURE 36
NI
n
Limite de la zone s captage
Limite des dunes
i
gt
Mer du Nord Dunes Polder du Lac de Haarlem
urbe ^^y-Lentilles Sables du plexs^ - T tocene ^ ^^aargile
---bullbullbullbull bull-bull-bullbullbullbull ejjgt---gt ltamp ltbull bull v- bullbullbullbull
gt--gtV^
^ampm$^amp^3^amp$^
ZANDV00RT PAYS-BAS
(CxtAaU du Document Ccedil 513^D bull bull bull bull bull
- 141 -
FIGURE 37
Aff l eu remen t s du s u b s t r a t r ocheux
_ _ p r o f o n d e u r du s o c l e rocheux ~ ( c o u r b e de n iveau ) 1ampampampVJ-~- Teneur en Ci s u p eacute r i e u r e agrave
bull Fo rage
copy P u i t s d i n j e c t i o n
TAKASE Deacutepocircts argileux superficiels HATSUMO
icirc l e r
PROJET DINJECTION DE TOKUSHIMA JAPON
fts^ k=eacutepoundagrave amp ^
Tokushima (sur Shikoku)
(6x-tzltzlt du Document Ccedil 513U1 )
- 142 -
FIGURE 38
ORANGE COUNTY CALIFORNIE
bullv KCCU CQ
5Au BtewAepiuo co
raquo _
eiVcZ^iPE- co
0
PIE60 1 l [ IMPERIAL CO i
_ 1 -T-
A i
(CxtacuJ du Document 56035^6)
TABLEAU 15 REALISATIONS EH PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
r 1 i PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE
1 1 1 1 1 1 |VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
Water Factory 21 U Deacutepocircts marins et Californie continentaux mal (voir fig 38) consolideacutes
Puits dinjecj PB 3
(voir fig39)
066 IJI33
USA Palo Alto (voir f ig 40)
U Sables et jgraviers
I Puits dinjecj PB 6 1s
|(voir fig40)| I I
Notations
U = eaux useacutees
colmatage physique colmatage biologique
3 = traitement tertiaire
bull bull bull bull i
- 143 -
FIGURE 39
FLOW SCHEMATIC AND SAMPLING LOCATIONS FOR WATER FACTORY 21
LIQUID PROCES3IWG
C H E M C A L K I T R O S c N RECARSON-I __ _ icirc ACTIVATES bullDiSlNFECIiCV amp j CLARIFICATION j REMCVAL ATCN [ FILTr^siO^I CARBON 0poundMIKERASJZpound7Gricirc
t t fAOSQPPTiCtt
CAP80H 70 HIcircUSr
bull lt
lJCCTtOlaquolaquo wCLLS
bull laquo C Y C L E
PUMraquoS
S0L1DS HANOLING INJECTIONraquo SYSTEM
bull bull bull bull bull bull
- 144 -
FIGURE 40
PLAN 0F GROUNDWATER RECHARGE FACILITY IN THE PALO ALTO BAYLANDS
msmm FRAgraveSCISCOcircI
0 u
El 6k
PALO ALTO
copy
-e-o
LEGEND
EXTRACTION WELL
INJECTION WELL
MONITOft WELL
lpoundyLtnaLt du Document Q 6212)
- 145 -
TABLEAU 16 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TROPICAL
1 f~^ 1 1 1 1 PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |THAIT j PERFORMANCES | PRIX
Australie Delta du Burdekin Delta avec 345 109 m3 Trancheacutees agrave Preacute (voir fig 41)
-h i
JKalauao Hawaiuml
deacutepocircts alluviaux
I I I I
sable (voir fig41
I Bta2) I H
40 agrave 100 106
m3an des in-vestis-jsements 2 106$
USA jcocircne volcanique 4800 10 in3 Retenue deau (basalte) (voir fig43) (voir fig 43)
120000 m3jour
Notations
R = eaux de riviegravere
P w colmatage physique
Preacute = preacutetraitement
FIGURE 41
CARTE GENERALE
bull Ui KlaquoraquokM
(ExtzaLt du Document Q 513^1 )
- 146 -
FIGURE 42
LOCALITIES OF RECHARGE TRENCHES IN BURDEKIN DELTA
FIGURE 43
TYPICAL CROSS SECTION OF A TRENCH
IpoundxtnaAgraveJbi du Document h U0332)
- 147 -
FIGURE 44
COUPE SCHEMATIQUE MONTRANT LES SOURCES DEAU DE HONOLULU
P u i t s d e K a l a u a o H a w a i i E t a t s - U n i s d A m eacute r i n u e
E c h e l l e
-2snmdash P r eacute c i p i t a t i o n (rrr)
- laquo laquo - - L i g n e s d e n i v e a u p i eacute z o m eacute t r i q u e ( c m )
(SxiAaJJ du Document Ccedil 513^1 )
- 148 -
TABLEAU 17 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TEMPERE
1 PAYS | LOCALISATION
j r
GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COLHA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
Iran iDashte Naz | N |Sables | jtvoir f ig 45) bull j jtvoir f ig 46) j
I I I I
|Puits din- j jjection j |(voir f ig 47) |
|200 1s I I
N = eau de nappe
FIGURE 45
DASHTE-NAZ FARM AREA
V--
I R A Q
S A U 0 1 A R A 8 I A
MIOOLE EAST AREA
(poundxpoundnaUt4 de VattLcAe do OS W-LLLLaniA pcuiu darvi Qiound Wateji Qa-Fe 1977)
- 149 -
FIGURE 47
CROSS SECTION OF TYPICAL INJECTION WELL
FIGURE 46
RELATION BETWE FRESH AND SALINATED
AQUIFERS IN DASHTE-NAZ
CAS-OH I f A
-bull C -r- ~ - = S ^ trade j f - iuml x bull bull 0 L
_ _ - ^ Fgtistoi cdHgtjkta wi(raquo gtlaquo-raquoai
fx-6iltxiXltJ de VantXcle de pound)poundbull WLilLami paMu dan Ccediliound Wateji Ccedila-Fe 1977 )
bull bull bull bull bull bull
- 1 5 0 -
CARTE GEOLOGIQUE DU CHARF-EL-AKAB
Echelle - ltm
QUATERNAIRE
Allumions
1 I Sable Je couverture
~gt---iuml 1 Sable de phje
1degdegdeg1 Gregraves marin
ANTEQUATERNAIRE
- j Gregraves lortonhn
bullpound3 Gregraves 1 vmucirc Arjiitesj
F-^- Marnes eacuteocegravenes
ugravediens
Mcrres schisteuses secircnonicircennss
bullif- ocircondacss dexploitation t Fesseacutes dabsorption
copy Pieacutezomtlrts G Diachse dinjection
evccedilraquo V^=gt-iuml
EXHAURE ET REALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE LA NAPPE DE
CHARF-EL-AKAB (TANGER)
SCHEMA DE PRINCIPE
(poundxJyiaUA du Document 6600101 ) bullbullbullbullbullbull
- 151
TABLEAU 16 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT MEDITERRANEEN
1 | PAYS
1 1 1 Maroc 1 1 1 1 1 Tunisie 1 1
1 | LOCALISATION
1 1 |Tanger 1 1 |Telboulba 1 1
1 | EAU
1 B 1 1 I 1 1 F 1 1
1 1 | GEOLOGIE | VOL
I 1 1 1 s ICuvette littorale|6 10 Iseacutedimentaire | |(voir fig 48) | | 1 i |Sables fins avec | (couches dargile | i i
AQUI
m3
1 1 | DISPOSITIFS |
1 1 1 |Fosses din- | Ifiltration | |(voir fig48)|
| i 1 i |Pults din- | Ijection | 1 1
COLMA
P
P
1 | TRAIT
I 1 1 1 1 1
1 1-2 1 1
1 | PERFORMANCES
I
1 |106 m3an 1 1 1 1 -|05 10deg ngt3an 1 1
1 1 1 PRIX | 1 1 t 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1
Notations R = eau de riviegravere
P = colmatage physique
1 = traitement primaire 2 = traitement secondaire
TABLEAU 19 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TROPICAL
1 1 1 1 | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COLMA |TRAIT PAYS | LOCALISATION | EAU GEOLOGIE PERFORMANCES | PRIX
Seacuteneacutegal | Sebikotane IRoches carbona- 6010 m3 jRetenue |teacutees karstiques | j(voir fig4SIuml| |(voir fig 49) j | |
+ -+- 4-I
1depandage j
34 10 n3an
Togo Bassin du Bas Togo
Sables dunaires (voir fig SO)
gt 1 4 1 0 S m3 jTerrains 5 6 10 m3an
Notation
R = Eau de r i v i egrave r e
- 152 -
FIGURE 49
ECORCHE DU COMPARTIMENT DE SEBIKOTANE
ECORCHE DU COMPARTIMENT
DE SEBIKOTANE
Rosine infeacuterieur supposa en levraquoJ
i JIumlAMirretir
F N Cad m rcreujf
i rjJ 5AAV t 7srracirces
iKf[^|rT bull | ^T7^WL T Icirc j-r-- r- i - F
jt|l-k bull i T i ^ ^ J iiuml S t e k y X MaUr Guey
(poundxtaU du Document 5600835)
- 153 -
FIGURE 50
PLAINES LITTORALES DU TOGO
Limi te des p eacute n eacute t r a t i o n s UJJJplusmn-LLL d e a u s d e mer ^o
tf C o u r b e s de n i v e a u de l a pound I iuml m i t e iuml h f eacute r i e u r e de l a q u i - ^ bull bull
f egrave r e du c o n t i n e n t a l t e r m i n a l v
E a u de ui(
Oceacutean o
P r o f i l
C o n t i n e n t a l t e r m i n a l
( ^S ta t ion de pompage) T a b l i g b o
Eaux
S-ogt6 W ^
(poundxfrialpound du Document Ccedil 513^1) bull bull bull bull
- 154 -
D - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF
LEacutePURATION NATURELLE DES EAUX PAR PASSAGE DANS LE SOL
1 ) Lutte deA inAtaLlampLLorvi
(1) Bertrange France
(2) Blagnac France
(3) Dangeacute - St Romain France
(4) Ginasservis France
(5) Nancy France
(6) Croissy France
(7) Karlskoga Suegravede
(8) Goteborg Suegravede
(S) Port Leucate France
(10) Boulder USA
(G 2264 bis)
(G 2264 bis)
(G 2264 bis)
(5605250)
(F 2028)
(G 51341 G 3663)
(G 51341 F 2028)
(G 51341 F 2028)
(G 7221)
(G 1681519)
2) Le tabZeau cx-de440uA donne la reacutepartition des installations preacuteceacutedentes suivant le climat et le niveau de deacuteveloppement des pays concerneacutes
mdashbullmdash-___ NIVEAU DE CLIMAT -^DEVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) Tableaux 20 et 20 bis
(S) Tableau 21
(10) Tableau 22
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
bullbullbullbullbullbull
- 155 -
NB Toutes les installations reacutepertorieacutees ont eacuteteacute construites dans des pays industrialiseacutes Ceci montre bien que face dune part agrave laugmentation des besoins en eau et face dautre partagrave limportance de la quantiteacute deaux useacutees rejeteacutees lalimentation artificielle apparait comme eacutetant un moyen de gestion bien approprieacute
N
3) LampA tableaux 20 agrave 22 donnent pour chaque cas particulier de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
TABLEAU 20 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
| PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE j VOL AQUI j DISPOSITIFS | COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
France Bertrange R Alluvions gros- bullBassins agrave PB Preacute 800 m3jour bull 1siegraveres bull bullsable j j Jenviron j
(sables et gra- i itvoir fig51)
1 I I vieuro r s) | i 1 1 I 1
j France 1 Blagnac 1 R JAlluvions gros- | iBassins agrave j PB j Preacute |800 m3jour j | 1 1 Isiegraveres 1 Isable | j lenviron i j j I ((sables et gra- | |(voir figbllj j j j 1 1 I I viers) 1 1 I I I I
France Dangeacute Saint R Alluvions gros- Bassirs agrave PB Preacute 800 n3jour
Romain siegraveres isable [ [environ
(sables et gra- (voir fig51)
r 1 v i e r s ) bull I
j France | Ginasservis j U | 1 |Lagune j PB | 3 |50 m3heure j 1 I (Var) | | 1 Kvoir fig52)| | j |
France Nancy R Alluvions bull Bassins p Preacute 100000 m3j
(voir fig53)
| France j Croissy j R |Craie fissureacutee | |Bassins j PB j 1 |3010 m3an jde revient
| | (voir fig 54) | |sous alluvions | |(voir fig55lj | j |0062 par
1 1 1 |(voir fig54) | | I I I I m3
j | I l 1 9 1 I j I i Suegravede Karlskogo R Alluvions (sables 2 10 m3 Bassins agrave 1 15000 mSjour
(voir fig 56) [et graviers) [ [sable [ [ J J
(voir fig 56) (voir fig56)] j
Notations
R = eaux de riviegravere
U = eaux useacutees
P = colmatage physique
B ~ colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux 1 = traitement primaire 3 = traitement tertiaire
bullbullbullbullbullbull
- 156 -
FIGURE 51
Pt eacute iome t r cm
4 3
4 2 Stiagravettrotum de cateotres marneux tm peu permtobtn ^ -IMPLANTATION -
EcheteViOOO
SP I I I I I I I I I t I rr BOMilt 4raquoJtrotlaquoii
1gtIuml I I M J I I I M I A B
bull Fore 9 bull tf rlaquopi i
laquoraquooo l _ 1 2 0 O
J-raquoraquo
lLxtnaiA du Document Ccedil 226k b-Li)
FIG-52
T iu i teumlu ien t d eacutepuiut iou degraves fcJUii Utgteacutees Urbaines
en vus de Leur recyclage pour la consommation
Scheacutema deprincipe de l installation pilote de GINASSERV1S
ChXraquot olaquoJraquolaquolraquoraquo Otcf lntr iictgtpiraquolraquoraquo
v bull T R A I T E M E N T PRIMAIRE laquot SECONDAIRE
TRAI1EHENT TERTIAIRE
ur
raquo ^ ^ ~ i
C3 J ya amdashraquo f
^ mdash - feu eraquor gtbull bull bull bull bull bull
LACUNE dlaquo r i mj action
(poundxUaU du Document 5605250
- 157 -
FIGURE 53
SCHEMAS EN PLAN ET EN COUPE DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE DE LA NAPPE
DE LA MOSELLE A MESSEIN (NANCY)
MoseUe
vers trai
Barrage
25-3 Om | 25-30trade
gt^ |2a3nraquo
f Galerie L J captante
77777777-7777777 Subslratum impermeacuteable
(LxJjiaAgraveJ du Document h 2028)
FIGURE 54
NAPPE SOUTERRAINE DE LA VALLEE DE LA SEINE A CROISSY (FRANCE)
S e i n e Deacutecanteurs
U
P r i s e d eau
F i l t r e s agrave s a b l e
B a s s i n S t a t x o n r _ V e r s l e d m f i l - de _ reseau de t r a t x o n pompage l - d i e t r - i -
1 bution
Craie f i s s u r eacute e
(ExtAcujt du Document Q 513^1 )
- 158 -
FIGURE 55
Usine du PECQ
Prise deau de CROISSY
Chatou 9
bull bull lt - - bull lt iuml gt
FORAGES SLEE bull FORAGES fslJFTl
coupe des terrains suivant A B
a Meuliegraveres e Calcaire grossier b Sables du Stampien f Argiles et sables du Sparnacien c Gases vertes du Sarncisien g Craie blanche Seacutenonienne d Marnes et caillasses h Sables et graviers
(6xtAalt du Document Ccedil 3663)
- 159 -
RESERVOIR DEAU SOUTERRAINE DE KARLSKOGA SUEDE
Carte de l a reacuteg ion
bull w
(ExtnaLt du Document Ccedil 513^1 )
FIGURE 56
SCHEMA DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE A KARLSKOGA
(Extnatt du Document t 2028)
- 160 -
TABLEAU 20 BIS INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
1 1 I LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI
1 1 1 r~ DISPOSITIFS | COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PI
PAYS
Suegravede | Goteborg I I
R |AlIuvlons (sables | jet graviers) | j(voir fig 57) |
Bassins | (voir fig 57) j
| 1 |12000 m3jour I I
Notations
R = eaux de riviegravere
1 = traitement primaire
FIGURE 57
SCHEMA DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE A GOTEBORG
Bass in d raquo i n j e c t i o n
Nivlaquo p i eacute z on eacute triccedilju^
v v v V
vSocle cristallin
n M bull
(Cxtnaijt du Document Q 513^1 )
bull
NW Echelle horizontale 1500
PZ5
488 529
590 622-6 28
249-250 HV
360-364-k
482-484
Golel dorgile humifecircre 03cm + golels oxydes
602
690
775-784 810
Lentille dorgile humifecircre 02cm ggft
l ^ g S S J Forte dodeur H2 S 75 926 944
10-1018
1086 bull
1168-12-
1540 L-J
w
Argile humifecircre sableuse
Argile sableuse humifecircre oxydotion ferrique 10
Argile sableuse humifecircre
Deacutebris de- vecircgeacutetoux 10 Traces oxydation 1
Sable tourbeux Deacutebris de bois Soble fin tourbeux
Sable fin tourbeux
Amas de soble argileux humifecircre Soble partiellement tourbeux
054 bullbullbull 089-071
240
354-360
425-428
517
610
9 936
arc
515
Lentille dorgile tourbeuse 1cm Toches doxyde ferrique
Golel dorgile sableuse
Galets dargile sableuse brun-rouge 01 cm Toches humifegraveres Bois en deacutecomposition Soble ovec oxyde ferrique 20 Soble humifecircre H2S Soble humifecircre ovec racines
LEacuteGENDE
] Soble grossier moyen
Soble fin
FIGURE 59 PORT LEUCATE
PLAN DE SITUATION DE LA DUNE DE LA CORREGE
Echelle M 15 000
bullbullbullv Zoneeacutequipeacutee pour l i r r i g a t i o n acirc p a r t i r des ef f luents en 1980
Zone basse planteacutee (+ 2 NGF)
Conduite 0 400
Bassins d i n f i l t r a t ( 1981)
Zone haute non anteacutee (+7NG
M E R bullbull M E D I T E R R A N E E
- 163 -
TABLEAU 21 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
j VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX PAYS LOCALISATION EAU j GEOLOGIE
] 1 h Port Leucate U Dunes cStiegraveres
(voir fig 58) Bassins din- PB filtration (voir fig 59)
Preacute 1500 m3Jour
Notations
U = eaux useacutees P = colmatage physique B = colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux
TABLEAU 22 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT SEMI-ARIDE
i 1 r | LOCALISATION | EAU |
PAYS GEOLOGIE VOL AQUI 1 1 1
DISPOSITIFS ICOLMA |TRAIT | PERFORMANCES
1 1mdash4 PRIX
SA Boulder (Colorado)
I bdquo I U jAlluvions (sables et graviers)
Bassins din- j PB filtration
I entre 50000 e t ( f ig 60 ) 200000 m3an
Notations
U = eaux useacutees P = colmatage physique B = colmatage biologique 2 raquo traitement secondaire
bullbullbullbullbullraquo
FIGURE 60
SCHEMATIC 0F BOULDER WASTEWATER TREATMENT PLANT
M
Flow Prlmagravery Diversion Clarifiers
Iteadworks Oox
r L
Trfckling Ti t ters
Secondary Clarifiers Chlori nation
City Collection
System
V
Grit to Land Disposai
Site
Kl
bulla
o a v
Infiltration-Percolation Basins
1 mdash lt To Land
~ Disposai Site
Sludge Vacuum Holding Filters Tanks
(ExtnaU du Document Q 1681519)
- 165 -
L I S T E B I B L I O G R A P H I Q U E
F 2028 BIZE Jf BOURGUET L LEMOINE J Lalimentation artificielle des nappes souterraines Ed Masson et Cie 1S72 199 pages
F 3091
F 40332
FALKENMARK M LINDH G Water for a starving world Westview Press Boulder Colorado Feacutev 1977 204 pages
Proceedings of the groundwater recharge confeacuterence - 1980 Australian Water Resources Council Confeacuterence Seacuteries ndeg 3 281 pages
F 4443 MATHEW K NEWMAN PWG HO GE Groundwater recharge with secondary sewage effluent Australian Water Resources Council 1982 167 pages
F 44521 agrave 4 Artificial groundwater recharge International Symposium - Research results and practical applic Dortmund 1979 Publication 1982 1500 pages environ
F 4462 HUISMAN L 0LSTH00RN TN Artificial groundwater recharge Pitman Advanced Pub Program Ed 1983 320 pages
G 1681519 SMITH DG LIumlNSTEDT KD BENNETT ER Treatment of secondary effluent by infiltration-percolation EPA-6002-79174 Aoucirct 1979 103 pages
G 17874 KOCH E GIAIMO AA SULAM DJ Design and opeacuteration of the artificial-recharge plant at Bay Park New York US Dept of the Interior Geol Survey 1973 14 pages
G 2264 Bis La meacutecanique des fluides et lenvironnement - Preacutevision et maicirctrise de la qualiteacute de leau et de lair Socieacuteteacute Hydrotechnique de France 14egravemes Journeacutees de lHydraulique Paris Sept 1976 Question 4 les eaux souterraines 48 pages
G 3663 A bull bull bull
Plaquette de preacutesentation de linstallation de recharge artificielle de Croissy SLEE sd 16 pages
G 51341 Emmagasinement souterrain des eaux et recharge artificielle Ressources NaturellesSeacuterie Eau ONU ndeg2 1977 307 pages
bullbullbullbullbullbull
- 166 -
G 6094
G 6212
G 6230
G 7221
A bull bull bull
World climate confeacuterence Organisation Meacuteteacuteorologique Mondiale Confeacuterence Feacutevrier 1977 Genegraveve 791 pages
A bull bull bull
Wastewater reuse for groundwater recharge Symposium Office of Wat Recycling Californie 1980 345 pages
A bull bull bull
Possibiliteacutes deacutepandage des eaux useacutees urbaines Rapport Agence RMC 1979 371 pages
A bull bull bull
Lameacutenagement dinfiltration des eaux useacutees de Port-Leucate Socieacuteteacute dEconomie Mixte dEquip et dAmeacutenag de lAude Nov 1981 45 pages
5603546 COFER JR Orange county water districts Water Factory 21 Journ of the Irrigation and Drainage Div Dec 1972 p 553-567
5605250 ALEXANDRE D De leau potable agrave partir des eaux useacutees urbaines Nuisances et Environnement Oct 1973 p 368-374
6600101 MAHI LARAKI M Recircalimentation artificielle de la nappe aquifegravere de Charf-el-Akab TSM LEau Aoucirct-Sept 1970 p 355-359
6609067 JASINSKI B Captages deau dinfiltration du reacuteseau de distribution de Wroclaw (Pologne) TSMLEau Feacutevrier 1976 ndeg 2 p 88-92
6614931 BURAS OK Wastewater reacuteclamation in St Croix JWPCF 1977 49 ndeg 3 p 429-435
6616816 BIANCHI WC NIGHTINGALE HI McCORMICK RL A case history to evaluate the performance of Water-Spreading projects JAWWA Mars 1978 p 176-180
6618945
6622466
CARSAT G Quelques eacutequipements publics de Genegraveve Equip Eur 1978 2 ndeg 98 p 59-67
EDWORTHY KJ Artificial groundwater recharge and its relevance in Britain JIWES 1979 33 ndeg 2 p 151-172
6627873 MARTIN F THEBAULT P La flottation agrave lusine de Moulle Techniques Eau Ass 1981 ndeg 409 p 37-42
6628231 Water for human needs Ass Int Ress en Eau Vol 3 1975 413 pages
bull bull bull t
- 167 -
BARTOLOMEW JC World Atlas Edinbourgh John Bartholomew and Son 1974 167 pages
MARTIN A MOUSSU H Alimentation artificielle de la nappe de Sebikotane (Seacuteneacutegal) par creacuteation dune retenue deau Bull BRGM 1S68 ndeg 1 p 79-88
WILLIAMS DE The Dashte-Naz groundwater barrier and recharge project Groundwater Janvier-Feacutevrier 1977
C O N C L U S I O N
- 171 -
La consommation croissante deau dans tous les paus conduit parfois agrave une surexshyploitation des ressources naturelles le manque deau dans certains paus en deacuteveloppement et la po-Llution de leau dans les paus Industrialiseacutes ont fait que les aestlonnaLnes de leau ont eacutetudieacute toutes les possibiliteacutes de conserver leau quantitativement et qualitativement
Lalimentation artificielle des nappes paiait ecirctie une solution judicieuse agrave ces problegravemes de ressource en eau
Tout au long de cette eacutetude on a miA en eacutevidence les questions techniques et eacuteconomiques
meacutethodes dinflltratlon qualiteacute de leau agrave infecter colmatage de la one dinfiltration coucirct des tiavaux coucirct dexploitation
De nombreux exemples pais tant dans les paus deacuteveloppeacutes que dans les paus du tiers monde aussi bien en climat humide quen gone aiide ou senti aride ont permis de mettre en eacutevidence les avantages et les inconveacutenients de cette techshynique Un bilan eacuteconomique montre que dans de nombreux cas la reacuteallmentatlon artificielle des nappes peut ecirctre consideacutereacutee comme un dispositif efficace dans la gestion de leau dun paus
Cette synthegravese montre aussi le soin quil faut apporter aux eacutetudes preacutealables pour ne pas se heurter agrave de giaves pnoblemes en cours dexploitation
Un autre enseignement tireacute de la lecture des documents est le fait que chaque cas est unique leacutetude dexemples similaires est eacutevidemment Importante mais elle ne leacutesoud pas tous les problegravemes 31 faut en particulier une eacutetude hudiogeacuteologishyque seacuterieuse de la jone
Laction eacutepuratrlce des sols ameacuteliore grandement la qualiteacute de leau ma-ls ce nest pas une seacutecuriteacute suffisante et dans le cas de lutilisation dune eau infiltreacutee pour la consommation animale ou humaine il est neacutecessaire de proceacuteder agrave des controcircles et eacuteventuellement agrave des traitements
La reacutealimentation des nappes permet laugmentation de la quantiteacute deau disponible et en ameacuteliore souvent la qualiteacute cest donc un proceacutedeacute inteacuteressant pour les ones arides et seml arides car leacutevaporatlon Intervient moins que pour un reacuteservoLr deau agrave ciel ouvert 01 est aussi avantageux pour les paus deacutevelopshypeacutes puisquil permet de deacutevelopper la ressource en eau tout en assurant une certaine eacutepuration des eaux brutes ou useacutees que lon infiltre
- 3 -
S O M M A I R E
INTRODUCTION bull
s
CHAPITRE I LES EAUX DE RECHARGE
A- - RECHARGE PAR EAUX DE RIVIERE 13
7 ) Remarques) pjieacutetlmlnaLnes 13 2) Eaux destineacutees agrave ecircJyie infJLLtneeA danst desi basisilnss 13 3 ) Eaux desitlneacuteesi agrave l InsLecllon 15
B - RECHARGE PAR EAUX USEES 15
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE 19
CHAPITRE II HYDROGEacuteOLOGIE
A - L EAU DANS LE SOL 23
1 ) Rappel de notions geacuteneacutenatesi d hudnogeacuteologAgrave-e 23 2) Reacutepartition de 1eau danst le ssol 25 3 ) Bilan dune nappe 27 k ) CaAacJLeAlsiatAon desi unlleacutesi aeoXogAauess favorables pour
ta iechange artificielle de nappe 28
B - PHYSIQUE DUNE OPERATION DE RECHARGE 30
1 ) Cao desi basisiisisi dInfiltration 30 2) CasS deA puistsi d InsLectlon 31
C - METHODES DINVESTIGATION DES PARAMETRES DUNE OPERATION DE RECHARGE ARTIFICIELLE 32
1 ) hesiUAe de ta conductlvlsteacute kydaautAque ou permeacuteabiliteacute au sjensi de ucircarcu (eacutecoulement ratureacute) 32
2) hesiute de ta conductlvlsteacute hydraulique verticale I eacutecoulement non stature) 32
3) flesture de ta tszansynisi^lvlleacute et du coefftcAent d emmagaotnement 32
U ) Dtmensilonsi et structure de laqulfeacutere 32 5) eacutetude de leacutecoulement 33
D - POUVOIR EPURATEUR DU SOL 33
1 ) deacutetention desi matiegraveres) en iustpenstlon 33 2) Reacutetention desi aermeA pathogegravenes 34 3 ) eacutelimination du carbone organique 36 U) Reacutetention desi eacuteleacutements traces) 37 5) Reacutetention des) stelsi stolublesi 37 6 ) Reacutetention de lajote 37
bull bull bull bull bull bull
- 4 -
7 ) fieacute tention du pho^ptiote 35 8) Exemples - Compaiaugraveton de iultitemesi de lechasige
anjtipclelle (puitA dInfection el baAAinsi dlAcircfJJJUiatLon) 38 9 ) ConcMviAon 39
bull E - CONCLUSIONS GENERALES 41 bull N
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE 43
CHAPITRE III DISPOSITIFS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE
NAPPE SOUTERRAINE
A - DISPOSITIFS DbullINFILTRATION 49
I - CONDITIONS GENERALES DbullUTILISATION 49
I I - PRINCIPE GENERAL DE FONCTIONNEMENT CAS DUN BASSIN 49 7 ) TioceA4uAgrave complet de 1 Inclination psiovoquee 49 2) Appanltlon dune couche colmatante agrave la -oun^ace du AO pendant
la yiubmeA4ion 50
I I I - LES DISPOSITIFS D bull INFILTRATION 52 ) Le baAyiifiA d hx^ilinallon 52 2) Lesi fLosisieacute^ le canaux leA LoMeA 57 3 ) LLLi de ilvlegravene ameacutenageacutesi 57 4 ) poundpandage sioutesuialn pan leacutesieau de analnA 59 5) fwubi pUtnant 60
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINFILTRATION 60 1 ) Colmatage pan deacuteAoiumlaanlAatlon de -la poio^Lleacute du AO 61 2) Colmatage pan bouchage deA poieA du AO 61
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE GESTION DES DISPOSITIFS DINFILTRATION 64
1 ) fteacuteihodeA penmeiAant de neacutedulne -Le colmatage 64 2) CcedileAtlon deA dlApoA-itlpi d IniLugraveOialion 64
B - DISPOSITIFS DINJECTION 66
I - CONDITIONS GENERALES DE FONCTIONNEMENT 66
I I - PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES PUITS DINJECTION 67
I I I - LES PUITS Dbull INJECTION 67 1 ) ConAtnuctlon 67 2) Ameneacutee de 1 eau dan le pulAgraveA 69 3 ) Taux d injectlon 69
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINJECTION 70 1 ) fioceAAUA meacutecanAgraveaueA 71 2) fiocesiiuA chlmlqueA 71 3 ) TiocesiiUsi bioloalqueA 71
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE ET GESTION DES DISPOSITIFS DINJECTION 72 ) (AeacutethodeA poun la teacuteduction du colmatage 72 2) CcedileAtlon deA puLampi dinfection 75
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE 79
bull bull bull bull bull bull
- 5 -
CHAPITRE IV DONNEacuteES EacuteCONOMIQUES DUNE OPEacuteRATION DALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE NAPPE SOUTERRAINE
A - REVENUS APPORTES PAR UNE OPERATION DE RECHARGE 83
1 iumllevenu4 directs 83 2) llevenusi induuiectA 83
B - COUTS DUNE OPERATION DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE NAPPE 84
7 ) Coucirct delti eacutetude 84 2) Travaux de conAtAJUction 84 3 ) F0nctj0nnemejvt et entretien 88 4 ) Coucirct gAobal 88
C - ETUDE DE LOPPORTUNITE ECONOMIQUE DUNE OPERATION DE RECHARGE ARTIFICIELLE - COMPARAISON AVEC DAUTRES METHODES DE MISE EN VALEUR DES RESSOURCES EN EAU 92
1) Comparaison entne un baA^in dinfLLltnation et un puitgti dinjectJon 92 2) CompaiaLion entre une ivitattation de yiechaAae aAcirctipoundiciette
et une uniteacute de traitement deA eaux 92 3) Comparaison entre une isusta-Uation de siecharae anttfLicietle
et une adduction d eau 93 k) Campatoison entre te stockage de surface et te stockage
souterrain 95
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE 97
CHAPITRE V - LES INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE DE
NAPPE DANS LE MONDE
A - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LE STOCKAGE D EAU 105
B - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LE SOUTIEN DUNE NAPPE DEAU SOUTERRAINE 116
C - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LA CONSTITUTION DUNE BARRIERE HYDRAULIQUE CONTRE LINTRUSION DEAUX SALEES 137
D - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LEPURATION NATURELLE DES EAUX PAR PASSAGE DANS LE SOL 154
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE 165
CONCLUSiON 171
I N T R O D U C T I O N
- s -
Face aux beAoinA en eau AWXA ceAAe gAandlAAanlA -Le concept de rechange antljtl-clelie deA napper yiouteMAatneyi appanalt comme eacutetant un mouen epoundpoundtcace deacutetabliA une meLlieune gestion deA sieAAOUAceA en eau
poundn ejLfcet te objectlpoundA viseacuteA pan une rechange antifciclette de nappe peuvent ecirctie mioLtipleA
- neAtaunation dune nappe Ausiexplotteacutee - Atockage deau en vue dune utiliAotlon ulteacuterieure - eacutepuration naturelle de eaux uAeacuteeA pan te AOI - barriegravere hudnaullque contre ta pnogreAAion deA eaux AaleacuteeA notamment dorigine
marine en exploitation cocirctlegravere - reacutegularisation thermique deA eaux dun circuit de repioidlAAement - Atockage deacutenergie AOUA fLonme deau chaude
Remanque teA deux dernier A pointA fLalAont intervenir teA capaclteacuteA thermlqueA du AOI (diffjjAlon emmagaAinement) ne Aont poA tralteacuteA danA cette eacutetude
poundn contnecaAAant te deacuteficit en eau dorigine Aouternalne ta recharge anttfl-cteLie apporte teA beacuteneacutefices Aulvants
- mise en valeur deA tenjteA pan augmentation deA disponlbLLiteacuteA en eau (notamment pendant teA peacuteriodes de AeacutecheAeAAe en payA Aeml-arlde et aride)
- maintien de ta vte veacutegeacutetate agrave ta Aurface du Aot en Aoutenant te ntveau de ta nappe - expanAlon humaine et industrielle de reacutegion jusqu atonA geacuteneacuteeA pan te manque
deau
LeA dispoAltlfA de recharge artificielle Aont principalement de deux tupes
infiltration danA deA baAAJnA ou eacutepandage Auperflclei teau pencole agrave tnaverA ta jone non Aatunee du Aot avant datteindre ta nappe Cette technique peut Ae pratiquer preAque AOUA touA teA ctimatA agrave condition cependant que cetul-cl ne Aolt paA agrave pluviomeacutetrie tnop eacuteleveacutee et dautant mieux A le climat eAt anlde ou Aeml-anide fan allteunA le AOI doiX avoir ceAtalneA caracteacuteristiques que nouA pneacuteclAeAonA
Lavantage pnlnclpal deA baAAins eAt de pouvoln recevoir deA eaux quasi-brutes en effet pan paAAoge danA le AOI teA eaux de nechange Aubi-AAent une eacutepuration naturelAgravee pratiquement totale
On^ection danA deA puitA leau eAt directement ameneacutee au niveau de ta nappe Ce pnoceacutedeacute eAt notamment utiAgravelseacute lonAqu il exlAte une couche impenmeacuteabte entre la Aurface du AOI et la nappe Laction eacutepwiatAlce du AOI Intervenant peu poui leA eaux dinfection le tnaltement de ceileA-ct doit ecirctre pliiA eacutelaboreacute que danA le CŒA de baAAinA
Le choix dun pnoceacutedeacute deacutepend de plusleiuiA paramegravetres dont leA pnlnclpaux Aont donc
- leA caracteacuterlAtlques hgdrogeacuteologiques du AOI - la qualiteacute deA eaux de nechange et leun compatibiliteacute vis-agrave-vis deA eaux natlveA
du gisement
bull bull bull bull bull bull
- 10 -
poundnpji ta zieacuteuA^lte dune opeacuteration de iechange eAt dAgraveJiectement Jjee au pheacutenomegravene de co-Lmatage qui tend agrave pietneA linpJJytation de -Leau de lechajige danA teA baAA-inA ou teA puLtA LeA oiLgineA du pheacutenomegravene de coMnatage Aont ta OUAAAgrave dAveA4est phuAiqueA chirniqueA bLoiogAjQjjeA NOUA LampnonA un LnventaJuie desi lemegravedeA contsie -Le colmatage malA -il jLaut deacutejagrave AOutigneA que chaque opeacuteration de Jiechaige eAt un CJXA paAtLcutLeA et que AeuAgraveA deA eAAaAgraveA agrave long ternie et in Aitu permettent den deacutegagent leA paAametAeA
- CHAPITRE I -
L E S E A U X DE R E C H A R G E
- 13 -
Avant dexposer lorigine des eaux de recharge et les traitements eacuteventuels que lon doit leur faire subir il serait utile dintroduire la notion de compatibishyliteacute entre les eaux de recharge et les eaux natives du gisement On peut deacutefinir trois domaines de compatibiliteacute physique chimique et biologique
compatibiliteacute physique elle concerne le pH la teneur en matiegraveres en suspension ou MES
compatibiliteacute chimique elle concerne laction des gaz dissous la teneur en MES en fer en manganegravese en calcium en magneacutesium en silice ainsi que la dureteacute de 1eau
compatibiliteacute biologique elle concerne la preacutesence de pathogegravenes susceptibles de polluer les eaux souterraines
Les traitements eacuteventuels des eaux de recharge visent agrave proteacuteger les eaux du gisement vis-agrave-vis de toute pollution pouvant entraicircner une deacutegradation irreacutevershysible de sa qualiteacute
A - RECHARGE PAR EAUX DE RIVIEgraveRE
1 ) RomanqueA piltLLLmJjriCLuiltZA
a) Lanalyse quantitative de la recharge naturelle de la nappe alluviale par la riviegravere elle-mecircme est essentielle pour pouvoir juger de lefficaciteacute dune recharge artificielle En effet cette analyse permet de deacuteterminer les deacutebits reacuteellement utiles parla recharge artificielle dun aquifegravere donneacute
b) Lanalyse qualitative des eaux de riviegravere permet den connaicirctre le degreacute de polshylution ainsi que la teneur en MES Il faut remarquer que ces deux facteurs peushyvent ecirctre directement influenceacutes par le reacutegime de la riviegravere elle-mecircme Ainsi
en peacuteriode deacutetiage la pollution des eaux peut ecirctre plus importante quagrave lorshydinaire
en peacuteriode de crue un transport solide important peut apparaicirctre augmentant du mecircme coup la teneur en MES (F 2028)
Les eacutetudes en vue dune recharge artificielle par des eaux de riviegravere doivent donc se faire sur une large plage de valeurs des deacutebits
La pollution et la teneur en MES jouant un rocircle tregraves important vis-agrave-vis du pheacutenomegravene de colmatage le pompage en riviegravere peut donc ecirctre intermittent ou conshytinu suivant les toleacuterances admises pour la pollution et la teneur en MES des eaux de recharge
2) Eaux dltZAtinecirceA agrave ampOie jjipoundJJJyieacuteesgt dan dzA baj4inA (F 2518 F 3469)
Suivant le degreacute de pollution et la teneur en MES de la riviegravere les eaux peuvent subir les traitement suivants
- 14 -
preacute-traitement deacutegrillage suivi dune simple deacutecantation Cest le cas des oueds et des cours deau ne preacutesentant pas de pollution notable
NB les anciennes sabliegraveres se preacutesentent comme eacutetant dexcellents bassins de deacutecantation
traitement primaire en station injection de coagulants deacutecantation et filtra-tion sur sable pour reacuteduire la teneur en MES et la demande biologique en oxygegravene des eaux
Exemple
Croissy (eau de Seine) - la figure 1 donne un scheacutema de linstallation (G 3663)
Moulle (eau de lAa) (6627873 6625917 6627956)
Appoigny(eau de lYonne) (G 1947)
Remarque dans le cas deacutepandage superficiel des eaux de recharge on ne procegravede pas agrave une steacuterilisation lors du traitement En effet la chloration aurait le grand inconveacutenient de deacutetruire dans les bassins laction eacutepuratrice des bacteacuteries diverses qui oxydent et mineacuteralisent les diffeacuterents produits organiques preacutesents dans les eaux (G 3459)
FIGURE 1
EXEMPLE DE CROISSY
(poundxiiaJJ du Document Ccedil 3663)
bull bull bull bull bull
- 15 -
3) Eaux desitlneacuteesi agrave linfection (F 3469 F 2028)
Remarque preacuteliminaire les eaux dinjection dune maniegravere geacuteneacuterale doivent ecirctre deacutebarrasseacutees de toute pollution susceptible dalteacuterer la qualiteacute des eaux du gisement et notamment des matiegraveres toxiques non eacuteliminables par filtration naturelle De plus les eaux dinjection doivent ecirctre chimiquement compatibles avec les eaux du gisement
En geacuteneacuteral en plus dun traitement primaire classique les eaux de riviegraveres desshytineacutees agrave linjection subissent un traitement secondaire plus ou moins eacutelaboreacute en fonction de leur degreacute de pollution Ce traitement vise principalement agrave deacutesaeacuterer leau et agrave la steacuteriliser avant injection
Exemples (F 2028)
En Israeumll (eaux du Lac de Tibeacuteriade)
En Californie (eaux des torrents de la Sierra Nevada)
3 - RECHARGE PAR EAUX USEacuteES
Le niveau de traitement des eaux useacutees destineacutees agrave la recharge artificielle deacutepend tregraves largement de lorigine de celles-ci (domestique ou industrielle) et aussi de la nature des terrains de recharge
Le tableau 1 (extrait de 6604561) rappelle la nature des pollutions en fonction de lorigine des eaux useacutees
Le tableau 2 (G 6501) donne agrave titre indicatif les recommandations du Service de Santeacute de la Californie pour lutilisation agrave des fins de recharge artificielle deaux useacutees
Le tableau 3 (G 6501) montre par des exemples la diversiteacute des traitements que lon peut appliquer suivant les paramegravetres de la recharge
ConcAgravewiioni
Comme nous lavons deacutejagrave souligneacute dans lintroduction chaque opeacuteration de recharshyge doit ecirctre traiteacutee comme un cas particulier Le niveau de traitement requis pour les eaux de recharge en est une preuve Aussi seuls des essais in situ et agrave long terme associeacutes agrave lexpeacuterience du professionnel peuvent deacutefinir les traishytements neacutecessaires des eaux de recharge Cette eacutetape est importante car elle conditionne la rentabiliteacute de lensemble de lopeacuteration de recharge le coucirct du traitement entrant pour une part importante dans le coucirct global (F 2028 G 6501)
bull bull bull bull bull bull
- 16
TABLEAU 1
Sources deaux useacutees
- Eaux useacutees urbaines
non traiteacutees
traiteacutees
fosses septiques
- Eaux useacutees industrielles
eau de refroidissement
industries alimentaires
industrie du papier
industrie chimique et traitement des meacutetaux
industrie du peacutetrole
- Irrigation
- Ruissellement urbain et nettoyage des
- Eau de crues
Types de pollution
composeacutes organiques et mineacuteraux matiegraveres en suspension faibles teneurs en meacutetaux lourds et en toxiques Tregraves forte teneur en DBO Biodeacutegradable ou non deacutegradabie
composeacutes organiques et mineacuteraux faibles teneurs en meacutetaux lourds et en toxiques Substances biodeacutegradables et non deacutegra-dables
surtout des matiegraveres organiques Biodeacuteshygradable
chaleur
composeacutes organiques et matiegraveres en susshypension surtout DBO eacuteleveacute Particuliegraveshyrement biodeacutegradables
composeacutes organiques et mineacuteraux En partie biodeacutegradable Quelques matiegraveres solides organiques en suspension
composeacutes organiques et mineacuteraux y compris des meacutetaux lourds des toxiques et des substances dangereuses Selon le proceacutedeacute certaines substances sont biodeacutegradables
composeacutes organiques biodeacutegradables et non biodeacutegradables surtout Nombreux toxiques et substances dangereuses
deacutechets organiques et mineacuteraux subsshytances nutritives sels de lessivage du sol substances biodeacutegradables ou non biodeacutegradables matiegraveres en suspenshysion
mers composeacutes organiques et mineacuteraux fortes charges en DBO substances nutritives pesticides matiegraveres en suspension en partie biodeacutegradables
composeacutes organiques et mineacuteraux matiegraveres en suspension en partie biodeacutegradables Eminemment variable selon lutilisation du sol
(tsiaducJUon du tableau 1 eyLtnaJut du Document 66OU561 )
bull bull bull bull bull
17 -
TABLEAU 2
NIVEAUX DE TRAITEMENT RECOMMANDES POUR LES EAUX USEES EPUREES
UTILISEES A LA RECHARGE DES NAPPES SOUTERRAINES
1
2
3
t
5
6
7
par eacutepandage superficiel
Veacuterification de linexistence de deacutecharges deffluent industriels toxiques dans les eaux useacutees utiliseacutees
Oxydation biologique normale (traitement secondaire)
Adsorption sur charbon actif (temps de contact 30 mn demande chimique doxygegravene reacutesiduelle moins de 5 mg1)
Epandage avec percolation de leffluent dans la zone aeacuterobie non satureacutee du sol non remanieacutee - profondeur minimale de la nappe 3 megravetres
- une semaine deacutepandage alterneacutee avec 2 semaines dassegravechement
Dilution par une quantiteacute eacutegale deau souterraine naturelle
Leau de recharge doit rester dans la nappe pendant un an avant decirctre extraite
La qualiteacute de leau souterraine doit ecirctre doit ecirctre reacuteguliegraverement surveilleacutee
l
2
3
A
5
6
7
8
9
10
11
12
ou par injection directe
Veacuterification de linexistence de deacutecharges deffluent industriels toxiques dans les eaux useacutees
Oxydation biologique normale (traitement secondaire)
Deacutesinfection correcte (chlorination)
Coagulation-floculation chimique
Deacutecantation
Filtration rapide sur sable
Adsorption sur charbon actif
Deacutemineacuteralisation par osmose inverse
Aeacuteration par aspersion pour leacutelimination des composeacutes organiques volatils
Dilution par une quantiteacute eacutegale deau souterraine naturelle
Leau de recharge doit rester dans la sapps pendant un an avant decirctre extraite
La qualiteacute de leau souterraine doit ecirctre recircguliegravereoent surveilleacutee
(acirc-x-ttalt du Document Ccedil 6501 )
bull bullbullbullbullbull
- 18 -
TABLEAU 3
PRINCIPALES INSTALLATIONS DE RECHARGES DE NAPPE SOUTERRAINES EN CALIFORNIE
UTILISANT LES EAUX USEES EPUREES
Nom de iumla station de reacutecupeacuteration
deaux useacutees San Joseacute Creek (Whittier)
Whittier Narrow
Water Factory 21 (Orange County)
Chino Basin (Ontario)
Palo Alto
Proceacutedeacutes de traitement =
Proceacutedeacutes de traitement
des eaux useacutees
Meacutethode de recharge des
eaux souterraines
Problegraveme agrave
reacutesoudre Deacutebit annuel reacutecupeacutereacute en millions de m-
DP BA CF FR Ch
DP BA CF FR Ch
DP BA CF FR AAeA ACA 01 Ch
DP LB
DPBACFFR Ch Ozonisation
Epandage superficiel
Epandage superficiel
Injection directe
Epandage superficiel
Injection directe
Deacutecantation primaire Boues activeacutees Coagulation floculation Filtration rapide Lits bacteacuteriens Adsoption sur charbon actif
Chloration Aeacuteration par aspersion pour leacutelimination de lamoniaque
DP BA CF FR LB
ACA Ch
AAeA
Reacutealimen-Cation de la nappe soushyterraine
Reacutealimentashytion de la nappe soushyterraine
Barriegravere contre linfiltrashytion deau marine (et reacutealimentashytion)
Reacutealimenta-tion de la nappe soutershyraine
Barriegravere contre linshyfiltration deaux marines
166
87
63
32
23
En ce qui concerne la station Water Factory 21 le traitement primaire et secondaire de leffluent a lieu preacutealablement a la station de traitement du Comteacute dOrange
(CxtAciut du Document Ccedil 6501 )
- 19 -
L I S T E B I B L I O G R A P H I Q U E
F 2028
F 2518
BIZE J BOURGUET L LEMOINE J Lalimentation artificielle des nappes souterraines Ed Masson amp Cie 1972 199 pages
HUISMAN L WOOD WE La filtration lente sur sable OMS Genegraveve 1975 133 pages
F 3469 Health aspects of wastewater recharge Water Information Center New-York 1978 240 pages
G 2264Bis
G 3459
La meacutecanique des fluides et lenvironnement - preacutevision et maicirctrise de la qualiteacute de leau et de lair 14egraveme Journeacutees de lHydraulique Paris Sept 1976 Question 4 les eaux souterraines 48 pages
DEVILLERS G Lalimentation artificielle des nappes souterraines - Exemple de la nappe de Croissy Journeacutees Information Eaux 1976 14 pages
G 3663
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Plaquette de preacutesentation de linstallation de recharge artificielle de Croissy SLEE sd 16 pages
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G 6295 BRESSON G Injection dans le sous-sol des effluents traiteacutes agrave la station deacutepuration de la ville de St-Jean-de-Monts Rapport DDA Vendeacutee 1980 74 pages
G 6501 TAKASHI ASANO GHIRELLI R Reacuteutilisation des eaux useacutees pour la recharge des eaux souterraines et lirrigation agricole Confeacuterence OMS Alger 1980 p 1-15
G 7220 BIZE J Recharge artificielle des nappes PNUD Compte-rendu de missionraquo SeptmdashOct 1981 45 pages
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G 7221 Lameacutenagement dinfiltration des eaux useacutees de Port-Leucate Soc Ameacutenag Mixte dEquip et dAmeacutenag de lAude Novembre 1981 45 pages
6604561
6616815
CALLAHAN JT Recycling of fresh water - the management and protection of ground water Tireacute agrave part 16 pages
SCHMIDT CJ CLEMENTS EV SHELTON SP A survey of practices and reacutegulations for reuse of water by ground water recharge JAWWA 1978 70 ndeg 3 p 140-147
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MARTIN F THEBAULT P Reacutealimentation de nappe par de leau de riviegravere traiteacutee Liaison Cortambert 1980 ndeg 10 p 31-36
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CASTANY G Conditions hydrogeacuteologiques de lalimentation artificielle des nappes deau souterraine BRGM 1970
- CHAPITRE I I -
H Y D R O G E O L O G I E
- 23 -
LEAU DANS LE SOL
Rappel de notion geacutenltpoundnaAgraveamp4 dhyccedilugraveiogeacuteologAgravee
La porositeacute la porositeacute dune roche est deacutefinie par le rapport du volume des vides au volume total de la roche
La figure 1 montre les divers types dinterstices et leur relation avec la texshyture du sol
FIGURE 1
Several types of interstices and the relation of rock texture to porosity (a) Well-sorted sedimentary deposit having high porosity (6) poorly sorted sedimentary deposit haviog low porosity (c) well-sorted sedimentary deposits consisting of fragments of rock that are themselve-s porous so that the deposit has a very high porosity (d) well-sorted sedimentary deposit whose porosity has been diminished by the deacuteposition of minerai matter in interstices (e) rock rendered porous by solution and () rock rendered porous by fraccuring (Front Meimer 1959)
(Extrait du Document h 204-5)
TABLEAU 1
REPRESENTATIVE POROSITY RANGES
FOR SELECTED ROCKS
Le- tableau 1 donne la valeur de la porositeacute pour diffeacuterentes roches
(ExtnaJjt du Document r 20+5)
Rocks
Clay Sand Gravel Sand and gravel Sandstone Shale Limestone
Porosity
45-55 35-40 30-40 20-35 10-20 1-10 1-10
- 24 -
TABLEAU 2
REPRESENTATIVE SPECIFIC YIELD
RANGES FOR SELECTED ROCKS
Rocks
Clay Sand Grave Sand and grave Sandstone Shale Limestone
Speacutecifie yield
1-10 10-30 15-30 15-25 5-15
05-5 05-5
Pour les mecircmes roches le tableau 2 donne la valeur de la porositeacute efficace deacutefinie comme la fraction de la porositeacute corresshypondant agrave la contenance en eau gravitaire
(Extrait du Document h 20k5 )
La permeacuteabiliteacute la permeacuteabiliteacute est laptitude dune roche agrave laisser passer iumleau sous leffet dun gradient de potentiel
Le tableau 3 donne la valeur de la permeacuteabiliteacute intrinsegraveque (ou permeacuteabiliteacute en petit) pour diverses roches (rappel 1 darcy = 0987 10-^ cm2)
TABLEAU 3
PERMEABILITE INTRINSEQUE DE DIVERS TYPES DE FORMATION
Type de formation
Roches meacutetamorphiques et plutoniques
Roches solides
Zones meacutetamorphiques et fortement fractureacutees
Sable agrave grains de grosseur moyenne
Limon (roche)
Calcaire dense riche en argile
Gregraves de grain moyen
Bregraveche calcaire grossiegravere partiellement cimenteacutee
Roche calcaire demeureacutee poreuse
Sables alluviaux (plaines littorales)
Alluvions dargile et de limon
Sables dunaires
Loess
Valeur du coefficient en
Proche de zeacutero
Proche de zeacutero
Plusieurs centaines de darcys
darcys
1000-30000 millidarcys
01 millidarcy
1 millidarcy
1-500 millidarcy
Plusieurs milliers de darcy
10-500 darcys
Moins de 1 darcy
Moins de 01 darcy
5mdash50 HarcvR
10-4 -1 darcy
(extrait du Document Ccedil 51351)
- 25 -
Remarque certaines roches denses telles que le calcaire ou le basalte ont une permeacuteabiliteacute en petit tregraves faible Cependant elles constituent dexcellents aquifegraveres lorsquelles sont fractureacutees leur permeacuteabiliteacute devenant alors imporshytante
c) La transmissiviteacute la transmissiviteacute est la grandeur mesurant laptitude dune couche de terrain permeacuteable agrave transmettre conduire leau La transmissiviteacute est deacutefinie comme le produit de la permeacuteabiliteacute par leacutepaisshyseur de la couche aquifegravere en un point consideacutereacute
d) Le coefficient demmagasinement ce coefficient est deacutefini par le rapport entre la hauteur de la tranche deau immeacutediatement libeacuterable par la roche aquifegravere sous leffet dune deacutepression et la hauteur dabaissement correspondant du niveau pieacutezomeacutetrique
Le darcy est une uniteacute de surface deacutefinie par
1 darcy = 0987 10 ~8 cm2
1 centipoise cm3s 1 cm2
et 1 darcy 1 atmosphegraverecm
2) ReacutepanAcircJjtlon de leau darvi le IO-L
Leau infiltreacutee agrave la surface du sol circule de haut en bas jusquagrave rencontrer une surface impermeacuteable Elle constitue alors une nappe deau dont le niveau supeacuterieur est appeleacute niveau pieacutezomeacutetrique ou encore surface hydrostatique
La figure 2 scheacutematise leacutetat deacutequishylibre vertical de leau dans le sol
FIGURE 2
NAPPE PHREATIQUE
lExtAaJJi du Documervt h 2189)
La nappe deau ainsi deacutefinie peut ecirctre
soit libre ou percheacutee (notamment en cas de la preacutesence dune lentille dargile dans le sol)(voir figure 3)
soit captive encore appeleacutee arteacutesienne (voir figure 4)
SurfocA |
s l
bull l
lt
bull - bull bull bull bull bull
bull bull laquo bull laquo bull bull 5^ Icirc v bull
urfoc fiy4ro)tcitkivraquo
bull EayxpHrrltliqiraquo4laquo - J
bull bull raquo bull bull bull bull bull bull
bull bull bull bull bull bull bull bull bull
Couche imptfweacutecbi
Zooraquo divcpctmmpirotiocraquo
Zonraquo draquo rrltntron
I
Francraquo dgt cnpidarltv
Nappraquo aquiflaquorr
- 26 -
FIGURE 3
NAPPE LIBRE ET NAPPE PERCHEE
TgtraquoL bullbullbull-bull j^zzsz^-r =i-^^gt^ bull bull V
bullbullbull bullbull-bulllaquoiiii ^iumlrtW-----1---1--V- bull bull bull ^N
bullbullVbull^gt^^^bullCvi^bullrSbullibull^V^^bullbullbullbullvbull V^72
^
(Extrait du Document h 2189)
FIGURE 4
FORAGE DANS UNE NAPPE ARTESIENNE
fl) Eaux jaillissantes - f2) et 13) Puits agrave eaux remontantes (en hachures les couches impermeacuteables)
(SXampKLUL du Document h 2k15)
- 27 -
Remarque un cas particulier est celui dune nappe phreacuteatique cocirctiegravere Leau saleacutee eacutetant plus dense que leau douce il se creacutee un biseau deau douce comme le montre la figure 5 Par un pompage excessif dans la nappe deau douce on engendre une avanceacutee des eaux saleacutees vers linteacuterieur des terres Cette progresshysion peut entraicircner une deacuteteacuterioration irreacutemeacutediable de laquifegravere Une recharge artificielle dans la zone littorale permet de combattre ce pheacutenomegravene
FIGURE 5
CxtnaLt du Document Ccedil 513^1)
3) Btlan dune nappe
Pour pouvoir juger de lopportuniteacute dune reshycharge artificielle il est important de pouvoir quantifier les entreacutees et les sorties deau dans la nappe consideacutereacutee (voir figure 6) sur une peacuteriode de temps donneacutee On peut alors eacutetablir le bilan hydrique de la couche aquifegravere et suishyvant lobjectif viseacute (reacuteeacutequilibrage de la nappe ou bien stockage) quantifier lopeacuteration de recharge
(CxtnaiJ du Document ucirc 580)
(S)
laquo o a a lt
c
z a ta Q
FIGURE 6
SCHEMA DES ELEMENTS PRINCIPAUX DU BILAN DE
LA COUCHE AQUIFERE
APPORTS
X gui lt tj
3 -
PRECIPITATION P
INFILTRATION
EFFICACE
APPORTS DES EAUX
SOUTERRAINES
APPORTS CES EAUX
OE SURFACE
RESTITUTIONS
INFILTRATION
EAUX DE SURFACE
EVAPOTRANSPIRATION
REacuteELLE
VARIATION CE LA RIcircSSRVH
EN EAUX SOUTERRAINES dW
(INVERSEMENT
OE LA C0UCH4 AOgtIIFecircRE
ECOULEMENT
EN SURFACE
PREacuteLEgraveVEMENTS
EXPLOITATION EacuteMERGENCES DES
EAIU SOUTERRAINES
D E P E N S E S
Iw+ lccedil+ l r qwgtqs = E + R + ^nt + CcedileQs +Qwraquoplusmn dw
- 28 -
U) CaiacJeacuteAAgraveyiatLon deA urtLteacuteA geacuteologiques avoiable^ pouA la iechaiae aAixfJ-CxeAXe de nappe
a) Nature cles_terrains
Les terrains destineacutes agrave la recharge artificielle doivent avoir une permeacuteabiliteacute suffisante (10~2 agrave 10-^ ms) En fait cest la valeur de la transmissiviteacute qui intervient et par lagrave la puissance ou encore leacutepaisseur de la couche aquifegravere (F 2028)=
Suite agrave de nombreuses expeacuteriences il apparait que les formations aquifegraveres favorables pour une recharge artificielle sont les roches carbonateacutees karsshytiques iumles basaltes (notamment lorsquils sont fissureacutes) les sables les allu-vions
b) Dimensions de l^aquifegravere
Ce sont les limites geacuteologiques et hydrauliques du reacuteservoir que constitue 1aquifegravere qui deacuteterminent sa structure Les nappes sont limiteacutees nous lavons vu dans leur partie infeacuterieure par une couche impermeacuteable de terrain ou encore par un fluide plus dense que leau du gisement
Quand la nappe est libre cest la surface hydrostatique qui la limite dans sa partie supeacuterieure
Quand la nappe est captive cest la couche impermeacuteable ou toit sous laquelle elle est emprisonneacutee qui constitue sa limite supeacuterieure
Remarque lorsque 1aquifegravere est profond cest alors les limites lateacuterales qui pour des raisons eacuteconomiques deacuteterminent les possibiliteacutes de stockage de 1aquishyfegravere consideacutereacute
La figure 7 donne des exemples de formations aquifegraveres favorables au stockage
Les structures hydrogeacuteologiques les plus favorables agrave la mise en oeuvre dopeacuterashytions de recharge artificielle sont les massifs de roches carbonateacutees karstiques ou fissureacutes les plaines alluviales les dunes littorales et les deltas les basshysins hydrogeacuteologiques et enfin les zones ougrave la surface pieacutezomeacutetrique est deacuteprimeacutee par surexploitation
Cependant on peut faire les remarques suivantes
mdash les massifs de roches carbonateacutees karstiques peuvent en geacuteneacuteral absorber beaushycoup deau mais cette eau est rapidement rejeteacutee par des grosses sources Le stockage deau ne pourra donc se faire que dans les parties profondes
- les plaines alluviales constituent des lieux privileacutegieacutes pour la mise en oeuvre de recharge artificielle mais le stockage y est en geacuteneacuteral limiteacute du fait de la position eacuteleveacutee des niveaux deacutequilibre pieacutezomeacutetrique quand les eaux dalimenshytation sont abondantes
Suivant le climat les sites de recharge artificielle peuvent ecirctre diffeacuterents ainsi
en reacutegion agrave climat tempeacutereacute et humide on choisira
- les alluvions anciennes - les lits fossiles enfouis
- 29 -
- les cocircnes deacuteboulis
- les alluvions interconnecteacutees des valleacutees principales et de leurs affluents
en reacutegion aride on choisira
- les deacutepocircts alluviaux reacutecents - les dunes cocirctiegraveres - les zones deltaiumlques
en reacutegion tropicale des roches qui eacutetaient compactes agrave lorigine ont pu sous laction des agents atmospheacuteriques ecirctre alteacutereacutees sur une certaine eacutepaisseur (par exemple les graniteacutes deviennent des lateacuterites) Si cette couche alteacutereacutee est sufshyfisamment eacutepaisse elle consiste alors un terrain favorable agrave la mise en oeuvre dune opeacuteration de recharge artificielle
FIGURE 7
EXEMPLES DE COUCHES AQUIFERES AYANT UN POTENTIEL
DEMMAGASINEMENT IMPORTANT
j Couche l i b r e sans reacuteserve constante mais alimenteacutee par un cours deau
B formations massives ayant des sources l e long de l e u r s l im i t e s
(Extrait du Document Ccedil 513^1) bull bull bull bull raquo bull
- 30 -
B - PHYSIQUE DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
1 ) Ccedila de baA4irvj difijlLUyicutLon (G 5920)
Le systegraveme hydraulique que constitue une opeacuteration de recharge par bassin se deacutecompose en deux parties distinctes
- linfiltration proprement dite agrave travers la partie non satureacutee du sol cest le domaine des eacutecoulements verticaux (I sur la figure 8)
- le transfert de leau dans la zone satureacutee de laquifegravere cest le domaine des eacutecoulements horizontaux (II sur la figure 8)
FIGURE 8
EXEMPLE DE DISPOSITIF DINFILTRATION
NIVEAU I
NIVEAU II
^ ^ raquoraquo S SSS^N S^ ^ V-sgtsgtSSSilHgts
(dxfrialt du Document Ccedil 5920)
NB si la capaciteacute de transfert de laquifegravere est insuffisante la nappe se gonfle jusquagrave remonter agrave la surface stoppant ainsi toute infiltration (G 5S20 G 7221)
Pour une recharge artificielle par bassin dinfiltration les terrains ayant une texture sableuse ou sablo-limoneuse ou encore limono-sableuse conviennent bien Linfiltration agrave travers la couche non satureacutee du terrain jouant un rocircle eacutepura-teur important une texture trop grossiegravere nest pas agrave recommander le chemineshyment est alors trop rapide empecircchant les reacuteactions chimiques et biologiques de se produire complegravetement (G 6230)
- 31 -
2) CQA deA pultyj dinjecJugraveon
Le systegraveme hydraulique dans le cas dune recharge par injection est reacuteduit au transfert du volume deau injecteacutee (voir figure S)
FIGURE 9
RADIAL FLOW FROM RECHARGE WELLS PENETRATING (a) CONFINED
AND (b) UNCONTINED AQUIFERS
Li y Ground surface
k^^x^xmiampxvA VteampraquoraquoV4iuml^^ti^K
Fiezometric surface bullgt
y ^ i ^ ^ - ^ y gt f t ^ ^ ^ 0 g y ^ -
Conflned aquifer
mltpoundzmpoundmzMMmg
te)
Qr
Unconfinsd bull-aquifer
S Ground suiface
^^^m^smMm^rrm^^micirc^mmmm^i
Vate Ublaquolaquo
S^SS5^SS^S3laquo^2ggSSSSraquo^wS5^SS3S
(poundxampiaLt du Document t 275)
Les deacutebits dinjection sont limiteacutes par les caracteacuteristiques physiques de laqui-fegravere En effet au voisinage du puits la vitesse deacutecoulement des eaux soutershyraines ne doit pas deacutepasser la valeur au-delagrave de laquelle elles provoqueraient une eacuterosion du terrain Pour les nappes captives cette eacuterosion peut entraicircner leacutecroulement du toicirct (G 51341)
- 32 -
Pour une recharge par injection les calcaires notamment lorsquils sont profonshydeacutement enfouis sont favorables
C -MEacuteTHODES DINVESTIGATION DES PARAMEgraveTRES DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
ARTIFICIELLE
(B 580 G 51341 6619100 G 5191 G 6212)
1) ftasiivie de la conduativlteacute hycOiaLUAque ou peAmeacuteabLLLteacute au lt4erui de Ocuicy (eacutecouleshyment s a t u i eacute
Il sagit dune mesure classique qui peut ecirctre mise en oeuvre par diffeacuterentes meacutethodes
a) essai de pompage linterpreacutetation des variations du niveau de la nappe en foncshytion du temps pendant une opeacuteration de pompage permet de deacuteduire la valeur de la permeacuteabiliteacute de laquifegravere
b) Essais geacuteophysiques le principe de ces meacutethodes est deacutetudier certaines caracshyteacuteristiques pTiysiques dun terrain et de les interpreacuteter afin dobtenir diffeacuteshyrents renseignements sur le sol Principalement on utilise les meacutethodes geacuteophysiques suivantes
- meacutethode des reacutesistiviteacutes comme son nom lindique cest une meacutethode eacutelectrique destineacutee agrave connaicirctre la reacutesistiviteacute des terrains concerneacutes
- meacutethode de sismique-reacutefraction cette meacutethode consiste en le calcul des vitesses de propagation dondes de choc dans le sol
c) Essais eh laboratoire on mesure directement la permeacuteabiliteacute sur un eacutechantillon de sol obtenu par carottage agrave laide dappareils speacuteciaux (permeacuteamegravetres par exemple)
2) fteAime de ta conducJJLvLteacute kydnauUque verticale (ecouJemerut non statuieacute)
Il nexiste pas de meacutethode parfaite pour calculer ce paramegravetre Citons tout de mecircme la meacutethode de Weeks dont le principe est une eacutetude de la pression de lair contenu dans la zone non satureacutee du terrain Quoique sujette agrave erreur cette meacutethode est malgreacute tout la plus preacutecise actuellement (G 5191 G 6212)
3) MeAwie de JJOL tAarvmJui4LvJjLeacute et du coefifJicAeruL demmaaaAuiement
Ces mesures se deacuteduisent des reacutesultats des essais de pompages (cf la)
4 DugravenenALorui et 4poundnuctuuie de taquLfLegravejie
La mesure de ces diffeacuterents paramegravetres peut ecirctre mise en oeuvre par des meacutethodes geacuteophysiques classiques telles que la meacutethode des reacutesistiviteacutes ou de sismique-
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reacutefraction ou encore par des meacutethodes plus sophistiqueacutees utilisant les proprieacuteshyteacutes radioactives des constituants du sol citons pour meacutemoire la meacutethode dactivation des neutrons et celle de la spectromeacutetrie aux rayons gamma
5) Etude de -leacutecoulement
Les meacutethodes deacutetude des eacutecoulements souterrains ont longtemps eacuteteacute dordre physishyque avant de devenir plus reacutecemment aussi dordre numeacuterique gracircce au deacutevelopshypement de linformatique
a) Meacutethodes physiques
- Utilisation de traceurs les traceurs sont en fait des substances polluantes dorigines physique chimique ou radioactive que lon introduit dans les eaux de recharge et qui vont suivre sans les perturber les eacutecoulements souterrains En les suivant on pourra obtenir des indications sur la direction et le deacutebit des eacutecoulements Parmi les nombreux traceurs utiliseacutes on peut citer agrave titre dexemple la tempeacuterature (6617781) la levure de boulanger (6619100) le tritium (6604550)
- Utilisation de modegraveles reacuteduits en respectant des regravegles de similitude bien preacuteshycises on peut construire des modegraveles reacuteduits deacutecoulement souterrain donnant des reacutesultats acceptables (F 2028 G 4944)
- Utilisation de modegraveles analogiques physiques le principe de ces meacutethodes est de remplacer les paramegravetres de leacutecoulement par dautres paramegravetres physiques veacuterifiant des eacutequations analogues aux eacutequations de leacutecoulement On fait alors les mesures neacutecessaires sur ce modegravele et lon transfert les reacutesultats obtenus au problegraveme reacuteel Citons agrave titre dexemple les modegraveles analogiques eacutelectriques qui ont donneacute de bons reacutesultats(G 2729 F 2045)
b) Meacutethodes numeacuteriques
Les progregraves de linformatique permettent aujourdhui la reacutesolution directe de toutes sortes de problegravemes physiques et en particulier les problegravemes deacutecoulement souterrain (G 4944 G 51341 G 2264 bis F 2045 G 4329 F 3918)
D - POUVOIR EacutePURATEUR DU SOL
Le passage des eaux de recharge agrave travers le milieu poreux que constitue le sol deacuteclenche au sein de celui-ci diverses reacuteactions de caractegravere physique chimique ou biologique Ces reacuteactions deacuteterminent la capaciteacute de reacutetention des contamishynants par le sol Nous ne citerons que quelques cas de reacutetention
1) ReacutetervLLon deA raatJeAeyi en AUApenyjLon
Le premier processus qui intervient est la filtration les particules de dimenshysions supeacuterieures aux pores du sol sont rapidement stoppeacutees Cest ensuite
- 34 -
laction combineacutee de linterception des particules des forces dinertie du pheacutenomegravene de seacutedimentation et de diffusion qui assure la reacutetention des particules les plus fines
Ces processus entraicircnent la constitution dune couche colmatante qui freine le cheminement de leau dans leacute sol
Lefficaciteacute de leacutelimination des matiegraveres en suspension croicirct avec la distance parcourue De nombreuses eacutetudes en milieux non fissureacutes ont montreacute leacutelimination totale de la turbiditeacute apregraves seulement quelques megravetres de trajet des eaux dans le sol
2) HeacuteAgraveLeniugrave-on deA geAmeA pathogknesi
Les eaux notamment les eaux useacutees dorigine urbaine contiennent des germes pathogegravenes que les traitements en station neacuteliminent que partiellement Il est donc important pour des raisons sanitaires eacutevidentes deacutetudier la reacutetention des germes pathogegravenes dans le sol
Le meacutecanisme de 1eacutepuration des germes pathogegravenes par le sol est double
- tout dabord une reacutetention des germes par filtration ou adsorption dans le sol
- puis un deacutepeacuterissement i
Lefficaciteacute de leacutelimination des germes pathogegravenes par les sols est fonction de leur survie de la capaciteacute de reacutetention du sol
a) Survie des germes pathogegravenes le tableau 4 nous en donne des exemples
TABLEAU 4
Entamoeba histolytica
Oeufs dAscaris
Salmonella
Coliformes feacutecaux
Entero vicircrus
Survie dans le sol
8 jours
6 ans
9 mois
6 mois
12 jours
Source
DUNLOP (1968)
POUND et CRITES (1973)
VAN DONSEL et al (1967)
EDKONDS (1976)
DUNLOP (1968)
(ExticiLt du Document Ccedil 5920)
- 35 -
b) capaciteacute de reacutetention du sol elle est elle-mecircme fonction du climat de la nature du sol de la nature des microorganismes
- Climat (G 6212)
la tempeacuterature la survie des pathogegravenes est grandement prolongeacutee aux basses tempeacuteratures
la pluviomeacutetrie lhumiditeacute du sol favorise la survie des germes pathogegravenes
- Nature des sols (G 5920)
les terrains fissureacutes doivent ecirctre consideacutereacutes avec beaucoup de preacutecautions car de nombreuses expeacuteriences ont donneacute des reacutesultats totalement diffeacuterents
les sols granulaires sont en geacuteneacuteral de bon eacutepurateurs Cependant la capaciteacute de reacutetention des germes pathogegravenes est lieacutee agrave leacutecoulement au sein du sol Ainsi la reacutetention en milieu non satureacute est tregraves supeacuterieure agrave celle en milieu satureacute
- Nature des microorganismes nous distinguerons les bacteacuteries et les virus
Le tableau 5 reacutesume les facteurs geacuteneacuteraux qui conditionnent le cheminement des virus et des bacteacuteries dans le sol
TABLEAU 5
FACTORS THAT INFLUENCE THE MOVEMENT OF VIRUSES AND BACTERIA IN SOIL
1 Rainfall bull 2 pH I 3 Soil composition j h Flow rate 5 Soluble organics I 6 Cations bull 7 Adsorptiumlon characteristics of the virus and bacteriumla |
(Sxtnltxut du Document Ccedil 6212)
De nombreuses eacutetudes ont montreacute que
- les bacteacuteries sont eacutelimineacutees par filtration et adsorption dans les premiers deacutecishymegravetres du sol Leur cheminement vertical (en non satureacute) ne deacutepasse pas 2 agrave 3 m Par contre leur cheminement horizontal (en satureacute) peut atteindre 10 m
- les virus plus petits sont eacutelimineacutes principalement par adsorption dans les preshymiers centimegravetres du sol comme le montre la figure 10 pour trois virus diffeacuterents
bullbullbullbullbull
- 36 -
FIGURE 10
ADSORPTION OF DIFFERENT ENTEROVIRUSES BY A SOIL COLUMN
001 n U
mdash 40 e o i 80 1mdash CL LU
deg 120
160 J
mdash
VIRUSES 01
1
REMAINING ) 1 10 100
l ^ ^ f S p ^ ^
1
bull POLIO OECHO 1
AECHO 29
(Extrait du Document Ccedil 6212)
31 6-LugraveriLncution du cxjuibone oyjganique
Sous lappellation carbone organique sont regroupeacutees la DCO (demande chimique en oxygegravene) et la DBOf- (demande biologique en oxygegravene agrave 5 jours)
Leacutelimination du carbone organique ne peut se faire quen conditions aeacuterobies donc dans la tranche non satureacutee du sol Ainsi les eaux de recharge destineacutees agrave linjection doivent subir une oxydation biologique en station avant injection
- 37 -
De nombreuses eacutetudes ont montreacute que la DBO dune eau eacutepureacutee par passage agrave travers un sol convenablement aeacutereacute est quasiment nulle (G 6230 G 5920)
U) Reacutetention deA eacuteleacutements Viace^i N
Ils sont ainsi appeleacutes car leur concentration dans les eaux reacutesiduaires est geacuteneacuteshyralement faible Cette appellation regroupe des eacuteleacutements tels que les meacutetaux lourds le bore le fluor etc
Les eacuteleacutements traces preacutesents dans les eaux de recharge peuvent soit saccumushyler dansle sol soit rester dans leau eacutepureacutee (6619645)
La reacutetention dun eacuteleacutement trace deacutepend de sa nature ainsi que de la composition du sol (G 6230) Ainsi on peut souligner limportance des argiles dans ladsorp-tion des eacuteleacutements traces (G 6212) De mecircme la valeur du pH du sol conditionne la solubiliteacute des corps complexes creacuteeacutes et par lagrave leur mobiliteacute (G 5920)
- en sol calcaire ou crayeux (pH gt 8) la grosse majoriteacute des eacuteleacutements traces est immobiliseacutee
- en sol acide (pH ^ 7) laugmentation de la solubiliteacute entraicircne une migration des eacuteleacutements vers la nappe
On recommande donc deacuteviter les sols ayant un pH infeacuterieur agrave 65
5) Reacutetention CLQA -4eAgraveA ^oAgraveubteA
On a constateacute par des expeacuteriences in situ que les reacuteactions chimiques portant sur les ions mineacuteraux ordinaires de leau (Ca Mg Na) seacutequilibrent peu de temps apregraves le deacutebut de lalimentation artificielle (G 6501) Cependant une teneur trop eacuteleveacutee en sodium (Na) par exemple par rapport au calcium (Ca) et au magneacuteshysium (Mg) peut entraicircner une deacutegradation de la structure du sol et ainsi entraver linfiltration
Une importante concentration en sels solubles de leffluent peut se corriger par une dilution notamment par lintermeacutediaire des preacutecipitations (G 6230) En pays aride une deacutemineacuteralisation preacutealable peut simposer
6) Reacutetention de lazote
La quantiteacute dazote total ameneacutee par les effluents de recharge est souvent supeacuteshyrieure agrave la quantiteacute qui peut ecirctre exporteacutee par les cultures Il faut doncsous risque de pollution de la nappe opeacuterer une deacutenitrification dans le sol Ceci impose dapporter agrave la fois des nitrates et du carbone dans un milieu anaeacuterobie
La deacutenitrification maximum est lieacutee agrave la peacuteriode de submersion des bassins ainsi quagrave la quantiteacute des effluents infiltreacutes Ces deux facteurs deacutependent eux-mecircmes des paramegravetres suivants
- capaciteacute deacutechange du sol - pourcentage dammonium eacutechangeable - teneur en azote de 1effluent
bull bull bull bull bull
- 38 -
- taux de diffusion de loxygegravene dans le sol au cours de la dessication des bassins - tempeacuterature
On a constateacute une augmentation exponentielle de leacutelimination de lazote avec une diminution de la charge (G 6230)
En conclusion on peut simplement dire quil est neacutecessaire deffectuer de nomshybreux essais in situ afin de deacuteterminer la peacuteriodiciteacute des submersions-disseacuteca-tions optimales donnant une eacutelimination maximale de lazote total
71 deacutetention du pho-ophoie
Comme dans le cas de lazote le phosphore ameneacute par les eaux de recharge est tregraves supeacuterieur agrave la quantiteacute exportable par la veacutegeacutetation
Le seul meacutecanisme rentrant en jeu dans leacutelimination du phosphore est sa preacutecipishytation
Des eacutetudes ont montreacute que 90 du phosphore peut ecirctre eacutelimineacute apregraves un parcours de 100 m dans le sol Cependant pour un sol contenant peu de cations et ayant un pH acide le phosphore est tregraves mobile il est alors neacutecessaire deffectuer sa preacutecipitation preacutealablement en station avant linfiltration (G 6230)
Lefficaciteacute de la reacutetention du phosphore diminue comme dans le cas de lazote avec laugmentation des doses dinfiltration
8) Exemples) - Compcuiaision deA 4UAterneA de Lechcmge cuitlp-cJ-ette (ptibUi dbullinjection et baAAUiA dinp-AiMatioal
Les tableaux 6 et 7 reacutesument sur deux cas particuliers de recharge artificielle (lune par injection lautre par infiltration dans un bassin) leacutevolution des contaminants par passage de leau dans le sol en fonction de la distance de parcours
TABLEAU 6
Waler Quality of Percofaie at Whlttieacuter Narrows Test BasinmdashConcentration mgl
Conslitutent Constituent That Did Not Changa
Sodium Nraquo Sulate SO Chloride CI PH
Comtitucnts That Increaxd Calcium Ca Magneacutesium Mg Bicarbonate HCOa Nitrate N O T D S Hardneu total (as CaCO)
Comtituentraquo That Decreascd Potalaquoiurn K Ammonium N H Phosphate PO COO
Surface
152 164 126
802
laquo08 199
385 440
1011 234
145 40
54 393
2 f t
120 160 134
769
132 209
369 440
994 411
130 0 060
104
4 f t
142 164 131
787
127 194
336 104
10S0 393
154 0
100 97
6 f t
140 161 130
784
139 179
395 842
108raquo 422
126 0 0 3 0
170
Eft
138 168 126
778
158 301
487 880
1200 520
51 0 02
146
bullMcMcHiiu F C amp MCKEE J E Report of Research on Wastewater Reacuteclamation at Whittier Narreraquoraquo Pr-pand fer Rcioorccj Agency of Califomia State Wtr QC Bd Sacramento Calif (Sep 1965)
(Extrait du Document 6603313)
- 39 -
TABLEAU 7
Yater-Quality Changes al Orange County Coastal Sarrier Project Injection Wellmdashaig1
Constituent
Constituent That Did Nol Changa bull Chtorides
SuUato Magnewura Borna Nitrate Ocor threshold odor numberf Sodiusi
CoiMiituenuThat Increased Calcium Volatilraquo solids Bicarbonate Hardncu total T D S
ConstltuentsThat Cecreased Potassium Organif nitrogen Ammonium nitrogen Carbon dioxido
con Color
bull B U E raquo D C amp VesHEK G M sources Bull 75 (Oct 1971)
f T O N unitraquo
Injection Water
272 430
30 1
OJS 40
251
98 100 213 368
1220
30 1
19 69 5 15
Native Grottnd
Water
12 40
7 01 0 0
35
40 0
185
233
3 0 0 2 0 0
Distance From Injection Wellmdashft
100
293 405
31 1 0J
40 239
156 65
317 517
1330
22 0 134 30 27 13
245
288 445
28 1 OJS
40 243
164 125 293 385
1325
21 11 77
30 25
8
545
261 430
32 08 0 J
40 207
200 170 317 631
1290
9 0 00
10 22 i
0
Rcclaimed Waste Water lot Ground Water Recharge Wtr Fe-
1
(ExtnaLt du Document 6603313)
9) CoacAgravewiLon
Leacutepuration des eaux de recharge par les sols granulaires ayant une tranche non satureacutee est excellente ils permettent une eacutelimination importante des pollutions organiques phosphoreacutees et bacteacuteriologiques ainsi quune diminution de 30 agrave 40 de la pollution azoteacutee (G 7221 Doc Geacutenie Rural Dec 1977 voir page suivante)
La recharge artificielle par des bassins dinfiltration est un moyen deacutepuration des eaux en soi
La recharge artificielle par injection demande des eaux reacutepondant agrave des critegraveres aussi stricts que ceux dune eau potable La recharge par injection demande donc linstallation dune uniteacute de traitement agrave part ce qui peut mettre en balance la rentabiliteacute de lopeacuteration de recharge toute entiegravere
bullbullbullbullbullbull
- 40 -
FIGURE 11
PRESENTATION SCHEMATIQUE DU ROLE EPURATEUR DU SOL
oltra2r g g o n t e g d Wvdy bull-bull z-
amp ^ v
mf-
A S S I M I L A T I O N PAR L A
V E G E T A T I O N
f au -bull Selraquo Mineacuteraux N P K cfc-
gt-$[ FILTRATION Xamp^^^iumlacircdZl Arrecirct elt3 Germes Satfioocna
bull
bull - - bull lt bull ^ Jk y rCOa
- -- )rpoundsjkbull - - v v k - mdash O O
RETENTION
E A U
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MATIERES DfSSOUTES
Heoradalicircon des natiegraveres On
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Fer
itxtAaAJi du CcedileacuteruLe liiuiaAgrave Nov-Deacutec 7977)
1 bull bull bull
- 41 -
E - CONCLUSIONS GEacuteNEacuteRALES
Dapregraves ce que nous venons de voir un sol ideacuteal pour la mise en oeuvre dune recharge artificielle aurait (F 3469)
1) des taux dinfiltration et de transmission eacuteleveacutes
2) au-dessus de lui un sol sans argile ou autres substances reacuteduisant linfiltrashytion
3) pas dargiles gonflantes ou contractantes qui creacuteent des fissures en seacutechant et permettent ainsi agrave leau de circuler rapidement pendant les premiegraveres phases de la recharge
4) suffisamment dargiles pour pouvoir adsorber les eacuteleacutements traces et les oligoshyeacuteleacutements et pour permettre aux microorganismes du sol de deacutecomposer les eacuteleacuteshyments organiques
5) du carbone pour favoriser une rapide deacutenitrification et pour supporter une popushylation microbienne active combattant les germes pathogegravenes et enfin pour favoshyriser une deacutecomposition rapide des substances organiques introduites
Il est clair que certaines de ces propositions sont contradictoires Une opeacuterashytion de recharge artificielle est donc le reacutesultat dun compromis entre la capashyciteacute dinfiltration du sol et sa capaciteacute deacutepuration
- 43 -
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F 1605
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- CHAPITRE III -
DISPOSITIFS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE
NAPPE SOUTERRAINE
- 49 -
Pour la mise en oeuvre dune alimentation artificielle de nappe souterraine on distingue principalement les dispositifs dinfiltration et les dispositifs dinjection Ces deux types fondamentaux de dispositifs se diffeacuterencient nous allons le voir aussi bien par leur fonctionnement que par leur technologie et leur gestion
A - D I S P O S I T I F S D INFILTRATION
I - CONDITIONS GENERALES DUTILISATION
Les dispositifs dinfiltration sont utiliseacutes pour alimenter les nappes libres ou surmonteacutees dune eacutepaisseur de terrain impermeacuteable assez petite pour que lon puisse la deacutecaper
Il sagit essentiellement de bassins dinfiltration mais aussi de canaux fosseacutes fosses lits de cours deau ameacutenageacutes zones deacutepandage souterrain puits filshytrants
Ce sont en geacuteneacuteral des dispositifs de surface exception faite pour les disposishytifs deacutepandage souterrain par reacuteseau de drains
II - PRINCIPE GENERAL DE FONCTIONNEMENT CAS DUN BASSIN
1 ) fLoceA^uA cjomplampt de X infLLugravebiatLon provoqueacutee (F 2028)
Placcedilons nous dans le cas dun bassin dinfiltration que lon remplit
Lavanceacutee du front humide peut ecirctre deacutecomposeacutee en trois phases comme le montre la figure 1
FIGURE 1
SCHEMA DES TROIS PHASES DE LINFILTRATION PROVOQUEE
(poundxtLltzugravet du document 2028 )
- 50 -
1egravere phase avanceacutee du front humide vers la nappe
2egraveme phase eacutecoulement mixte (verticalement en milieu non satureacute horizontaleshyment en milieu satureacute)
3egraveme phase eacutecoulement en milieu satureacute aussi bien verticalement que horizonshytalement
2) AppaKJjtLon dune couche co-bnaiante agrave ta AwifLace du -ocircot pendant la jubmesiAton
Mis agrave part le cas ougrave lon utilise une eau tregraves pure et neutre vis-agrave-vis des consshytituants chimiques et biologiques du sol lexistence dans leau de recharge de toutes sortes dimpureteacutes entraicircne au contact de leau avec le sol des reacuteactions dorigine physique chimique et biologique
Le reacutesultat de ces diffeacuterentes reacuteactions est lapparition dune couche colmatante qui se comporte vis-agrave-vis de linfiltration comme une couche peu permeacuteable (parshytie C sur la figure 2)
FIGURE 2
EVOLUTION DE LINFILTRATION DANS UN BASSIN EN CAS DE SUBMERSION
PROLONGEE AVEC DES EAUX PEU COLMATANTES
Q (mj)
09-
0 8
07-
n fi_
n ccedil U 3
UJ 0
a
1
a
b
c
c
b
c
N d
2 3 4 5 6
= gonflement des colloiumldes du sol
= dissolut ion des bulles d a i r
= formation du voile bacteacuterien
1 = asphyxie du fond du bassin
i
mois
(Extrait du Document Ccedil 5920)
51 -
Si lon se place dans le cas ougrave la profondeur de laquifegravere ainsi que sa trans-missiviteacute sont suffisantes cest alors leacutecoulement mixte (phase ndeg2 dans le scheacutema preacuteceacutedent) qui constitue le reacutegime permanent deacutecoulement des eaux sous le bassin
Cest donc lexistence du pheacutenomegravene de colmatage du fond du bassin qui permet agrave leacutecoulement vertical en milieu non satureacute de se poursuivre
Nous deacutetaillerons le processus de colmatage plus loin On peut cependant deacutejagrave noter en observant- la figure 2 que le colmatage eacutevolue avec le temps et peut devenir intoleacuterable vis-agrave-vis du taux dinfiltration rechercheacute une vidange du bassin et une reacutenovation du sol constituant son fond simposent alors
La figure 3 donne une scheacutematisation de leacutecoulement de leau dans le sol avec existence dune couche colmatante agrave la surface
FIGURE 3
~~L
Eau
Colmatage ( 2 agrave 3 c m )
h = 1 m eacutepaisseur deau
t (succion)
4
S
JI7777777T777T77777m77777r
eacutecoulement vertical en milieu sature
eacutecoulement vprtica en milieu I non sature
eacutecoulement horizontal en milieu
satureacute (nappe)
IExtnaJjt du Document Ccedil 7220)
bull bull laquo bull
52 -
III - LES DISPOSITIFS DINFILTRATION
1 ) LeA ba^4inA dirLfJJjtAatiorL
a) Principe il peut sagir dune excavation faite dans le sol et pouvant avoir des origines diverses (anciennes carriegraveres par exemple) ou bien dun ouvrage de geacutenie civil comportant la construction de berges Le bassin ainsi formeacute reccediloit une certaine quantiteacute deau qui sous leffet de la charge hydraulique va peacuteneacuteshytrer dans le sol
La figure 4 donne un scheacutema densemble dune installation utilisant des bassins d infiltration
FIGURE 4
Ci) LoVe pump
( 2 ) Flocculanl-injection sysK
(3) Settling basi
Ccedil ) Clear-wafer pickup
(5) Sprecding basins
I d e a l i z e d S p r e a c s n g -Bas in I n s t a l l a t i o n W i t h V a t e r - icirc n i a k e Syste
(Lake Pump and C i e a r - W a t s r P ickup ]
F l o c c u l a n t - l n j e c t i o n System and Se t t l i ng Ba$ucircraquos
ms
(Extrait du Document Ccedil 5191 ) m bull bull bull bull bull
- 53 -
b) Forme dimensions des bassins la forme des bassins peut ecirctre quelconque Cepen-dacircnt_locircrsqueuml-T1l)7riJtrrrse~~plusieurs bassins on cherchera un encombrement au sol minimum
Le nombre de bassins deacutepend de la gestion de ceux-ci nous aborderons ce point plus loin
Dans la reacutealisation dun bassin dinfiltration ou plus geacuteneacuteralement dun disshypositif dinfiltration une contrainte importante est la distance entre le sol et le niveau de la nappe On estime quune distance de 3 agrave 5 m est un minimum pour assurer la bonne marche dun bassin
c) Construction dun bassin la construction dun bassin ne peut se faire que sur deumll-~teumlrracircins reTacirctfvement plats Sa mise en oeuvre peut se faire agrave laide dun bulldozer ou par des moyens plus simples Toutefois en cas dutilisation denshygins lourds il faudra prendre garde agrave ce que leurs passages successifs nentraicircshynent pas un tassement excessif du sol qui se traduirait par une reacuteduction signishyficative du taux dinfiltration
Les berges des bassins doivent ecirctre rendues impermeacuteables par beacutetonnage ou deacutepocirct de seacutediments tregraves fins ceci afin deacuteviter toute infiltration horizontale La pente recommandeacutee pour les berges dun bassin est de 2 pour 1 on limite ainsi leacuterosion due aux mouvements de leau dans le bassin Enfin pour faciliter la vidange du bassin on procegravede agrave la creacuteation dun point bas
d) Ameneacutee de leau lameneacutee de leau dans le bassin peut se faire par graviteacute ou par pompage Ces dispositifs sont en geacuteneacuteral aussi des dispositifs aeacuterateurs en favorisant les conditions aeacuterobies dans le bassin on permet une eacutepuration importante des eaux dans celui-ci
Cette aeacuteration se fait souvent agrave laide dune ou plusieurs cascades (figure 5)
FIGURE 5
lExiAcdA du Document t 2028)
e) Revecirctement du fond le revecirctement du fond peut ecirctre varieacute ainsi on distingue les bassins agrave fond nu agrave veacutegeacutetation agrave sable
bull raquo bull raquo raquo bull
- 54 -
Bassins agrave fond nu leur mise en oeuvre est simple car ils sont utiliseacutes tels quels Cependant ils sont soumis agrave un colmatage rapide Pour diminuer limporshytance de ce colmatage et pour assurer lentretien on peut utiliser divers proceacuteshydeacutes simples tels que le labourage ou leacutepandage de paille de bleacute (Confeacuterence AFEE Orleacuteans 1970) La lame deau dans ces bassins doit ecirctre de quelques deacutecimegravetres
Bassins agrave veacutegeacutetation leffet de la veacutegeacutetation est multiple (G 6230) - permeacuteashybiliteacute suppleacutementaire due aux racines protection du soi contre les gouttes deau lors des peacuteriodes pluvieuses exportation deacuteleacutements mineacuteraux si toutefois la veacutegeacutetation est reacutecolteacutee (5 environ) Par ailleurs elle favorise la deacutenitrifi-cation Cependant la preacutesence de veacutegeacutetation dans le bassin preacutesente certains inconveacutenients niveau assez faible deffluent dans le bassin (au printemps et en eacuteteacute notamment quelques centimegravetres seulement) assegravechement peacuteriodique du bassin pour permettre la reacutecolte
Malgreacute tous ces inconveacutenients de nombreuses eacutetudes ont montreacute linteacuterecirct de la veacutegeacutetation dans un bassin Le bermuda-grass geacuteant le riz et le souclan-grass paraissent bien sadapter agrave ces conditions de vie (G 6230 F 275)
Bassins agrave sable (Confeacuterence AFEE Orleacuteans 1970) Le fond du bassin est alors tapisseacute dune couche de sable rapporteacutee Le diamegravetre efficace du sable est en geacuteneacuteral compris entre 02 et 03 mm Cette couche sert de support meacutecanique et biochimique agrave leacutepuration des eaux Son eacutepaisseur doit ecirctre de lordre de 50 cm
Le sable agissant comme un filtre subit un colmatage progressif et demandedonc un entretien peacuteriodique apregraves vidange du bassin on procegravede agrave un remaniement du sable par diffeacuterents moyens allant du simple grattage agrave lexplosif ou bien on procegravede agrave un lavage du sable apregraves ramassage
Leacutepaisseur de la lame deau dans un tel bassin peut varier de quelques deacutecimegravetres agrave plusieurs megravetres
f) Taux dinfiltration dune maniegravere geacuteneacuterale on peut dire quil est impreacutevisible et que lon doit proceacuteder agrave des essais On dispose de deux types de meacutethodes pour ces essais (G 51341)
essais sur toute la zone deacutepandage cest cette meacutethode qui donne les reacutesultats les plus sucircrs mais sa mise en oeuvre neacutecessite des dispositions coucircteuses transport de leau acquisition des terrains
essais sur des mares deacutepandage cette meacutethode impose pour ecirctre fiable des essais de longue dureacutee ainsi que la connaissance des renseignements techniques tels que la geacuteologie du sous-sol la profondeur de la nappe etc
En geacuteneacuteral les taux dinfiltration se situent au-dessus de 015 - 030 m par jour (G 5191)
Le tableau 1 page suivante donne agrave titre dexemple la valeur des taux dinfilshytration de bassins reacutealiseacutes aux USA
NB du fait du colmatage le taux dinfiltration eacutevolue avec le temps pendant la submersion Il convient donc de parler de taux dinfiltration moyen
bullbullbullbullbullbull
- 55 -
TABLEAU 1
REPRESENTATIVE SPREADING BASIN RECHARGE RATES
Location
Sauta Cmz River-Ariz Los Angeles County Calif i Madera Colif San Gabriel River Calif Santa Ans River Calif Santa Clara Valley Calif Tulare County Colif Ventura County Calif Des Moines Iova NewtoD Mass East Orange N J Princeton N J Long Island N Y Richland TVash
Rateftday T
1 11-38 22-62 10-41 19-54 lS-96 14-73 04 12-1S i 15 l 43 04 | 01 31 77
(SxtAaJjt du Document t 275)
Suivant la nature du revecirctement du fond le taux dinfiltration est variable Ainsi (F 2028)
- pour les bassins nus 030 agrave 1 m par jour - pour les bassins agrave veacutegeacutetation 020 agrave 060 m par jour - pour les bassins agrave sable 2 agrave 5 m par jour
Des eacutetudes reacutecentes ont montreacute que dans le choix du revecirctement la veacutegeacutetation et le sable donnent les meilleurs reacutesultats ( G 6230)
g) Dispositifs de reprise des eaux trois dispositifs sont utiliseacutes pour reacutecupeacuterer les eaux apregraves leur infiltration dans la couche non satureacutee du terrain et leur transfert dans laquifegravere
les puits de pompage classiques
les drains placeacutes dans laquifegravere lui-mecircme
les exutoires naturels tels que les sources
Ces trois dispositifs sont repreacutesenteacutes sur la figure 5 bis
bullbullbullbullraquo
- 56 -
FIGURE 5 BIS
COLLECTION OF RENOVATED WATER FROM RAPID-INFILTRATION SYSTEMS WITH
WELLS (TOP) DRAINS (CENTER) OR VIA NATURAL SEEPAGE
INTO STREAMS (BOTTOM)
PUMPEO WELL - 0 8 3 WEU
IMPERMEABLE
bull- ygru ffi -
7 7 STREAM
rff
IMPERMEABLE v ^ v
(poundxampLltzugravet du Document Ccedil 62121
- 57 -
2) LeA poundcM^eacute4 XampA canaux leA jampM-ae-d
Ces dispositifs sont assez semblables aux bassins Neacuteanmoins on peut faire les remarques suivantes
- contrairement aux bassins sces dispositifs utilisent linfiltration horizontale agrave travers les berges Celles-ci sont en geacuteneacuteral tregraves releveacutees
- les fosseacutes de largeur plus reacuteduite (1 agrave 4 m) que les bassins sadaptent mieux aux variations de relief du terrain car ils peuvent eacutepouser sans difficulteacute les courbes de niveau
- les fosses sont caracteacuteriseacutees par une profondeur importante vis-agrave-vis de ses autres dimensions La charge hydraulique peut y ecirctre importante (plusieurs megravetres) Leur utilisation est particuliegraverement inteacuteressante pour linfiltration deaux brutes le fond et les bords jouant respectivement le rocircle de plage de seacutedimentation et de filtration
3) LAgraveJLA do AxvX0Ae ameacutenageai
a) Ppoundi|2poundiPpound le principe de ce dispositif est essentiellement damplifier artifishyciellement linfiltration naturelle des eaux de riviegraveres dans les terrains allushyvionnaires sous-jacents Pour cela on peut
soit augmenter la surface de contact entre leau et le sol cest le cas dun ameacutenagement dun lit mineur en chocircmage ou de leacutepandage des crues
soit augmenter la charge hydraulique en diffeacuterentes zones du lit cest le cas avec la construction de diguettes
soit les deux cestle cas avec la reacutealisation dune retenue
b) Les ameacutenagements (G 7220)
ameacutenagement dun lit mineur en chocircmage en dehors des peacuteriodes de crue par creuseshyment au bulldozer par exemple (figure 6)
eacutepandage des crues cette meacutethode ne peut ecirctre mise en oeuvre que dans des reacutegions peu habiteacutees Sa reacutealisation ne demande pas de moyens eacutelaboreacutes ni de main doeuvre qualifieacutee (figure 7)
construction de diguettes (G 7220) construites en travers du courant les diguettes permettent laugmentation de la charge hydraulique agrave lamont de celles-ci (figure 8)
bull bull bull bull bull
FIGURE 6
- 58 -
FIGURE 7
FIGURE 8
(poundxtnaAcircJA du Document Ccedil 72201
- 59 -
La hauteur des diguettes est de lordre de 150 m Pour ecirctre eacuteconomiques les diguettes doivent ecirctre reacutealiseacutees avec des mateacuteriaux locaux et des moyens simples
La figure 9 donne une coupe dune diguette
FIGURE 9
SEDIMENTS FINS PRE-DECANTES
TOUT-VENANT A OOMINANCE SABLEUSE
GALETS ET GRAVIERS
lSxiMalA du Document Ccedil 7220)
c) Construction dune retenue sa mise en oeuvre est coucircteuse car elle neacutecessite des eacutetudes eacutelaboreacutees ainsi que des moyens lourds
Remarque la construction de diguettes ou de barrages ne doit pas aggraver les crues ou bien deacutevier le fleuve de son lit naturel
U) poundpandage 4oupoundeAAain pan ieacuteAeau de diaisvocirc
Le principe de ce dispositif reste le mecircme que celui dun bassin mais la plage dinfiltration est alors constitueacutee par un drain permeacuteable enterreacute dans la partie supeacuterieure du sol
La figure 10 page suivante donne deux exemples de drains fonctionnant en disposhysitifs dinfiltration
Lavantage majeur de ce proceacutedeacute sur les bassins dinfiltration est de laisser les terrains libres en surface pour une autre utilisation (terrain de sports par exemple)
Le principal deacutefaut de ce proceacutedeacute est decirctre un dispositif souterrain donc decirctre deacutelicat agrave entretenir
bull bull bull
- 60 -
FIGURE 10
(Cxt^œU du Document 6608781 )
La figure 11 page suivante donne le plan dune reacutealisation dinfiltration par drains
5) PuLts) fJJjUiant
Le puitsfiltrant se diffeacuterencie du puits deau par le fait quil natteint pas la nappe Cest un proceacutedeacute assez peu utiliseacute
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINFILTRATION
Le colmatage progressif du fond dun bassin par exemple se traduit comme nous lavons vu par une reacuteduction du taux dinfiltration
Le pheacutenomegravene de colmatage reacutesulte de la combinaison de deux meacutecanismes
- dune part deacutesorganisation de la porositeacute du sol
- dautre part bouchage des pores
bull bullbullbullbullbull
- 61 -
FIGURE 11
bullrO bullmdash bull - v - gt
5icirc4s-SIcirciumlSIcirc
PJan geacuteneacuteral deraquo installations de recircalimentation agravea la nappa souterrains agrave Vejsy Construction existante A digue B usin9 hydraulique ilouvellss construction l_ prisa deau i avec creacutepine laquo Hydromat raquo autonettoyante 2 conduitraquo 7 0 0 mm pour leau bruts 3 station de pompagraquo et de traitement dej bullaux 4 conduite de rejet agrave TArva 5 conduite 30O mm pour 1er eaux traiteacutees 6 aire dinfiltration dans le sol au moyen de tuyaux perforeacutes
1 ) CoAnatage pan deacute^origanAgravejiation de Xa pon-O^Lteacute du -OcircOJ
Cest le reacutesultat de divers meacutecanismes eacutelectrochimiques
- destruction des agreacutegats par un excegraves dions dispersant les argiles ou bien solu-bilisation du ciment liant ceux-ci en milieu reacuteducteur
- gonflement important des argiles
2) Co-ugravenatage pan bouchage deA posiez du AOX
Les origines de cette diminution de la porositeacute intrinsegraveque peuvent ecirctre diverses (physique chimique biologique) ou encore ecirctre dues agrave la preacutesence dalgues
bull bullbullbullbullbull
- 62 -
a) Colmatage dorigine physique le fond du bassin agit vis-agrave-vis des matiegraveres en sucircspeumlnsiuml8n~TM7Euml7s7 comme un filtre Limportance du colmatage dorigine physique est donc fonction de la concentration en MES des effluents (figure 12)
FIGURE 12
INFILTRATION SUR COLONNES DE SABLE - EVOLUTION DU COLMATAGE POUR
DIFFERENTES CHARGES EN MATIERES EN SUSPENSION
10 11 II
(CxiAaJJ du Document h 2028)
b) Colmatage dorigine chimique il est le reacutesultat de la preacutecipitation des sels contenus dans leffluent au contact de certains constituants du sol
c) Colmatage dorigine biologique le meacutecanisme exact du colmatage biologique nest pas entiegraverement connu mais on sait que le rocircle des bacteacuteries y est tregraves imporshytant (G 51341) Ainsi le deacuteveloppement des bacteacuteries et la production de proshyduits reacutesultant de leur meacutetabolisme peuvent entraicircner un colmatage par obstrucshytion des pores du sol
d) Colmatage par les algues la preacutesence deacuteleacutements nutritifs tels que le phosshyphore dans les eaux combineacutee avec un eacuteclairage suffisant permet si toutefois la tempeacuterature est assez eacuteleveacutee le deacuteveloppement des algues dans le bassin Laccumulation de celles-ci peut conduire au colmatage de la plage dinfiltration comme le montre la figure 13
bullbullbullbullbullbull
- 63 -
FIGURE 13
EFFECT OF OPEN RECHARGE ON RECHARGE RATE
dork recharge (no woter llaquovlaquol)
j
open recharge (50cm water levai) j
i
1 -j
O -j 1 I I 1 1 ~X 1 1 1mdash 1 p I
J F M A M J J A 5 0 N D
(CxtnaU du Docimervt 6610709)
La preacutesence dalgues dans un bassin apporte les avantages suivants
- les feutrages des algues favorisant la filtration de leau et la coagulation des particules en suspension
- la croissance algale preacutelegraveve des eacuteleacutements nutritifs dans le milieu et peut eacutegashylement concentrer dans la cellule veacutegeacutetale des substances nocives et en particushylier les meacutetaux lourds
Mais ces algues preacutesentent les inconveacutenients suivants
- le deacutegagement dodeurs deacutesagreacuteables
- la reacuteduction de la permeacuteabiliteacute des bassins par deacuteveloppement dun tapis dense agrave la surface du sol
En geacuteneacuteral le bilan global des actions dues agrave la preacutesence dalgues est nul ou neacutegatif
En conclusion on peut donc dire que le rocircle des algues est complexe Aussi chaque cas eacutetudieacute sera un cas particulier (6617223)
bulla
E
14 i 13
12
11
10
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B-
7 -
6
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4 bull
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star to f ctgal growthmdashj
start of woter Isvol -i t I
I
I I I I L
I l_ - t
I
ltSgt
bull bull raquo bull bull bull
- 64 -
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE - GESTION DES DISPOSITIFS DINFILTRATION
1) Meacutethodes permettant de AeacuteduAgraveJie -Le cotmatage
a) Colmatage_par_les M E S _ on peut le reacuteduire par diffeacuterentes meacutethodes
- deacutecantation de leffluent ou filtration agrave travers un massif de graviers
- creacuteation dune couverture veacutegeacutetale dans le fond du bassin
- addition de matiegraveres organiques ou de produits chimiques dans la couche supeacuteshyrieure du- sol
b) Colmatage biol_ogique on peut le reacuteduire principalement par une javellisation de leffluent Mais ceci a linconveacutenient de supprimer leacutepuration biologique dans le bassin lui-mecircme
c) Colmatage par les algues le controcircle du deacuteveloppement des algues peut se faire
- par lemploi dalgicides mais avec un certain danger pour la qualiteacute future des eaux
- par une gestion approprieacutee des bassins
2) CcedileAtLon de dLipoj-LtLfLi dinp-AgravetsicutLon
Comme nous venons de le voir on ne peut et on ne veut pas annihiler complegravetement le pheacutenomegravene de colmatage En effet la toleacuterance dun certain colmatage est essentielle pour preacuteserver un eacutecoulement en milieu non satureacute sous le bassin Cet eacutecoulement reacutepeacutetons-le joue un rocircle deacuteterminant dans leacutepuration des eaux de recharge par le sol Le problegraveme est que le colmatage est un pheacutenomegravene qui samplifie avec le temps jusquagrave devenir inadmissible Il faut donc que les peacuteriodes dinfiltration alternent avec des peacuteriodes de dessegravechement afin de pouvoir dune part aeacuterer le sol et ainsi permettre agrave la vie microbienne dans le sol de se reconstituer et dautre part eacuteliminer les deacutepocircts de matiegraveres en suspension
Le dessegravechement des bassins permet une reacutecupeacuteration totale de la capaciteacute dinshyfiltration comme le montre la figure 14
Le problegraveme de gestion des systegravemes dinfiltration se reacutesume donc agrave la deacuteterminashytion du rythme dalternance entre les peacuteriodes de submersion et les peacuteriodes de seacutechage et dentretien pour que le rendement de linstallation soit optimum
La peacuteriode de submersion est deacutefinie par lapparition dun colmatage inacceptable
La dureacutee du seacutechage est fonction du climat et de la saison (cf figure 14)
copy bull raquo bull bull bull
- 65 -
FIGURE 14
AMENAGEMENT DE PHOENIX
EVOLUTION DE LA CAPACITE DINFILTRATION EN FONCTION DU COLMATAGE ET TAUX
DE RECUPERATION AU COURS DES PERIODES DE CHOMAGE DES BASSINS
degh de reacutecupeacuteration de la capaciteacute dinfiltration
40
Nombre de Jours
(Extrait du Document Ccedil 5920)
Examinons divers cas
a) Cas des bassins la peacuteriode dinfiltration doit ecirctre en principe de moitieacute par rapport agrave la peacuteriode de seacutechage
La figure 15 donne un exemple du fonctionnement dans le temps dun bassin
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- 66 -
FIGURE 15
EXAMPLE OF VARIATION OF INFILTRATION RATE WITH TIME
sect 30
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Titns (days)
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ltxtnaijt du Document F 3918)
Dans le cas ougrave lon veut un fonctionnement en continu de linstallation il est donc neacutecessaire de preacutevoir la construction de trois bassins au moins (en geacuteneacuteral plus de trois dans les reacutegions agrave climat humide ou tempeacutereacute) Le fonctionnement de ces bassins se fait alors en deacutephasage
b) Cas des ameacutenagements en lit de riviegravere la peacuteriode de submersion est alors conshyditionneacutee par le reacutegime deacutecoulement du fleuve
B - D I S P O S I T I F S D I N J E C T I O N
Il sagit principalement des puits dinjection
CONDITIONS GENERALES DE FONCTIONNEMENT
Les dispositifs dinjection sont utiliseacutes lagrave ougrave les dispositifs dinfiltration sont impossibles ou difficiles agrave mettre en oeuvre
cas ougrave la nappe phreacuteatique est captive (F 3918) existence dune couche dargile entre le sol et le niveau de la nappe (F 3918) cas ougrave le sol est alcalin (F 3969) existence de terrains en couches superposeacutees seacutedimentaires ou alluviaux ayant
bull bullbullbullbullbull
- 67 -
une conductiviteacute hydraulique horizontale beaucoup plus eacuteleveacutee que la conductiviteacute verticale (G 51341)
- neacutecessiteacute dun encombrement reacuteduit
El _ PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES PUITS DINJECTION
Comme nous lavons vu plus haut un puits dinjection est un forage plongeant dans la nappe Son principe est donc tout agrave fait semblable en premiegravere approxishymation agrave celui dun puits de pompage fonctionnant en sens inverse
Enfin contrairement au cas des dispositifs dinfiltration le colmatage mecircme leacuteger na aucune fonction eacutepuratrice dans le cas dun puits dinjection Il devra donc ecirctre eacuteviteacute agrave tout prix
II - LES PUITS DINJECTION
1) CorvitnucJuon
Dans leur construction les puits dinjection sont des forages classiques
La figure 16 donne le scheacutema dune installation complegravete dinjection FIGURE 16
(euroxtnc-ut du Document Ccedil 5191 ) bull bull bull bull bull bull
68 -
La figure 17 montre sur un exemple la coupe dun puits dinjection
FIGURE 17
PUITS DINJECTION DE LA VALLEE DE LA DURANCE
Arriveacutes deau provenant du bassin ite decirccantutioci
bull~X_ Buses ccediljOacircO non iointivas
FI Sable oM F^ Gravierraquo fe^-Wraquo-mdash
iumlMM Sraquo 203 - j -
Wf
bulllaquolaquobullraquo | p -
bullT 3350
te2 ^ bull bull bull V -
rampt
Niveau de la nappe
lExtnaAJi du Document F 2028)
Pour les puits dinjection il nexiste pas de dessin optimum mais certaines techniques de construction donnent manifestement de meilleurs reacutesultats que dautres Toute technique de construction qui reacuteduit la permeacuteabiliteacute du terrain comme cela est le cas avec linvasion des terrains entourant les puits par les boues de forage ou bien avec leffondrement des particules fines dans le puits peut conduire agrave une perte deacutefinitive de permeacuteabiliteacute (G 5191)
Lenvahissement du puits par des particules fines peut ecirctre contrecarreacute par la constitution autour du trou de forage dun eacutecran de graviers suffisamment petits pour empecirccher la migration des fines particules et assez gros pour ne pas gecircner leacutecoulement La figure 18 donne une coupe de cet eacutecran
Enfin la circulation de leau dans le puits dinjection doit ecirctre eacutetudieacutee pour ne produire ni eacuterosion ni effondrement des terrains qui pourrait se traduire par un colmatage du puits par les mateacuteriaux fins
bull bull bull bull bull bull
- 69 -
FIGURE- 18
FUNCTION OF A GRAVEL PACK IN RETARDING THE MIGRATION
OF FINE SAND TO A WELL SCREEN
(Sxtnalt du Document Ccedil 5191 )
2) Ameneacutee de leau darv4 le puAgraveJbs
Lintroduction de leau de recharge dans laquifeumlre peut se faire sous la presshysion atmospheacuterique ou sous une pression plus eacuteleveacutee
Contrairement au cas des dispositifs dinfiltration lair contenu dans leau doit ecirctre eacutelimineacute au maximum En effet lentraicircnement de bulles dair ou de gaz dissous joue un rocircle capital vis-agrave-vis du colmatage Certaines preacutecautions sont agrave prendre nous les examinerons plus loin
3) Taux dinfection
La preacutevision du taux dinjection peut se faire agrave partir dessais de pompage Cependant diffeacuterents facteurs rendent souvent peu fiables les extrapolations agrave partir de ces essais En effet la diffeacuterence entre une injection et un pompage ne se limite pas agrave un changement de sens du flux deau des problegravemes lieacutes agrave la preacutesence de MES dair de substances chimiques et organiques interviennent Cest pourquoi les deacutebits dinjection sont toujours plus faibles que les deacutebits du pompage (F 275)
Une autre meacutethode de preacutevision est lutilisation dune loi statistique donneacutee par la figure 19
bull bull bull bull bull bull
- 70 -
FIGURE 19
F O R A Q E S
DEacuteBIT INJpoundCTacirc MOTIN
bull M roHCTtOH pu m o o u l iuml
H x TTx P X P
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(ExtgtiaJjt du Document 6600637)
Le tableau 2 donne agrave titre dexemple la valeur du taux dinjection obtenue pour diffeacuterentes reacutealisations au USA
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINJECTION
Le colmatage des puits dinjection a trois origines principales (F 2028)
- preacutesence de gaz dissous dair et de particules en suspension dans les eaux dinshyjection
- reacuteactions entre les eaux dinjection et les eaux du gisement
- reacuteactions entre les eaux dinjection et certains constituants du sol bull bull bull bull bull t
- 71 -
TABLEAU 2
AVERAGE WELL RECHARGE RATES
Location
Fresno Caliicirc Los Angeles Calif Manhattan Beach Calif Orange Cove Calif San Fernando Valley Calif Tulare County Calif Orlando Fia Mud Lake Idaho Jackson County Mich Newark N J Long Island N Y El Paso Texas Williarosbtirg Va
Rate cfs 1
02-09 12 1 04-10 1 07-09 03 | 012 02-21 02-10 01 06 02-22 23 03
(
(ExtnaLt du Document F 275)
Les processus de colmatage
Comme dans le cas des dispositifs dinfiltration les processus du colmatage sont dordre physique chimique ou biologique
1 ) TioceAsiuA meacutecaniques
- deacutepocirct des MES qui forme un eacutecran impermeacuteable
- entraicircnement dair et libeacuteration des gaz dissous Les bulles de gaz ainsi formeacutees peacutenegravetrent dans laquifegravere et en obstruent les pores ceci entraicircne une reacuteduction de la permeacuteabiliteacute Par ailleurs un autre pheacutenomegravene lieacute agrave la preacutesence dair dans les eaux dinjection est agrave craindre il sagit de la formation de poches de gaz sous pression qui par deacutetente lors de larrecirct de linjection peut entraicircner la destruction complegravete de louvrage La fig 20 illustre ce dernier pheacutenomegravene sur un exemple
2) VsioceAALLA chAgraventlque
- dispersion et gonflement des a rg i l e s
- preacutec ip i ta t ion de se ls meacutetalliques ou a lca l ino- ter reux
3) ioceAMA bLoioglqaeA
- pro l i feacutera t ion des bac teacuter ies
- production par l a c t i v i t eacute microbienne de substances chimiques colmatantes
FIGURE 20
PHENOMENE DENTRAINEMENT DAIR AU COURS DE LINJECTION DANS LES DOLOMIES
ET CALCAIRES KARSTIQUES DbullISRAEumlL
(poundxampiaLpound du Document h 2028)
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE ET GESTION DES DISPOSITIFS DINJECTION
1 ) Meacutethodesi pousi la idducjtLon du colmatage
a) Cas des MES la concentration en MES des eaux dinjection peut ecirctre reacuteduite par un traitement preacutealable comme nous lavons vu dans la premiegravere partie de ce travail
k) pound^_Eumlpound_i ficirciiumlL es Iz dissous un traitement preacutealable permet une deacutesaeacuteration de leau dinjection Par ailleurs pour eacuteviter lentraicircnement dair on peut prendre les preacutecautions suivantes
le tube dameneacutee deau doit toujours ecirctre noyeacute Aussi lintroduction en chute libre est agrave exclure
la construction du puits doit ecirctre telle que tous ces eacuteleacutements soient agrave une pression supeacuterieure agrave la pression atmospheacuterique On eacutevite ainsi tout pheacutenomegravene de succion le long du puits dinjection Ce problegraveme peut ecirctre reacutesolu en utilishysant en pied de forage une valve antisuccion La figure 21 donne la coupe dun tel dispositif
- 73 -
FIGURE 2i
FOOT VALVE USED FOR CONTROLLING RATES OF RECHARGE
THROUGH AN INJECTION UELL
bullRECHARGE PIPE
DISCHARGE SLOTS
bullPISTON
-CYUNDER
-COMPRESSION SPRING
bullSPRING END DISC
SPRING TENSION SPACER
^SPRING RETAINER END PLUG
LxtnaU- du Document Ccedil 5191 )
les deacutebits doivent ecirctre limiteacutes ce controcircle peut se faire en utilisant des tubages ayant un faible diamegravetre ou encore ayant une rugositeacute suffisante
La figure 22 donne
dune part leacutevolution des deacutebits dinjection avec le diamegravetre du tubage
dautre part leacutevolution de ces deacutebits avec la rugositeacute du tubage
- 74 -
FIGURE 22
GRAPH OF FLOW RATES IN SMALL PIPES WITH UNIT HEAD LOSS
PER UNIT LENGTH OF PIPE
INS1DE DIAMeacuteTER OF PIPE IN MllUMETRES 20 40 60 80 J _1 L
2 3 IHS1DE DIAUETEacuteR OF PIPE IN INCHES
(CxtnaLt du Document 6607^39)
c) c3pound_du_colmatage_chimique pour reacuteduire le colmatage chimique lors de linjecshytion on peut suivant le cas
effectuer une deacutemineacuteralisation partielle ou complegravete lors dun traitement preacuteashylable
diluer les eaux dinjection avec une eau neutre vis-agrave-vis du gisement
^ poundpound_^_pound2imaicirclpound_BE_^es bacteacuteries une chloration des eaux dinjection permet en geacuteneacuteral de reacuteduire iumleumlffeumlt_deumls bacteacuteries
bull bull bull bull bull bull
- 75 -
2) CcedileAtLon dltiA puLtt dijyectLon
Comme dans le cas des dispositifs dinfiltration il apparait lors dune recharshyge artificielle de nappe par injection un colmatage progressif Lorsque celui-ci a atteint une valeur inadmissible on doit proceacuteder agrave un deacutecolmatage
La figure 23 montre leacutevolution du taux dinjection avec le temps ainsi que la reacutenovation de ce taux apregraves deacutecolmatage
FIGURE 23
INJECTION RATE VERSUS TIME FOR SHAFT
12
sectraquo o laquo_gt UJ ta 10
T 1 1 1 r~- r
Racharga ahoft
T_
16 24 32 40 48 TIME - DAYS
56 _1_ 64
MlxtnaUL du Document 6607790)
La freacutequence des deacutecolmatages est extrecircmement variable suivant les installations
Les proceacutedeacutes de deacutecolmatage les plus employeacutes sont le pistomage et le repompage dans ce dernier cas la pompe de nettoyage est geacuteneacuteralement laisseacutee agrave demeure dans louvrage (6600637) En effet le deacutemontage de la pompe est coucircteux et deacutelicat Toutefois il faut noter que la preacutesence de la pompe induit une reacutesisshytance hydraulique dans le circuit qui peut reacuteduire dun tiers la capaciteacute deacutecoushylement (G 51341)
La figure 24 donne les deacutetails dun puits dinjection ougrave le systegraveme de nettoyage est inteacutegreacute agrave lensemble de linstallation
- 76 -
FIGURE 24
SCHEMATIC OF INJECTION - WELL COMPLEX
EXTERIOR VIEW OF INJECTION-WELL COMPLEX (from Cohen and Durfor 1956 P D254)
18-ln-diamstelt ffbergtajs injection casing
Dopth below land surface In fost
36-in-diametraquor dritl hotraquo
3-ln-diamater liberglass treacutemie pipe
1 9 2
4-in-diumlamete annuiumlar-space observation wall casing
5-in-X62-f t- _ long scainlesJ Steel annular-space observa-tion-wall scroen
TO-ft-long statn less-steel sand traps
4-In-diamraquoter fibargtass injection pipraquo
1-in-diamraquoter fiberglass pressure-measuring pipraquo
3-in-diemeter fibargtass tromio pipraquo
Cernant grout
2-ft-thick layer of fine sand
16-iumln-X62-fr-long staintess-steel injection screen
Filtsr pack
Ceacutement grout
PLAN VIEW OF INJECTION-WELL COMPLEX
3-in-diameter treacutemie pipe 6-in-diameter opening
18-in-aiameter casing
6-in-diameter pump column
Q 4-in-diameter annular-space
well 4-in-diameter
instrurnent-
192 - f t - deep -^ ) Q-3-in-diameter injection pipe treacutemie pipe
WELL-HEAD FFATURES LOOKING NORTHEAST
50-hp redevelopment-pump motor
Support grate
6-in-diameter pump column-
Main casing access hole
4-iumln-diameter annular-space well
3-jn-diameter -treacutemie pipe
18-in-diameter 53 fiberglass casing^ 5
floor
A-in-diameter instrument-access pipe
Redevelopment lioe
diameter treacutemie pipe
4-in-diameter shaljow-
lnjectiocirc~npipe
4-in-diameter deep-injection pipe
(ExtsiaLt du Document Ccedil 1787b)
- 77 -
Le reacutesultat du deacutecolmatage des puits est en geacuteneacuteral une reacutecupeacuteration quasi-complegravete de la capaciteacute dinjection initiale Mais on peut dire dune maniegravere geacuteneacuterale que les ouvrages dinjection sont dune gestion deacutelicate et que leur dureacutee de vie est impreacutevisible mais de toute faccedilon infeacuterieure agrave celle des disposhysitifs dinfiltration
- 79 -
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- CHAPITRE IV -
DONNEES ECONOMIQUES DUNE OPERATION DALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE NAPPE SOUTERRAINE
- 83 -
La faisabiliteacute technique (existence de conditions geacuteologiques et hydrogeacuteologiques favorables) dune opeacuteration dalimentation artificielle ayant eacuteteacute prouveacutee il convient alors den veacuterifier lopportuniteacute eacuteconomique Pour cela une analyse minutieuse de tous les facteurs entrant dans la composition dune part du revenu et dautre part du coucirct doit ecirctre faite La comparaison de ces deux derniers points permet de deacuteterminer le beacuteneacutefice que peut apporter une telle opeacuteration
La suite du travail consistera alors agrave comparer le prix de revient de lopeacuteration de recharge avec le prix de revient dautres meacutethodes reacutepondant au mecircme objectif (agrave condition bien sucircr que ces autres meacutethodes soient techniquement reacutealisables) Par exemple
- choix entre une opeacuteration de recharge par bassin dinfiltration ou bien par puits dinjection
- choix entre une opeacuteration de recharge par bassin dinfiltration et une uniteacute de traitement des eaux
- choix entre une opeacuteration de recharge par puits dinjection et la construction dune adduction deau
- choix entre un stockage en surface et un stockage souterrain
Nous donnerons un deacuteveloppement de ces diffeacuterentes comparaisons dans le parashygraphe III de cette partie
- REVENUS APPORTEacuteS PAR UNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
Ces revenus peuvent ecirc t re d i rec ts ou ind i r ec t s
1 ) RevemiA dLuiecJ^i
Les revenus directs sont le reacutesultat de la vente des eaux de recharge apregraves passage dans le sol et pompage Cette vente se fait suivant la tarification en vigueur des eaux Il faut noter que le prix de leau varie suivant lendroit et dans le temps et que par conseacutequent lestimation des revenus directs dune opeacuteration de recharge suppose la connaissance agrave long terme de la politique de tarification de leau
2) Revenue indiAecJ^i
Les revenus indirects sont le reacutesultat de limpact dune opeacuteration de recharge sur la vie eacuteconomique dune reacutegion ou dun Etat Par exemple
- si lobjectif de lopeacuteration de recharge est la suppression dune surexploitation de la nappe le revenu apporteacute par une telle opeacuteration reacutesultera de la diminution des coucircts de pompage mais aussi de leacuteconomie de travaux dapprofondissement des puits
- si lobjectif de lopeacuteration de recharge est le stockage deau pour une utilishysation posteacuterieure le revenu apporteacute viendra de laccroissement du revenu agrishycole ainsi que de lexpansion humaine et industrielle de la reacutegion concerneacutee
bullbullbullbullraquobull
- 84 -
Compte tenu de la multipliciteacute et de la complexiteacute des paramegravetres entrant dans la composition du revenu indirect apporteacute par une opeacuteration de recharge lestishymation de ce revenu est assez difficile
B - COUcircTS DUNE OPEacuteRATION DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE NAPPE
La reacutepartition des coucircts se fait en trois eacutetapes
- coucircts des eacutetudes - coucircts de construction - coucircts de fonctionnement et dentretien
11 COLUA desi ltipoundudampsj
Les eacutetudes comprennent (G 51341)
les travaux de recherche des caracteacuteristiques geacuteologiques et hydrogeacuteologiques des terrains les reacutesultats de ces travaux permettent de conclure agrave la faisabishyliteacute technique ou non dune telle opeacuteration Cette eacutetape conditionne bien sucircr la suite des opeacuterations
le traceacute de cartes
les travaux de conception de linstallation de recharge
la recherche et lachat des terrains
les proceacutedures juridigues si lon doit recourir agrave lexpropriation
2) Travaux de cori4tnucJJoa
Le deacutetail des diffeacuterents points intervenant dans le coucirct dun bassin dinfiltrashytion et dun puits dinjection est donneacute par la figure 1
La figure 2 repreacutesente sur un diagramme le coucirct de certains eacuteleacutements de ces deux dispositifs de recharge artificielle Lanneacutee de reacutefeacuterence est 1975
Chaque installation de recharge est reacutepeacutetons-le un cas particulier Aussi ce sont les conditions locales qui dicteront leacutequipement neacutecessaire si par exemshyple tous les eacutecoulements agrave linteacuterieur de linstallation peuvent se faire par graviteacute le nombre total de pompes neacutecessaires sera reacuteduit ce qui aura pour effet de diminuer le coucirct global de leacutequipement de linstallation (G 5191)
bullbullbullbullbullbull
- 85 -
FIGURE 1
TRAVAUX DE CONSTRUCTION
1 Installations deacutepandage
a) Terrains ou bassins
- leveacutees ou digues - canaux dameneacutee - canaux deacutevacuation
b) Appareils enregistreurs
c) Installations de deacuterivation
d) Dispositifs de controcircle
e) Voies daccegraves
f) Clocirctures
g) Abris
h) Mateacuteriel de traitement de leau
2 Installations dinjection
a) Construction du puits dinjection
- colonne de tubage - compactage du gravier ou de la gravette-filtre
- injections pour eacutetancheacuteiteacute - packers - meacutethode de forage (rotation avec circulation de boue inverseacutee rotation normale battage au cacircble autres meacutethodes)
- perforations
b) Puits dobservation
- tubage - massif de gravette-filtre - injection pour eacutetancheacuteiteacute - meacutethode de forage (rotation avec circulation de boue inverseacutee rotation normale battage au cacircble autres meacutethodes)
- travaux dachegravevement (perforation dispositifs pour leacutetude du puits par la meacutethode du carottage geacuteophysique)
- installations de controcircle des expeacuteriences
- 86 -
c) Puits dextraction mdash mecircmes opeacuterations que pour les puits expeacuterimentaux avec en plus
- mateacuteriel de pompage - eacutenergie (eacutelectriciteacute moteurs agrave combustion interne)
d) Installations de controcircle de lexploitation
- poste de reacutegulation de la pression - compteurs - vannes (de fermeture controcircle soupape de seacutecuriteacute de purge soupape agrave vide)
e) Installations de traitement de leau
- javellisation - acidification - autres proceacutedeacutes
f) Conduites
- mateacuteriaux (buses en beacuteton acier recouvert et doubleacute de beacuteton amiante-ciment matiegraveres plastiques)
g) Bacirctiments
h) Appareillage de controcircle
- enregistreurs - sondeurs - eacutechantillonneurs (pompe submersible eacutechantillonneur aleacuteatoire pompe eacuteleacutevatoire agrave air conductiviteacute eacutelectrique)
(CxampiaU du Document Ccedil 513^1 )
- 87 -
FIGURE 2
DIAGRAM SHOWING COST FACTORS OF AN ARTIFICIAL-RECHARGE INSTALLATION
Playa lake
Screen wire enclosure styrofoam floating inlef
Flexible suction hose 50 et S 8 0 0 per foot
Chemical feed pump and tank capacity 03-2 galhr S 210 Chemical flocculant S 3 - S 3 0 acre-foot
reg
Q Pump-capacity 500 galmin at 80 head
Aluminum irrigation picircpe 6 at S 105 per foot 100 feet
Excavation of settling basiumln 10x 10x 100
Screen wire baffles I 14 pipe frames
Pump-capacity 500 galmin at 80 head __
Aluminum irrigation pipe g 6 o t S 105 per foot 100 feet
Excavotion of spreading basin
Flexible suction hose 20 at S 8 00 per foot
Injection well 200 depth =deg I0diamefer 150 wire
wrapped screen 50casicircng 30 yds gravel pack
Spreading basin
S 150 2 0
4 0 0
1800
105
80O
20O
160 1800
105 S540O
StOOO
Not to scate
lpoundxtnaAgraveJL du Document Ccedil 5191 ) - Anneacutee de sieacutepoundeacutesience 1975 -
- 88 -
3) Fonctionnement et entnetien
La figure 3 donne la liste des diffeacuterents eacuteleacutements constituant le coucirct du foncshytionnement et dentretien pour des bassins dinfiltration ou des puits dinjecshytion
U) Coucirct gj-obat
La reacuteunion des coucircts preacuteceacutedents deacutetermine le coucirct global dune opeacuteration de recharge Ce coucirct calculeacute sur une anneacutee de fonctionnement et rapporteacute au volume deau annuel ainsi utiliseacute donne le prix de revient du m3 deau de recharge
Lexamen de plusieurs installations montre que ce prix de revient est variable neacuteanmoins en utilisant les reacutesultats dune enquecircte faite il y a quelques anneacutees on peut deacutefinir les valeurs moyennes pour les diffeacuterents facteurs eacuteconomiques dune recharge artificielle Ainsi le tableau 1 donne la valeur moyenne des investissements neacutecessaires pour diffeacuterents dispositifs de recharge
TABLEAU 1
INVESTISSEMENT EN FRANCS PAR M3AN INFILTRE
Prctrait
Moyennes
Bassins et canaux
avec
0362
sans
0139
Puits ou forages
avec
0125
sans
0052
(Extrait du Document 6600637) - Anneacutee de AeacutefLeacutenence 1971 -
Lexamen du tableau 1 suggegravere les remarques suivantes
- le coucirct moyen des investissements par m3 et par an semble 2 agrave 3 fois plus eacuteleveacute pour les canaux et bassins que pour les puits et les forages dinjection Cette importante diffeacuterence dans les investissements sexplique en grande partie par la neacutecessiteacute dans le cas dun bassin ou dun canal dacheter une importante superficie de terrain Ainsi en zones urbaines lacquisition des terrains peut repreacutesenter jusquagrave 50 des investissements
mdash le coucirct dinvestissement du preacutetraitement constitue une part importante du coucirct total dinvestissement Le tableau 2 montre lincidence dun preacutetraitement sur le prix de revient moyen dun m3 deau (reacutesultats pour les dispositifs dinfilshytration seulement)
laquobullbullbullbullbull
- 89 -
FIGURE 3
FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN
1 Installations deacutepandage_
a) Nivellement eacutegalisation des surfaces
b) Protection contre les orages
c) Reacuteparation et remplacement des structures
d) Entretien du mateacuteriel
e) Combustible pour le mateacuteriel
f) Location du mateacuteriel
g) Ponccedilage et ramassage de la boue
h) Protection contre les insectes
i) Lutte contre la veacutegeacutetation parasite
j) Ameacutelioration de lapparence estheacutetique des installations (notamment plantation de rideaux darbres et systegraveme darrosage)
k) Protection contre les rongeurs
1) Patrouilles de surveillance
m) Traitement de leau (floculants)
n) Entretien des pentes
o) Actes de vandalisme
2 Installations dinjection
a) Appareillage dobservation et de controcircle
b) Appareillage pour la mesure du niveau deau
c) Echantillonnage de leau
d) Remise en eacutetat des puits et enlegravevement des deacutechets
e) Traitement de leau
- javellisation - acidification - autres proceacutedeacutes
f) Entretien du mateacuteriel
g) Reacuteparation des structures
- 90 -
h) Combustibles
i) Location de mateacuteriel
j) Patrouilles de surveillance
k) Analyses de leau
1) Acte de vandalisme
3 Bureaux
a) Controcircle et surveillance
b) Administration
c) Paiement des salaires et reacutemuneacuteration
d) Frais geacuteneacuteraux (bureaux et services locaux)
- location et services publics - teacuteleacutephone - fournitures
- entretien de leacutequipement de bureau
e) Salaires et traitements
f) Responsabiliteacute civile (assurances)
g) Impocircts et taxes
h) Inteacuterecircts
(poundxampiaLt du Document Ccedil 513^1 )
- SI -
TABLEAU 2
INCIDENCE DU PRETRAITEMENT SUR LE PRIX DU M3 DEAU
Moyennes
Prix du m3
en F F
0249
Incidence du
preacutetraitement
27
Prix du preacutetraitement par m5 (FF)
00787
(6xtnaLt du Document 6600637 ) - Anneacutee de ieacuteLeacutenence 1971 -
Le coucirct du preacutetraitement eacutetait donc en 1971 en moyenne de 8 centimes par m3
Nous avons vu que le preacutetraitement des eaux dinfiltration retarde lapparition dun colmatage inadmissible et donc reacuteduit lentretien du dispositif concerneacute Un calcul rapide montre cependant que leacuteconomie ainsi reacutealiseacutee est loin de venir compenser les deacutepenses dues au preacutetraitement de leau On cherchera donc dans le cas dun dispositif dinfiltration agrave reacuteduire au maximum le preacutetraitement des eaux de recharge
La figure 4 donne les reacutesultatsde correacutelations statistiques eacutetablies entre linshyvestissement neacutecessaire agrave la reacutealisation dune opeacuteration dalimentation artifishycielle de nappe et le volume annuel introduit par ce moyen dans laquifegravere
FIGURE 4
INVESTISSEMENT ET VOLUME
ANNUEL INTRODUIT DANS LAQUIFERE
-Don I raquo eacuteqootionraquo claquo tfroicircfraquoraquo draquo recircccediltbullgt
2 bullbullraquo bulltpfinegrave bullraquo | 0 Fiones
V bullbullraquo apgtrtmraquo raquon tOS ttram
mdashLlaquoraquo coMcirraquotraquo poundbull corttal ioraquo obtraquoraquoraquo
t E C E N D E
H+f+ nraquowl
p a raquo t t i laquoalelaquof
bull bull bull laquo
A m bull
i bull
raquobullbullraquo
A a o
o o
lSxtnait du Document h 2028) - Anneacutee de leacutefLeacutenence 1971 -
A Forage P 3 raquolaquo Cooi o DruI
IOraquo i o lO
Vol me AIMCCcedilI tulro-Stucirct 4raquouraquo IV^utfire Inraquo)
- 92 -
Sur la figure preacuteceacutedente on peut remarquer quune installation de recharge a un coucirct dinvestissement qui en moyenne croicirct plus vite que le volume annuel introduit Pour une installation sans preacutetraitement cest linverse
- ETUDE DE LOPPORTUNITEacute EacuteCONOMIQUE DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
ARTIFICIELLE - COMPARAISON AVEC DAUTRES MEacuteTHODES DE MISE EN VALEUR
DES RESSOURCES EN EAU
Lalimentation artificielle de nappe est une opeacuteration rentable pour autant quelle soit moins coucircteuse que les autres meacutethodes de mise en valeur des ressou-ces en eau (G 51341) Il convient donc avant de choisir une meacutethode deacutetablir une comparaison de coucirct avec les autres meacutethodes (agrave condition bien sucircr que celles-ci soient techniquement reacutealisables)
Nous donnons ci-dessous quelques cas de comparaisons qui peuvent se preacutesenter
) CompcuiaLion enjQie un basi^in dinfJJjjtnaAlon et un puiAsi din^ecAion
Nous avons vu que agrave deacutebit annuel fixeacute le coucirct dinvestissement moyen dans le cas dun bassin dinfiltration est 2 agrave 3 fois plus eacuteleveacute que dans le cas dun puits dinjection Cependant le prix de revient dun m3 deau infiltreacute dans un bassin est en geacuteneacuteral un tant soit peu moins eacuteleveacute quun m3 deau injecteacute dans un puits Ceci sexplique par trois faits (6622466)
les coucircts de traitement sont reacuteduits dans le cas dune installation de recharge fonctionnant avec des bassins
lentretien des bassins est beaucoup plus aiseacute que celui des puits dinjection les frais dentretien des bassins sont donc moindres
la dureacutee de vie des ouvrages dinjection est en geacuteneacuteral beaucoup plus courte que celle des bassins Par conseacutequent lamortissement des premiers doit se faire plus rapidement que celui des seconds
Pour ecirctre compeacutetitifs vis-agrave-vis des bassins dinfiltration les puits dinjection doivent donc ecirctre conccedilus et geacutereacutes de maniegravere rigoureuse Cest pourquoi dans bien des cas on a preacutefeacutereacute malgreacute leur prix les bassins aux puits dinjection
2) CompcuiaLion entie une insitaUAation de Aechange anAAficJ-eAAcirce et une uniteacute de tnaAjtement damp4 eaux
Placcedilons nous dans le cas ougrave linstallation de recharge est un bassin Nous avons vu que par passage dans le sol leau dun bassin peut ecirctre grandement purifieacutee Ce traitement par le sol vient donc concurrencer techniquement le traitement en station
Examinons alors les eacuteleacutements de comparaison suivants (5600836)
a) implantation lespace neacutecessaire pour la construction dune uniteacute de traitement est infeacuterieur agrave celui neacutecessaire pour une recharge par bassin
b) besoin en eau dans le cas dune recharge les pertes en eau peuvent seacutelever a 40 du volume introduit
- 93 -
c) estheacutetique dans un cas comme dans lautre les installations paraicirctront inesshytheacutetiques
d) seacutecuriteacute de lexploitation dans le cas dune recharge par bassin on doit sattendre agrave des variations des deacutebits dinfiltration (colmatage fluctuations saisonniegraveres agissant sur la viscositeacute de leau) Mais la simpliciteacute des instalshylations avec bassins fait quelles sont moins exposeacutees aux pannes Pour ecirctre fiables les uniteacutes de traitement exigent pour leur part une gestion et un entretien rigoureux mis en oeuvre par un personnel qualifieacute
e) Possibiliteacute de surcharge les uniteacutes de traitement peuvent supporter jusquagrave 25 de surcharge Par contre la possibiliteacute de surcharge pour les bassins est faible En effet les bassins ont des dimensions fixeacutees et par conseacutequent ils ne peuvent recevoir plus deau quils peuvent en contenir
f) possibiliteacute dagrandissement les uniteacutes de traitement peuvent ecirctre facilement agrandies ce qui nest pas le cas pour les bassins
g) constitution de leau eacutepureacutee leau reprise apregraves infiltration dans le sol est agrave condition de respecter certaines conditions (cf 2egraveme partie de cette eacutetude) toujours claire et saine Leau traiteacutee pose souvent des problegravemes dodeur de saveur et de tempeacuterature
La comparaison eacuteconomique entre une installation de recharge par bassins et une uniteacute de traitement des eaux a souvent montreacute lagrave ougrave les conditions geacuteologiques et hydrogeacuteologiques sont favorables et le prix des terrains pas trop eacuteleveacute la rentabiliteacute de cette premiegravere meacutethode de traitement et de reacutegeacuteneacuteration des eaux
3) CompgiltxLion entte une i-nAtaAAaALon de iechaAge antAfcAcieMle et une adducJLJon deau (66025W7 ^
Placcedilons nous dans le cas ougrave linstallation de recharge est un puits dinjection
Pour ces deux installations on peut en premiegravere analyse confondre les frais de production et de pompage Si par ailleurs on neacuteglige les autres frais dexploishytation tels que lentretien la comparaison eacuteconomique entre les deux installashytions est alors rameneacutee agrave la comparaison des coucircts dinvestissement
pour les puits dinjection les coucircts dinvestissement sont composeacutes principaleshyment du coucirct du forage et du coucirct de la station de pompage
pour ladduction les coucircts dinvestissement sont reacuteduits aux coucircts de la canashylisation et des ouvrages annexes
La figure 5 donne un exemple chiffreacute dune telle comparaison pour lalimentation dune agglomeacuteration situeacutee au-dessus de la nappe souterraine de lAlbien (Reacutegion Parisienne)
Le coucirct dinvestissement pour une adduction deau eacutetant fonction de la longueur de la canalisation il apparaicirct donc quil existe une distance optimum au-delagrave de laquelle une installation de recharge est moins oneacutereuse quune adduction deau
bull bullbullbullbullraquo
- 94 -
FIGURE 5
ALIMENTATION A PARTIR DE LA NAPPE DE LALBIEN COMPARAISON AVEC UNE
SOLUTION DE TRANSPORT DEAUX DE SURFACE
exemple Lapprovisionnement en eau potable dune aggloshymeacuterat ion de 25 000 habitants dont les besoins atteishygnent laquon peacuteriode de pointe 7 000 m3jraquo peut ecirctre assureacute
soit p a r u n e adduct ion directe en premiegravere ecirclegrave-vation d eaux de surface depuis la plus proche usine de trai tement
soit par -des preacutelegravevements dans TAlbicircen effectueacutes sur place et compenseacutes pa r linjection simultaneacutee bullau niveau de la mecircme usine de Yolumes eacutequishyvalents
En premiegravere approximation l a comparaison entre ces deux solutions peut ecirctre rameneacutee agrave la comparaishyson des investissements correspondants
mdash lthuucircgt le ynetuief cas agrave une conduite de 350 mm de diamegravetre (1) soit environ 035 MFkm
(1) Coucirct moyen approximatifraquo au megravetre lineacuteaire en TOAC scmiuml-urbanicircseacutee y comprisregards ouvrages et toutes sujeacutetions r 350 F
dans le second cas agrave la reacutealisation d un doublet de forages agrave lAlbien
Forage dinjection 09011F Forage de preacutelegravevements 090Icirc1F Geacutenie Civil station de pompage et de tfeacuteferrisaticircon _ 035MF Equipements de pompage 015MF Equipements de deacutefcrrisatioR 015 MF
soit environ 2-15 MF
Comparaison des dsua solutions
Compte tenu des hypothegraveses adopteacutees la solution du doublet de forages agrave lAlbien parait la plus avanshytageuse si la longueur de ladduction directe excegravede 7 km (215035)
(Existait du Document 6602587) - Anneacutee de leacute^eacuteience 197b -
Le c a l c u l p reacuteceacuteden t e s t une s i m p l i f i c a t i o n du c a l c u l r eacute e l q u i en f a i t e s t p lu s complexe En dehors de t o u t e c o n s i d eacute r a t i o n eacuteconomique une opeacute ra t ion de recharge a r t i f i c i e l l e peut s imposer l agrave ougrave l e s r e s s o u r c e s n a t u r e l l e s d a l i m e n t a t i o n en eau s a v egrave r e n t i n s u f f i s a n t e s pour s a t i s f a i r e l e s b e s o i n s Exemple dans l e s icirc l e s ougrave l e s r e s s o u r c e s n a t u r e l l e s son t f a i b l e s e t ougrave l e p r i x du dessalement de l e a u de mer e s t souvent p r o h i b i t i f
- 95 -
U) Compcuiabbion ervUie le ^tocAage de siUAjlace et te 4tockage 4oideAAaln
Lfraquo figure 6 donne les reacutesultats dune correacutelation statistique entre le montant des investissements et le nombre de m3 deau stockeacutes par an pour un reacuteservoir de surface et un reacuteservoir souterrain
FIGURE 6
COMPARAISON DES COUTS DES STOCKAGES SUPERFICIEL ET SOUTERRAIN
1310raquo
I I
T3103
13107
TTykAT-STt 44-
rlt^r~^Trrttr
MaouM
IW3raquo 1V10raquo IVW
(ExtAaLt du Document f- 2028) - Anneacutee de ieacuteeacuteAence 1971 -
A partir de la figure preacuteceacutedente on peut donc deacuteduire que pour des volumes infeacuterieurs agrave environ 30 millions de m3 par an le stockage souterrain est plus inteacuteressant financiegraverement que le stockage de surface
bull bullbullbullbullbull
- S6 -
Par ailleurs le stockage souterrain preacutesente les avantages suivants
- disponibiliteacute de reacuteserve en cas de catastrophe stoppant les possibiliteacutes dimporshytation deau
- eacutelimination des pertes par eacutevapotranspiration
- pas de problegraveme dalgues et moins de risques de contamination
- reacuteduction des risques daffaissements dus agrave une baisse du niveau de la nappe
- possibiliteacute de traiter et de purifier leau par passage dans le sol
- 97
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- CHAPITRE V -
LES INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE DE
NAPPE DANS LE MONDE
- 101 -
Les reacuteserves deaux souterraines constituent une immense ressource En effet on estime agrave 4 millions de km3 la quantiteacute des eaux souterraines situeacutees entre la surface du sol et la profondeur de 800 m agrave titre de comparaison le volume total des lacs deau douce est denviron 120000 km3
Cette ressource en eau souterraine est par ailleurs omnipreacutesente et peut donc ecirctre mis agrave part dans quelques reacutegions du globe exploiteacutee
Dans de larges reacutegions du monde les preacutecipitations sont insuffisantes pour pouvoir couvrir les besoins en eau A titre dexemple la figure 1 donne la carte des reacutegions du globe ougrave les preacutecipitations sont insuffisants vis-agrave-vis des besoins agricoles
FIGURE 1
Waiet-dejiciency (-) and valet-surplus (+) zones in ihe vorld A water deficiency exisls if preacutecipitation supplies less ztiater than would be nrrdedjor vellutatered vrgelalian In the reverse circumslcnccs ihere is a wzter surplus
((L-xtnaJut du Document Z 49 )
En comparant la figure 1 avec la figure 2 on peut se rendre compte que les zones ougrave on constate un manque en eau agricole sont naturellement les reacutegions arides ou semi-arides mais aussi certaines reacutegions tempeacutereacutees
bull bullbullbullbullbull
FIGURE 2
o ru
(euroxpoundnalpound du WoJild Atia by Bantholomew)
- 103 -
Pour situer le rocircle de la recharge artificielle dans la gestion globale des resshysources en eau nous allons eacutetudier deux cas
- cas des zones arides et semi-arides - cas des zones tempeacutereacutees
1 ) CaS desi gonampA avide^ et somL-cuiidesi
Dans ces reacutegions lexploitation des eaux souterraines est souvent la seule solushytion dapprovisionnement en eau Aussi la recharge artificielle vise dans ces reacutegions agrave augmenter la recharge naturelle lors des rares preacutecipitations afin de limiter les pertes par eacutecoulement de surface ainsi que par eacutevapotranspiration Il est possible de faire ainsi un stockage deau dans le sol
Il faut tenir compte du fait que la majoriteacute des pays situeacutes dans les zones arides du globe sont le plus souvent des pays en voie de deacuteveloppement donc dans lesquels on doit utiliser une technologie adapteacutee aux moyens locaux
Prenons lexemple de lAfrique et plus particuliegraverement les pays du Sahel
La figure 3 situe les zones arides et semi-arides dAfrique
Les pays du Sahel sont situeacutes au nord des deacuteserts du Sahara et du Fezzan dans des zones extrecircmement arides Parmi ces pays seules lAlgeacuterie et la Libye disposhysant de revenus peacutetroliers ont un niveau deacuteducation et deacuteconomie suffisant pour pouvoir mettre en oeuvre des techniques sophistiqueacutees de mise en valeur des resshysources en eau et ainsi assurer leur expansion humaine et eacuteconomique
2) CQA desi pay-si tompeacuteAeacuteA_
Laugmentation croissante des besoins en eau combineacutee avec la deacuteteacuterioration de la qualiteacute des eaux de surface ont entraicircneacute le deacuteveloppement de lexploitation des eaux souterraines
La recharge artificielle permet dans les reacutegions tempeacutereacutees
- dune part le soutien et la restauration de nappes surexploiteacutees
- dautre part lameacutelioration de la qualiteacute des eaux de surface par passage dans le sol
Ces deux points visent donc agrave ameacuteliorer en quantiteacute et en qualiteacute les eaux consommeacutees
Afin de preacutesenter les diffeacuterentes reacutealisations dans le monde nous allons les classer en fonction de lobjectif principal viseacute par ces installations
Principalement on distingue 4 objectifs
I - Stockage deau en peacuteriode humide pour utilisation en peacuteriode segraveche I - Soutien et restauration dune nappe surexploiteacutee I -Constitution dune barriegravere hydraulique contre lintrusion deaux saleacutees (ce
point est souvent une conseacutequence du point preacuteceacutedent) V - Ameacutelioration de la qualiteacute de leau par filtration dans le sol
- 104 -
FIGURE 3
TERRES ARIDES DAFRIQUE
E
A
S
rii bull i ri
i i
_
A n d raquo
Trontliraquo im plaquoV
1000 KIUX5
WOJtoeh
lpoundicOixLUt du Document I 1021)
bull bull bull bull bull
- 105 -
- INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF
LE STOCKAGE DEAU
1 ) Liacircte de^i in^taM-atlorvi
(1
(2
(3
(4
(5
(6
(7
(8
(9
(10
(U
(12
(13
Valleacutee du Danube Roumanie - Bulgarie
Valleacutee de la LeeGrande-Bretagne
Camp Peary USA
Valleacutee de la Prut Ukraine
Wroclaw Pologne
Comteacute de Los Angeles USA
Massif de Zaghouan Tunisie
Plaine cocirctiegravere dIsraeumll
Source de Yarkon Israeumll
Dan Project Israeumll
URSS
Valleacutee de lOued Biskra Algeacuterie
Plaine de Karakoum Turkmeacuten
Ahmedabad Inde
istan URSS
(G 51341)
(F 2028)
(F 2028)
(G 51341)
(6609067)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341 F 2028)
(G 51341)
(G 6230 G 6212)
(G 51341)
(G 51341)
(Z 13312c)
2) Le tablexiu 1 donne la reacutepartition suivant le climat et le niveau de deacuteveloppeshyment des pays concerneacutesdes installations preacuteceacutedentes
TABLEAU 1
- _ -NIVEAU DE
C L l r^-C^EVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3) tableau 2
(4) (5) tableau 3
(6) tableau 4
(12) tableau 5
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
(7) (8) (9) (10) tableau 6
(11) tableau 7
(13) tableau 8
- 106 -
3) Lampi tableaux 2 agrave 8 donnent pour chaque cas particulier de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
- tableaux 2 agrave 5 reacutealisations en pays industrialiseacutes
- tableaux 6- agrave 8 reacutealisations en pays en voie de deacuteveloppement
TABLEAU 2 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
PAYS
Roumanie -Bulgarie
GBretagne
USA
1 j LOCALISATION
I 1 j Valleacutee du Danube | (voir fig 4) 1 1 j Valleacutee de la Lee
1 1 J Camp Peary 1 1
EAU
R
R
bull
1 1 | GEOLOGIE |
| 1 | Valleacutee alluviale | j (sables et graviers)j 1 1 1 l j Craie j j(voir fig 5) j 1 1 1 1 (Lentille deau dans | jeau saleacutee j
1 1
VOL
2109
AQUI
m3
DISPOSITIFS
bassins
bull puits
puits
1 ICOLMA
I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 | TRAIT
| Preacute
1 1 1 1 2 1 1 1 j Preacute 1 1
1 | PERFORMANCES r i i i i j12 millions de j m3an
1 1 | entre 45 et 20 j m3h
1 bull
1 1 1 PRIX |
1 1 i i i i i i i i icirc 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Notations
R e eau de riviegravere Preacute= preacutetraitement des eaux 2 raquo traitement secondaire des eaux
FIGURE 4
- VALLEE DUDANUBE - ROUMANIE-BULGARIE
(HODHAHIB)
m - d CALAT
MAJUk
Belgrade SEVEXraquo bull laquo bull 8L
Bucarest deg
(BULGARIE)
(Extrait du Document Ccedil 5 i47 ) bull bull bull bull bull bull
- 107 -
FIGURE 5
VALLEE DE LA LEE - GE0L0GIE-PIEZ0METRIE AVANT ET APRES ALIMENTATION
ARTIFICIELLE DURANT LA PERIODE 1954-1955
1 mite gt 1
Terrains superficiels
Eii3 Argiles de Londres
KiZij VoohvJch e t Reading beds (5mper7traquosbFe
Pampi Sables thanegravetiens
P 3 Craie
mdashmdash Njyrau piucircrorpucirclricircque en octobre 1953
(svanL DIcircirrcntattoT OftificicirccIIe) -~mdash Niveau piumlocircromstriqus maximum apregraves rnjrciian
durant la peacuteriode lS5f-19S5
Sx-Oiaugravet du Document t 2028)
TABLEAU 3 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT CONTINENTAL
i PAYS
| URSS
| Pologne
| LOCALISATION
| I | Valleacutee de la | Prut
I | Wroclaw
i
EAU
R
R
I | GEOLOGIE
iPlaine alluviale |(voir fig 6)
ISeacutediments tertiaires
I I
VOL AQUI I | DISPOSITIFS
|bassins agrave
I I I |fosseacutes et (eacutetangs
i
I |C0LMA
sable| P I I 1 |PCB 1 1
1 1 | TRAIT
I
1 | Preacute
1 1 1 | Preacute
1 1 1
PERFORMANCES
12S0OO m3jour
PRIX
Notations
H = eau de riviegravere P ~ physique C raquo chimique B = biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux
- 108 -
FIGURE 6
VALLEE DE LA PRUT
l l t 1 T
A r g i l e du miocegravene
i _ i J - i J i laquov t iuml j 100 200 300 400 500
P i s t a n e e (en megravetres) 6 0 0
lHxtrialt du Ucircocumervt Ccedil 513^1 )
TABLEAU 4 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
PAYS
USA
1 | | LOCALISATION | EAU
GEOLOGIE 1 I (VOL A8UI | DISPOSITIFS
jComte de Los I Angeles |(voir fig 7) I I
(Bassins remplis de (seacutediments mal |consolideacutes i i
gt agrave 12 10s m3
|bassins et |terrains |deacutepandage I
j COLMA | TRAIT | PERFORMANCES j PRIX
I Preacute | 60 m3s jde re-|vient [de 4 agrave |242 pou H (icirceee n3 I
Notations
R = riviegravere P = physique
Preacute = preacutetraitement
- 109 -
pound O
- H -M
a a
O gtrt bullXi rH a -H o bullraquo-gt
K 3
bull S bull 0)
-=f G rH O
ta
ta 0)
raquoltD 4-raquo bull H KJ u +gt X
d o
n o bulla
a a
ta
o bulla 6raquor4 p O
bullbullgt laquo ta a fcgtd
irvviraquo bullH ni
- 110 -
TABLEAU 5 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT ARIDE
PAYS
U R S S
1 | LOCALISATION
1 1 |P la ines de jKarakourt
l
EAU
R
1 | GEOLOGIE
1 1 JAlluvions forma-j t i o n s de l ta iumlques
1
I |VOL
1 i 1
AQUI 1 | DISPOSITIFS
| Pui t s 1 1
1 ICOLHA
1 1 1 P 1 1
1 |TRAIT
1 1 1 1 1
PERFORMANCES 1 | PRIX
1 1
Notations
R raquo riviegravere P = physique
TABLEAU 6 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT MEDITERRANEEN
1 1 I I I I 1 1 PAYS j LOCALISATION EAU j GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT j PERFORMANCES j PRIX j
1 I I 1 I I 1 1 I I i i l 1 1 1 1 1 bdquo I I
Tunisie |Massif de | R | Calcaires | | P e t i t s barrages| P | Preacute 132 10deg m3an | | Izaghouan | j (voir f i g 8) j | l l l i l j ( v o i r f i g 8) | j j | I I I I I
1 1 1 1 1 1 1 i l I I 1 1 1 1 1 I sraeuml l |P la ine c S t i egrave r e | R | Pla ine l i t t o r a l e | |Pu i t s | PB | 2 | gt 10 10deg m3an | |
| ( v o i r f i g 9) j j (vo ir f i g 9) j j I I I i l
1 1 I I 1 1 1 1 1 i l 1 1 l l l I I I s r a euml l |Source de Yarkon | R | Roches carbonateacutees |900 10deg m3 |Puits mixtes | PB | 2 |entre 500 e t 1000 |de r e - |
1 I 1 p l i s s eacute e s j j l i t 3h jvient j I I I (voir fig 10) | j l l l I001S2 | 1 I I I I l l l Ipar n3 | 1 I l 1 1 i l I I l l l I I
I s r a euml l |Dan Projet (Tel | U | Dunes de sab le s | |Bass ins |PCB | 2 |300000 m3jour |de r e - | 1 Aviv) i l i l l l l jv ient j I i l I I i 1 1 i00262 | j i l i l I I jpar m3 i 1 I I I I l l l I I
Notations
R = riviegravere U = useacutee P = physique C = chimique B = biologique 2 = secondaire
- 111 -
FIGURE 8
MASSIF CALCAIRE DE ZAGHOUAN (Tun i s i e )
fmdash bull (n 1 f F H r
f Hammamet
SOUSSE --
5gt
+gtmdash mdashmdash mdash
^-a mdash
bull bull
9 - c a l c a i r e s du j u r a s s i q u e s u p eacute r i e u r
5 e t 1 - c a l c a i r e s djj l i a s
N-O m s-o
DJSBJL r i A H N C a
ampEacuteEacuteEacuteamp5
lLxtnaJjt du Document Ccedil 513^11 bull bull bull bull bull bull
- 112 -
FIGURE 9
FORMATION AQUIFERE DE LA PLAINE COTIERE
ISRAEumlL
Echelle
Limites des collines et raquoraquogtmdash des montagnes
Canalisations nationales bull deau laquo -Source raquo Ville
Direction de 1raquoeacutecoulement ~- ~ eaux souterraines
Zone de forages dexploitation
N n
Mer Zone de PLAINE COTIERE D1ISRAEumlL - PBOFIL SCHEMATIQUE
Z Z 7 Z ^ 7 7 Z Z Z Z Z Z pound ^ g f l a nappe ^T (ampgtgt p h r eacute a t i q u e bullpoundamp
iuml i d eacute s
S c h i s t e s a rg i l eux
(extrait du Document Ccedil 513U1 ) bull bull bull bull bull
- 113 -
FIGUREacute 10
SOURCE DE YARKON ISRAEumlL
ONO
PROFIL TRANSVERSAL DE LA FORMATION DANS LES MONTS DE JUDEE
Meacute ri i terraneacute e VAVHE
Plsst
J Aquifegravere
(Pleacuteistocegravene (Gregrave
Roches
es M (Neogene Neogsh _ deg
(Schistes
Sench
CeLraquostdol
2J impermeacuteables
(Seacutenonien
raquoraquoraquobull
Eocch
(Marnes crayeuses
(Turonien-Ceacutenomanien (calcaires et dolomites
(Craies (eacuteocegravenes (semi-(impermeacuteables
Q - (Ceacutenomanien infeacuterieur 1 (Dolomites
L e s h (Creacute t aceacute i n f eacute r i e u r ( S c h i s t e s
(dxtAaUL du Document Ccedil 513^1 )
TABLEAU 7 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT SEMI-ARIDE
i r~ I I i l I I I i l I PAYS LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI| DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
i I I I lt i I i I I I I I l i i j Algeacuterie jvalleacutee de loued | R |deacutepots alluviaux | 20 agrave 30 (ameacutenagements du | P | I 510deg m3an | |
iBiskra I I 1 n6 bdquo | H t de loued I I I i l | |(voir fig 11) | | 10 m3 I I I I I 1 1 I I I I I I I I I
Notations
R = eau de riviegravere p = colmatage physique
114
FIGURE 11
VALLEE ALLUVIALE DE BISKRA (ALGERIE)
^r Meacutediterrans
Figure 11 Valleacutee a l luv ia le de Biskra
Echelle
bull M M iumllaquoklaquo
((LxtnaLt du Document Ccedil 513^1)
TABLEAU 8 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TROPICAL
l i t i i | PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS ICOLMA (TRAIT j PERFORBANCES | PRIX |
i i i l i l i i I I 3 I I Inde |Ahmedabad | R | sable (voir f i g 12) | Ipuits dans l e | PB | 1 | 4 5 10 m3jour dinves-| I I I I i 1 l i t de la j j | [ t i s se - | I l I I 1 Iriviegravere | j j jment | I l I I 1 |(voir fig 13) | j j (faible |
1 1 1 I l I I I I
Notations R = eau de riviegravere P = colmatage physique B = crvlmatagccedil hi ni odegique
1 = traitement primaire
bull bull bull bull bull bull
- 115 -
Crosraquo Stetions or tnraquo Sobormali Rivraquor Ot Ahmlaquodotgtod
Aerosi SubhojSBridnt MorScolraquo llOO O lOO 200
O _ 1 _
IO 20
Ver Scolt
SuSfiojhBridsraquo^
RraquofraquorraquofHraquo I I Riraquo to cucircc
groicircnraquod aond lil Sandvrm sill
E 3 Qov wlth raquoirt
Acraraquo Gond 8ridyraquo
J FIGURE 1 2
Sub-surface section or the Sabarmati River bed poundt Ahmedabad as seen in boring during_ the construction of road bridges across the river Data supplied by Ahmedabad Municipal Corshyporation and PWD Govt of Gujarat
FIGURE 1 3
Map of Ahmedabad city shorring locations of Municipal tubcwcll stations (open circlcs) and privatc tubcwclls (closcd circlcs) In the inset a schematic diagram or the suggested injection rcchargicircng scheme is stiown Pairs of double circlcs along the river indicnc pairs of vater supply and injection wclls
Schcmofic diogrom of tbe propoj icircd siphon rechorge schsrae for-tt)8 Ahmtdobod City
-Injection well -Cblorinofor
Ahmedobod City location pion o f tubewolU
Raferlaquoncel Roilwoy lene
mdash AbodMunlimit bull Privofetubewella 0 Mun Corpo
tubraquowlaquoij Sets orwot^r supply and injac-
AirPOrtA lonwlaquoH
(poundxtjiaJjt4 du Document Z 13312c) bull bull bull bull bull bull
- 116 -
B - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LE
SOUTIEN DUNE NAPPE DEAU SOUTERRAINE
1 ) LLite de jjz^tallatioiV4
(1
(2
(3
(4
(5
(6
(7
(8
(9
(10
(U
(12
(13
via
(15
(16
(17
(18
(19
Lettonie URSS
Lituanie URSS
Bacircle Suisse
Nappe du canton de Genegraveve Suisse
Donzegravere Mondragon France
Appoigny France
La Moulle France
Menuma Japon
Niigata Japon
Hodcgaya Japon
Wiesbaden RFA
Dortmund RFA
Haltern RFA
Hardham Grande-Bretagne
Peacuteoria USA
Valleacutee de la Durance France
Flushing Meadows USA
Fresno USA
St Croix Virgin Islands
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341 F 2028)
(6618945)
(G 51341 F 2028)
(G 51341 F 2028)
(6627873)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(6622466)
(F 2028)
(G 51341 F 2028)
(G 6230)
(6616816)
(6614931)
2) Le tab-leau cL-apie donne la reacutepartition suivant le climat et le niveau de deacuteveshyloppement des pays concerneacutes des installations preacuteceacutedentes
NB il est inteacuteressant de remarquer que toutes les installations reacutepertorieacutees ont eu lieu en pays industrialiseacutes ce qui est logique car ces pays ont des besoins en eau tregraves importants donc exploitent largement leurs reacuteserves soutershyraines
Les installations de recharge artificielle pour le soutien de nappe dans le pays en voie de deacuteveloppement ne sont quagrave leacutetat du projet qui verront certainement le jour avec laugmentation des besoins en eau de ces pays
3) LeA tableaux 9 agrave 13 donnent pour chaque cas de climat et de niveau de deacuteveloppeshyment quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
- 117 -
NIVEAU DE CLIMAT ^ P J L V E L O P P E M
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3 ) (4 ) (5 ) (6 ) (7) (8) (S) (10) (11) (12) (13) (14) ( t a b l e a u x 9 e t 9 b i s )
(15) ( t a b l e a u 10)
(16) ( t a b l e a u 11)
(17) (18) ( t a b l e a u 12)
(19) ( t a b l e a u 13)
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
TABLEAU S REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
I l I I I I I I I 1 j PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS |C0LMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX 1 1 1 1 1 I l i l i l 1 1 1 1 | URSS iLettonie | L lAlluvions e t deacutep6ts | |Bass ins 1 P-C | Preacute | 0 7 agrave 10 mjour | j | 1 |morainiques 1 | ( v o i r f i g 14) | | | | 1 1 1 1 i i i i I I I I I 1 | URSS iKaunas (Lituanie)1 R |Plaine a l l u v i a l e | |Bass ins | P | P r eacute agrave l | 2 8 agrave 005 njour | | | j i ( v o i r f i g 15) j j ( vo i r f i g 15) j j j j I l I I 1 I I I 1 1 1 I I 1 1 1 1 fi 1 | Suisse |Bacircle 1 R |Pla ine d a l luv ions | |Fosseacutes 1 P | 1 | 65 x 10 m3an |de r e -j j | | f l u v i o - g l a c i a i r e s | | (vo ir f i g 17) | j | | v i e n t j 1 i j (vo ir f i g 16) j j I I I |0 0242 1 I I I I I I I I Ipar m5 1 1
| Suisse j Canton de Genegraveve 1 R 1 Deacutepocircts morainiques j 18 10s ra3 JBassins et j P j 1 j 13 x 106 m3an jde re-| |(voir f ig 18) | | | jdrains | j j jvient 1 1 I I I I I I I j10 agrave 14 1 1 I I i l I I I Icent 1 1 I I I I l i t |suisses 1 1 I I I I 1 1 1 Ipar n3 1 1 1 i l i i 1 1 I I I 1 | France |Donzere-Mondragon| R lAlluvions f l u v i a - |105 10 m3 |Fosses d i n j e c - | P | Preacute | 8 5 m3s |charges I i I j t i l e s (vo ir f i g l 9 ) i j t ion 1 | j jd expl I I I I j j(voir f ig 20) j j j J400000F 1 1 I I I I I I I Ipar an 1 1 1 1 1 1 3 1 I 1 | France |Appoigny 1 R lAlluvions f l u v i a l e s 1180 10 m3 |Bass ins agrave s a b l e | P | Preacute |1000 m3jour | i l i i i j l v o i r f i g 21) j i j | 1 1 I I I I 1 1 1 1 France La Moulle R iCraie fissureacutee Bassins agrave sablei P 1 16IO6 m3an
(voir fig 22) (voir f ig 23) (10000 m2) J
- 118 -
FIGURE 14
PLAN DES OUVRAGES HYDRAULIQUES DE BALTEZERS REPUBLIQUE SOCIALISTE
SOVIETIQUE DE LETTONIE
(SxtnaJJ du Document Q 513^1 )
- 119 -
FIGURE 15
INSTALLATIONS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DEIGULAI REPUBLIQUE SOCIALISTE
SOVIETIQUE DE LITUANIE
Legeiuiuml
1 Puits dexploitation 2 Puits dobservation 3 Station de pompage h Bassin dinfiltration
aglQ23 ^
A VA l
tma
Gravxer
S a b l e
Y777 T e r r e g r a s s e
7 Sab le mecircleacute de t e r r e g r a s s e j
(ExtAaJut du Document Ccedil 513^1 )
bull bull bull
- 120 -
FIGURE 16
COUPE HYDROGEOLOGIQUE DU SITE DE LA HARD (MUTTENZ-BALE)
giicircpositif tjltgtfitrjtun
II l VV95m v -bull bullbullbullbull
bullbull- bullbull -yf---w ^ ltbullraquo bullbull(vs5 bullbull A--raquo-
FIGURE 17
PLAN DE LAMENAGEMENT DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE LA
NAPPE DE LA HARD (MUTTENZ-BALE)
OAcircUE Ccedily Prise en r7ytera
copy_ Station filtrante
(D_ Conduite dteu fiitrio
QFossucircn dinnltrction
_ Puits diuml repreumlso
copy Reacuteservoir deau poiumltUe et stetion de pampago
_ raquo _ l^ tajw _ J I _ 2Ttftipe
ttUTTENZ PHATTELH
leuroxtnaAgravejLi du Document h 2028)
- 121 -
FIGURE 18
PLAN DE SITUATION DE LA NAPPE DE LARVE ET DES OUVRAGES
I Fronlentx 2 Florencs 3 Corouga 4 Vmty (pont) S Veuy (uagravenraquo) 6 Trains
7 SooMnraquo dAnraquo 8 Perly 9 Sorol 10 Veyriat (Franc) il Gcitlard (F) 12 Crochu (F) 13 Veiraquo (F) bull Pulrs -J- PirKgtfnagravegtrraquo
x x
^ f Noppe deacute ^ rAilordonV x+ +
(E-xtnaiA du Document 66189^5)
Echees _ J l C T
lOOm
iroo-iVraquo SOCn-Vs
FIGURE 19
SCHEMA DE LALIMENTATION
ARTIFICIELLE A DONZERE-MONDRAGON
(ampctnaLt du Document h 2028)
m bull bull bull bull bull
- 122 -
FIGURE 20
DISPOSITIF DINJECTION
G r i l l e de f i l t r a t i o n Canal
d a l i m e n t acirc t P u i t s d i n f i l t r a t i o n
Gravier compacteacute bull-v ( 1 0 - 3 0 mm) --- -s
-~ii
Tuyau p e r f o r eacute - - iicirc TE ( D i a m egrave t r e bullbull - ^ -^ 056 m) bullbullbullbullf-_-_-|
bullAlluvions -(profondeurr 8 -18 megravetres)
^S^UMSIumlEATUi-l IMPERMEABLE
lCxtnoJJ du Document Ccedil 513^1)
123 -
FIGURE 21
NAPPE DE LA VALLEE DE LYONNE A APPOIGNY FRANCE
bulllt
Station de pompage - M
JC3 puits raquoP
Prise deau
Bac de deacutecantation
bull
laquo i
laquoiuml bullOi
Pompe de r e p r i s e
bullQtrademdashpieacutezomegravetre No
(ExtAOAgraveA du Document Ccedil 513^1)
FIGURE 22
GRAVELKES bull^IumlOUNKERQUS
bullEAU INDUSTRIELLE i l ] LAC DE BELLEVUE
LILLE
USINE DE FABRICATION DEAU POTABLE DcMOULLE
VALENClHWNHS^raquo
OOUAraquo tk^in y v
(poundxtsi(LUt du Document 6627873) bull bull bull bull
- 124 -
FIGURE 23
COUPE GEOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DAPRES BRGM
20N5 OAV5 lAOJElLE LA -1APPE DE IA CH-OE EST CAPtlVc SOUS IcircE TEfWKJraquo TEariUSH
Surface d la nap4 en mars-avril 1357
la nappa en mai 1072
TABLEAU 5 BIS REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
| PAYS | LOCALISATION | EAU j GEOLOGIE jvOL AQUI | DISPOSITIFS |COLHA jniAIT j PERFORMANCES | PRIX |
j Japon JMenuma | R JDiluvium j |Pu i t s d i n - | P-C | 2 |4 000 m3Jour j j j j t vo i r f i g 24) j j t vo i r f i g 24) j j j e c t i o n I I I i l
j Japon JNiigata 1 R JDiluvium j gt 120 10 5 m3 jPui t s d i n j e c - | P-C j 2 j20000 m3Jour jde r e - j j j t vo i r f i g 25) | j t vo i r f i g 25) j j t ion j j j jv ient j i l i l j j tvo ir f i g 2 5 ) | j j |0 02 $ j j j I I 1 1 1 1 j 1 i3 |
j Japon JHodogaya j U JDiluvium | |Pu i t s d i n j e c - j C | 2 J35 m3h j j i l j j 1 U i o n 1 I i j j i i i l j j tvo ir f i g 26)j j j j j
j RFA IWiesbaden | R JAlluvions f l u - j jflassins |P-C-B j 1 jlOO 10 6 m3an i I j i i j v i a l e s j j tvo ir f i g 27)j j j j j i l i j t v o i r f i g 27) j j j i j j j
| RFA JDortmund j R JAlluvions f l u v i a - j JBassins j P-B j Precirc jlOO 10 6 m3an jde r e - j j | j j t i l e s j j tvo ir f i g 28 ) j j j jv ient j j | | j t vo i r f i g 28) j j 1 i | |entre | j i i l i l i i i i deg gt 0 3 e t i i i i i i i i i i i 0 raquo 0 9 i 1 j I I j 1 i i |Par bull i
RFA Sables de Haltern L Sables profonds e t 108 10 s m3 Bassins Preacute 44 10 6 ngt3an (vo ir f i g 29) a l luv ions de (voir f i g 29)
1 t recouvrement [ I I I l
1 CB lHardham (Sussex) j R jSable-limoneux j |Bass ins j P j Precirc J26OO0 m3jour j j 1 1 I I I I I I I I I
Notations
Eau R raquo= eau de riviegravere U s eaux useacutees
Colmatage P raquo colmatage physique C raquo chimique B - bull bol ialt
Traitement Preacute = preacutetraitement 1 primaire 2 s secondaire
- 125 -
FIGURE 24
PROJET DINJECTION DE MENUNA JAPON
CARTE HYDROGEOLOGIQUE DE LA PLAINE DE KVANTO
Zone d a l i m e n t a t i o n des nappes c a p t i v e s
Zone de c i r c u l a t i o n des eaux douces c a p t i v e s
Zone d e a u x s o u t e r r a i n e s s e m i - c o n n eacute e s
TTTT-
200
Eaux souterraines coloreacutees du groupe de Kazusa Direction principale du courant des eaux douces souterraines
Limite infeacuterieure des deacutepocircts du plio-pleacuteistocegravene du groupe de Kazusz
Aluvions
Roches preacuteshytertiaires
PROFIL GENERALISE AB Groupe Kazusa
(Plio-pleacuteistocegravene)
(ExtnaiA du Document Ccedil 513b1) bull bullbullbullbull bull
- 126 -
FIGURE 25
PROJET DINJECTION DE NIIGATA - JAPON
C a r t e i n d i q u a n t l e m p l a c e m e n t d e s d i s p o s i t i f s d i n s e r t i o n
J D i s p o s i t i f s d i n j e c t i o n
B a s s i n de d eacute c a n t a t i o n
P r o d u i t s c h i m i q u e s p o u r l e t r a i t e shyment
^V^AJi-^r 1^^ 6 ^ e ^ e a u b r u t e
C ugrave-
i l i Vlaquo
I1III
P l a i n e c ocirc t i egrave r e Beacutegions montagneuses
(C-xJjiaUi du Document Ccedil 513U1 ) bull bull bull bull bull bull
- 127 -
FIGURE 26
INSTALLATION DINJECTION DE HODOGAYA
cp Vanne darrecirct ^
Pompe
R eacute s e r v o i r d e a u
G r a v e t t e f i l t r e compacteacute
Figure puit
JAPON
montrant la s dinjection
Tokyo zone m
struc Mo 1
eacutetrop
ture des et 2
olitaicircne
(ExtaaU du ucircocumertf Ccedil 51)^1 ) bull bull
- 128 -
FIGURE 27
POMPAGE DEAUX SOUTERRAINES ARTIFICIELLES A SCHIRSTEIN WIESBADEN
r JD
s u r l e Rhin
copy S t a t i o n de pompage copy P u i t s copy B a s s i n de d eacute c a n t a t i o n copy B a s s i n d i n f i l t r a t i o n copy Leveacutee
VALLEE DU BHIN WIESBADEM REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
lpoundxtAaJJL du Document Ccedil 57J47 )
- 129 -
FIGURE 28
INSTALLATIONS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE DORTMUND
BaBs in de d eacute c a n t a t i o n
P r eacute f i l t r e agrave g r a v i e z
mmmzm Substratum impermeacuteable
YSSSSSS Surfaccedile de la nappe phreacuteatique avant
bullbullbull 1 alimentation artificielle bull Surface de la nappe phreacuteatique apregraves lalimentation artificielle
bdquo+teacirce 1 a Lippeltx
N o t e laquobullmdash iy
Pour approvisionner les villes ~ bullgtegt G-Agrave et les industries on pompe dans la valleacutee de la Ruhr hlO millions de m-2 deau par an dont
320 millraquo de m2 dans lEnvscher 82 mill de m^ dans lu Lippe 6 millraquo de nvi dans la Vupper
et 2 millraquo de m dans la cuvette dEms
VALLEE DE LA RUHR REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
ouvrages hydrauliques
lx+ialt du Document Ccedil 513^1)
Lac artificiel
Bassin draquoinfiltra- puits de
tion pompage
Bassin dinfiltrashytion
I I
Surface pieacutezomeacutetrique avant lalimentation artificielle
Surface pieacutezomeacutetrique apregraves lalimontation artificielle
~
Sables de Haltorn
Carte de la reacutegion
DISPOSITIF DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE HALTERN
REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
Cologne (K51n)
DlaquossEicanrgt
lExtnaAJi du Document Ccedil 513^1 )
- 131 -
TABLEAU 10 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT CONTINENTAL
I PAYS j LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COIJU | TRAIT j PERFORMANCES I PRIX
T USA Peacuteoria (Illinois) R sables et graviers
(voir fig 30) Bassins agrave sable (voir fig 30)
AP Preacute JlO000 m3jour |de re-|vient 10008 FF| jpar rn3
Notations
R = eau de riviegravere P = colmatage physique A = colmatage ducirc aux algues
Preacute = preacutetraitement
FIGURE 30
PLAN ET COUPE DUN BASSIN DINFILTRATION DE PEORIA
Oacsm
mm f^-C^t
i - j laquo m r vsi bullbull bull bullgtraquo bullbullbull gt-r-mdash ~T -- -v bullbull-
JiiC^U-1 vv-------- bull t )- c bullbullsvcbullbull - bull bullbull -bullbull ^Vbullbullbull^bull^iT v^gt^7bull^^T-~----Trrbull^^-^-^-J-C^bullbullbull
Echelles United)
Arriveacutee dcui- Ijriiire
(Existait du Document t 2028)
- 132 -
TABLEAU 11 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
PAYS I I I I I I j LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AOUI | DISPOSITIFS j COLHA
1 1 1 TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
Valleacutee de la Durance (Voir fig 31)
R Alluvions fluvia- gt 800 10 m3 Puits dinjec- P tiles tion
(voir fig 31)
830 1s
I
Notations
R raquo riviegravere P = colmatage physique 1 = traitement primaire
TABLEAU 12 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT ARIDE
| PAYS
USA
| USA
1 | LOCALISATION
Flushing Meadows
1 1
JFresno |(voir fig 33) 1 1 1
EAU
bull
R
1 | GEOLOGIE
Sable grossier et graviers
1
|Alluvions reacutecen-jtes dorigine |granitique 1 1
1 | VOL
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
AQUI 1 | DISPOSITIFS
Bassins (voir fig
1
|Bassins 1 1 1 1
32)
1 |COLMA
PB
1 1 1 1 1 P 1 1 1 1
1 |TRAIT
gt 1 1 | 1 | Preacute 1 1 1 1
1 | PERFORMANCES
35 m3s
1 1
|15 10 m3an 1 1 1 1
1 1 | PRIX j
1 1 1 1 de re- j vient 000432 jpar m3 j
1 i |de re- | jvient j |00142 | jpar m3 | 1 1
Notations
R laquo eau de riviegravere U = eaux useacutees
P =raquo colmatage physique B = colmatage biologique
2 raquo traitement secondaire Preacute = preacutetraitement
bullbullbullbullbulllt
- 133 -
FIGURE 31
BASSE VALLEE DE LA DURANCE - FRANCE
TARASCON
Limi t e s de l a p a r t i e c a p t i v e de l a format ion a q u i f egrave r e ( sous des d eacute p ocirc t s a r g i l e u x s u p e r f i c i e l s )
I n s t a l l a t i o n s d i n j e c t i o n ~^mdash P r o f i l eacute t u d i eacute
ipoundxtncuit du Document Ccedil 513^1 ) bull bull bull bull bull bull
- 134 -
FIGURE 32 SCHEMA DU PROJET DE FLUSHING MEADOWS ^-x
R eacute g u l a t e u r d e p r e s s i o n
A l i m e n t a t i o n
Canal dameneacutee Digue
Bassin V T
IOI JŒ JLIumlL
=r~w5i bd alt
bull
Puits Ndeg bull 1
50
bull -ltgt
bullbull 3-4
5-6
100 megravetres
I
B _
3=
Tuyau de drainage
J^ Puits Est
Puits
FIGURE 32 BIS SYSTEME DES BASSINS DINFILTRATION SUR CHAQUE COTE DU LIT DE LA RIVIERE ET DES PUITS AU CENTRE POUR POMPER LEAU REGENEREE
Lit de la rivi egravere
horizon imperxeacuteable
(poundXpoundACLUgraveL4 du Document Ccedil 6230) bull bull bull bull
- 135 -
FIGURE 33
ZONAL RESPONSE IN WATER TABLE HYDRAULIC HEAD AND WATER QUALITY
AROUND THE CITY OF FRESNO CALIFORNIE
(poundxtnltzijt du Document 6616816)
TABLEAU 13 REALISATION EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TROPICAL
i PAYS
USA
i | LOCALISATION |
St Croix (Virgin Islond)
Notations
EAU
U
| GEOLOGIE
Alluvions (voir fig 33 Bis
1
VOL AQUI DISPOSITIFS
Bassins (voir fig
33 Bis)
1 ICOLMA
1 1 PB
1 1 1
1 | TRAIT
1 1
1 1 1 1
PERFORMANCES
38000 n3jour
1 1 1 PRIX |
[de re- [ vient 05602 [par m3
U = eaux useacutees
P = colmatage physique 8 = colmatage biologique
1 = traitement primaire
- 136 -
FIGURE 33 BIS
GEOLOGY OF THE GOLDEN AND NEGRO BAY RECHARGE SITES
i ^ mdash E i f t t a N laquo y o Bay gt ^ bullbull bull Esurraquo Goldltn Grcraquoraquo bull gt
rtorironiai ugraveiitanc ifti
(poundxtialt du Document 661^931 )
bull bull bull bull bull bull
- 137 -
- INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LA
CONSTITUTION DUNE BARRIEgraveRE HYDRAULIQUE CONTRE LINTRUSION
DEAUX SALEacuteES
1 ) L-Lite deA inAtaHaiJonA
(1
(2
(3
(4
(51
(6
(7
(8
(9
(10]
(11
(12)
Long Island USA
Zandvoort Pays-Bas
Tokushima Japon
Water Factory 21 USA
Palo Alto USA
Burdekin Australie
Kalauoo Hawaiuml USA
Dashte Naz Iran
Tanger Maroc
Telbaulba Tunisie
Sebikotane Seacuteneacutegal
Bas Togo Togo
(F 2028 G 51341 G 17874)
(F 2028 G 51341)
(G 51341)
(G 6212 5603546)
(G 6212)
(F 40332 G 51341)
(G 51341)
(Ground Water Ja-Fe 1977)
(F 2028 G 51341 6600101)
(G 6757)
(G 51341 5600835)
(G 51341)
2) Le tabMeau cL-apieA donne la r eacutepar t i t ion des i n s t a l l a t i ons preacuteceacutedentes suivant l e climat et l e niveau de deacuteveloppement des pays concerneacutes
3) LeA tabteaux 1b agrave 19 donnent pour chaque cas p a r t i c u l i e r de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques carac teacuter is t iques des i n s t a l l a t i o n s correspondantes
Tableaux 14 agrave 16 r eacutea l i s a t ions en pays indus t r i a l i seacute s
Tableaux 17 agrave 19 r eacutea l i sa t ions en pays en voie de deacuteveloppement
- 138 -
- ______^ NIVEAU DE CLIMAT -^CEVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2 ) (3 ) t a b l e a u 14
(4 ) (5 ) t a b l e a u 15
(6) (7) t a b l e a u 16
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
(8) t a b l e a u 17)
(9 ) (10) t a b l e a u 18
(11) (12) t a b l e a u 19
TABLEAU 14 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
C I I I I I I I I I I PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLHA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
1 1 I I I I I 1 1 1 I I I I I I I I I | USA | Bay Park | U |Sable a r g i l e | gt 1200 10 9 m3|Puits d i n j e c - | PCB | 3 |13 agrave 25 1s | | | | Long Is land j | sab le argi leux j | t i o n I I I 1 | | (voir f i g 34) | | ( v o i r f i g 35) | | I I I I I
| Pays-Bas | Zandvoort j R |Plaine l i t t o r a l e | ) 4 5 10 9 m3 jcanaux e t j P j Preacute j 70 10 m3an jde r e -| j | | e t dune | jbass ins | | j | v i en t | | | j (vo ir f i g 36) j j fvo ir f i g 36) j j j |0 245
1 I I I I I I I lFFn3 1 1 1 1 II 1 1 1 II 1 1 1 1 1 1 1
Japon | Tokushima | R |Plaine l i t t o r a l e | |Pu i t s d i n j e c - | P | 2 | 20-25 n3heure | j (vo ir f i g 37) j jdiluvium | j t ion I I I 1 | | |(voir fig 37) | | I I I 1 1 I I I I I I I 1 Notations
R = eaux de riviegravere U = eaux useacutees
P = colmatage physique C = colmatage chimique B = colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux 2 = traitement secondaire 3 = traitement tertiaire
- 139 -
FIGURE 34
LOCATION OF THE BAY ARTIFICIAL-RECHARGE SITE
(C-xtnaAJL du Document Ccedil 5211 )
FIGURE 35
Nord Sud Atlantioue
A r g i l e
^Zdia^) cfe fBe c 0
G r a v i e r
Sable argile sable argileux et limon S a b l e
Roche c o n s o l i d eacute e
lCxtaaJJ- du Document Ccedil 513^1 )
- 140 -
FIGURE 36
NI
n
Limite de la zone s captage
Limite des dunes
i
gt
Mer du Nord Dunes Polder du Lac de Haarlem
urbe ^^y-Lentilles Sables du plexs^ - T tocene ^ ^^aargile
---bullbullbullbull bull-bull-bullbullbullbull ejjgt---gt ltamp ltbull bull v- bullbullbullbull
gt--gtV^
^ampm$^amp^3^amp$^
ZANDV00RT PAYS-BAS
(CxtAaU du Document Ccedil 513^D bull bull bull bull bull
- 141 -
FIGURE 37
Aff l eu remen t s du s u b s t r a t r ocheux
_ _ p r o f o n d e u r du s o c l e rocheux ~ ( c o u r b e de n iveau ) 1ampampampVJ-~- Teneur en Ci s u p eacute r i e u r e agrave
bull Fo rage
copy P u i t s d i n j e c t i o n
TAKASE Deacutepocircts argileux superficiels HATSUMO
icirc l e r
PROJET DINJECTION DE TOKUSHIMA JAPON
fts^ k=eacutepoundagrave amp ^
Tokushima (sur Shikoku)
(6x-tzltzlt du Document Ccedil 513U1 )
- 142 -
FIGURE 38
ORANGE COUNTY CALIFORNIE
bullv KCCU CQ
5Au BtewAepiuo co
raquo _
eiVcZ^iPE- co
0
PIE60 1 l [ IMPERIAL CO i
_ 1 -T-
A i
(CxtacuJ du Document 56035^6)
TABLEAU 15 REALISATIONS EH PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
r 1 i PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE
1 1 1 1 1 1 |VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
Water Factory 21 U Deacutepocircts marins et Californie continentaux mal (voir fig 38) consolideacutes
Puits dinjecj PB 3
(voir fig39)
066 IJI33
USA Palo Alto (voir f ig 40)
U Sables et jgraviers
I Puits dinjecj PB 6 1s
|(voir fig40)| I I
Notations
U = eaux useacutees
colmatage physique colmatage biologique
3 = traitement tertiaire
bull bull bull bull i
- 143 -
FIGURE 39
FLOW SCHEMATIC AND SAMPLING LOCATIONS FOR WATER FACTORY 21
LIQUID PROCES3IWG
C H E M C A L K I T R O S c N RECARSON-I __ _ icirc ACTIVATES bullDiSlNFECIiCV amp j CLARIFICATION j REMCVAL ATCN [ FILTr^siO^I CARBON 0poundMIKERASJZpound7Gricirc
t t fAOSQPPTiCtt
CAP80H 70 HIcircUSr
bull lt
lJCCTtOlaquolaquo wCLLS
bull laquo C Y C L E
PUMraquoS
S0L1DS HANOLING INJECTIONraquo SYSTEM
bull bull bull bull bull bull
- 144 -
FIGURE 40
PLAN 0F GROUNDWATER RECHARGE FACILITY IN THE PALO ALTO BAYLANDS
msmm FRAgraveSCISCOcircI
0 u
El 6k
PALO ALTO
copy
-e-o
LEGEND
EXTRACTION WELL
INJECTION WELL
MONITOft WELL
lpoundyLtnaLt du Document Q 6212)
- 145 -
TABLEAU 16 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TROPICAL
1 f~^ 1 1 1 1 PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |THAIT j PERFORMANCES | PRIX
Australie Delta du Burdekin Delta avec 345 109 m3 Trancheacutees agrave Preacute (voir fig 41)
-h i
JKalauao Hawaiuml
deacutepocircts alluviaux
I I I I
sable (voir fig41
I Bta2) I H
40 agrave 100 106
m3an des in-vestis-jsements 2 106$
USA jcocircne volcanique 4800 10 in3 Retenue deau (basalte) (voir fig43) (voir fig 43)
120000 m3jour
Notations
R = eaux de riviegravere
P w colmatage physique
Preacute = preacutetraitement
FIGURE 41
CARTE GENERALE
bull Ui KlaquoraquokM
(ExtzaLt du Document Q 513^1 )
- 146 -
FIGURE 42
LOCALITIES OF RECHARGE TRENCHES IN BURDEKIN DELTA
FIGURE 43
TYPICAL CROSS SECTION OF A TRENCH
IpoundxtnaAgraveJbi du Document h U0332)
- 147 -
FIGURE 44
COUPE SCHEMATIQUE MONTRANT LES SOURCES DEAU DE HONOLULU
P u i t s d e K a l a u a o H a w a i i E t a t s - U n i s d A m eacute r i n u e
E c h e l l e
-2snmdash P r eacute c i p i t a t i o n (rrr)
- laquo laquo - - L i g n e s d e n i v e a u p i eacute z o m eacute t r i q u e ( c m )
(SxiAaJJ du Document Ccedil 513^1 )
- 148 -
TABLEAU 17 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TEMPERE
1 PAYS | LOCALISATION
j r
GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COLHA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
Iran iDashte Naz | N |Sables | jtvoir f ig 45) bull j jtvoir f ig 46) j
I I I I
|Puits din- j jjection j |(voir f ig 47) |
|200 1s I I
N = eau de nappe
FIGURE 45
DASHTE-NAZ FARM AREA
V--
I R A Q
S A U 0 1 A R A 8 I A
MIOOLE EAST AREA
(poundxpoundnaUt4 de VattLcAe do OS W-LLLLaniA pcuiu darvi Qiound Wateji Qa-Fe 1977)
- 149 -
FIGURE 47
CROSS SECTION OF TYPICAL INJECTION WELL
FIGURE 46
RELATION BETWE FRESH AND SALINATED
AQUIFERS IN DASHTE-NAZ
CAS-OH I f A
-bull C -r- ~ - = S ^ trade j f - iuml x bull bull 0 L
_ _ - ^ Fgtistoi cdHgtjkta wi(raquo gtlaquo-raquoai
fx-6iltxiXltJ de VantXcle de pound)poundbull WLilLami paMu dan Ccediliound Wateji Ccedila-Fe 1977 )
bull bull bull bull bull bull
- 1 5 0 -
CARTE GEOLOGIQUE DU CHARF-EL-AKAB
Echelle - ltm
QUATERNAIRE
Allumions
1 I Sable Je couverture
~gt---iuml 1 Sable de phje
1degdegdeg1 Gregraves marin
ANTEQUATERNAIRE
- j Gregraves lortonhn
bullpound3 Gregraves 1 vmucirc Arjiitesj
F-^- Marnes eacuteocegravenes
ugravediens
Mcrres schisteuses secircnonicircennss
bullif- ocircondacss dexploitation t Fesseacutes dabsorption
copy Pieacutezomtlrts G Diachse dinjection
evccedilraquo V^=gt-iuml
EXHAURE ET REALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE LA NAPPE DE
CHARF-EL-AKAB (TANGER)
SCHEMA DE PRINCIPE
(poundxJyiaUA du Document 6600101 ) bullbullbullbullbullbull
- 151
TABLEAU 16 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT MEDITERRANEEN
1 | PAYS
1 1 1 Maroc 1 1 1 1 1 Tunisie 1 1
1 | LOCALISATION
1 1 |Tanger 1 1 |Telboulba 1 1
1 | EAU
1 B 1 1 I 1 1 F 1 1
1 1 | GEOLOGIE | VOL
I 1 1 1 s ICuvette littorale|6 10 Iseacutedimentaire | |(voir fig 48) | | 1 i |Sables fins avec | (couches dargile | i i
AQUI
m3
1 1 | DISPOSITIFS |
1 1 1 |Fosses din- | Ifiltration | |(voir fig48)|
| i 1 i |Pults din- | Ijection | 1 1
COLMA
P
P
1 | TRAIT
I 1 1 1 1 1
1 1-2 1 1
1 | PERFORMANCES
I
1 |106 m3an 1 1 1 1 -|05 10deg ngt3an 1 1
1 1 1 PRIX | 1 1 t 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1
Notations R = eau de riviegravere
P = colmatage physique
1 = traitement primaire 2 = traitement secondaire
TABLEAU 19 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TROPICAL
1 1 1 1 | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COLMA |TRAIT PAYS | LOCALISATION | EAU GEOLOGIE PERFORMANCES | PRIX
Seacuteneacutegal | Sebikotane IRoches carbona- 6010 m3 jRetenue |teacutees karstiques | j(voir fig4SIuml| |(voir fig 49) j | |
+ -+- 4-I
1depandage j
34 10 n3an
Togo Bassin du Bas Togo
Sables dunaires (voir fig SO)
gt 1 4 1 0 S m3 jTerrains 5 6 10 m3an
Notation
R = Eau de r i v i egrave r e
- 152 -
FIGURE 49
ECORCHE DU COMPARTIMENT DE SEBIKOTANE
ECORCHE DU COMPARTIMENT
DE SEBIKOTANE
Rosine infeacuterieur supposa en levraquoJ
i JIumlAMirretir
F N Cad m rcreujf
i rjJ 5AAV t 7srracirces
iKf[^|rT bull | ^T7^WL T Icirc j-r-- r- i - F
jt|l-k bull i T i ^ ^ J iiuml S t e k y X MaUr Guey
(poundxtaU du Document 5600835)
- 153 -
FIGURE 50
PLAINES LITTORALES DU TOGO
Limi te des p eacute n eacute t r a t i o n s UJJJplusmn-LLL d e a u s d e mer ^o
tf C o u r b e s de n i v e a u de l a pound I iuml m i t e iuml h f eacute r i e u r e de l a q u i - ^ bull bull
f egrave r e du c o n t i n e n t a l t e r m i n a l v
E a u de ui(
Oceacutean o
P r o f i l
C o n t i n e n t a l t e r m i n a l
( ^S ta t ion de pompage) T a b l i g b o
Eaux
S-ogt6 W ^
(poundxfrialpound du Document Ccedil 513^1) bull bull bull bull
- 154 -
D - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF
LEacutePURATION NATURELLE DES EAUX PAR PASSAGE DANS LE SOL
1 ) Lutte deA inAtaLlampLLorvi
(1) Bertrange France
(2) Blagnac France
(3) Dangeacute - St Romain France
(4) Ginasservis France
(5) Nancy France
(6) Croissy France
(7) Karlskoga Suegravede
(8) Goteborg Suegravede
(S) Port Leucate France
(10) Boulder USA
(G 2264 bis)
(G 2264 bis)
(G 2264 bis)
(5605250)
(F 2028)
(G 51341 G 3663)
(G 51341 F 2028)
(G 51341 F 2028)
(G 7221)
(G 1681519)
2) Le tabZeau cx-de440uA donne la reacutepartition des installations preacuteceacutedentes suivant le climat et le niveau de deacuteveloppement des pays concerneacutes
mdashbullmdash-___ NIVEAU DE CLIMAT -^DEVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) Tableaux 20 et 20 bis
(S) Tableau 21
(10) Tableau 22
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
bullbullbullbullbullbull
- 155 -
NB Toutes les installations reacutepertorieacutees ont eacuteteacute construites dans des pays industrialiseacutes Ceci montre bien que face dune part agrave laugmentation des besoins en eau et face dautre partagrave limportance de la quantiteacute deaux useacutees rejeteacutees lalimentation artificielle apparait comme eacutetant un moyen de gestion bien approprieacute
N
3) LampA tableaux 20 agrave 22 donnent pour chaque cas particulier de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
TABLEAU 20 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
| PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE j VOL AQUI j DISPOSITIFS | COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
France Bertrange R Alluvions gros- bullBassins agrave PB Preacute 800 m3jour bull 1siegraveres bull bullsable j j Jenviron j
(sables et gra- i itvoir fig51)
1 I I vieuro r s) | i 1 1 I 1
j France 1 Blagnac 1 R JAlluvions gros- | iBassins agrave j PB j Preacute |800 m3jour j | 1 1 Isiegraveres 1 Isable | j lenviron i j j I ((sables et gra- | |(voir figbllj j j j 1 1 I I viers) 1 1 I I I I
France Dangeacute Saint R Alluvions gros- Bassirs agrave PB Preacute 800 n3jour
Romain siegraveres isable [ [environ
(sables et gra- (voir fig51)
r 1 v i e r s ) bull I
j France | Ginasservis j U | 1 |Lagune j PB | 3 |50 m3heure j 1 I (Var) | | 1 Kvoir fig52)| | j |
France Nancy R Alluvions bull Bassins p Preacute 100000 m3j
(voir fig53)
| France j Croissy j R |Craie fissureacutee | |Bassins j PB j 1 |3010 m3an jde revient
| | (voir fig 54) | |sous alluvions | |(voir fig55lj | j |0062 par
1 1 1 |(voir fig54) | | I I I I m3
j | I l 1 9 1 I j I i Suegravede Karlskogo R Alluvions (sables 2 10 m3 Bassins agrave 1 15000 mSjour
(voir fig 56) [et graviers) [ [sable [ [ J J
(voir fig 56) (voir fig56)] j
Notations
R = eaux de riviegravere
U = eaux useacutees
P = colmatage physique
B ~ colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux 1 = traitement primaire 3 = traitement tertiaire
bullbullbullbullbullbull
- 156 -
FIGURE 51
Pt eacute iome t r cm
4 3
4 2 Stiagravettrotum de cateotres marneux tm peu permtobtn ^ -IMPLANTATION -
EcheteViOOO
SP I I I I I I I I I t I rr BOMilt 4raquoJtrotlaquoii
1gtIuml I I M J I I I M I A B
bull Fore 9 bull tf rlaquopi i
laquoraquooo l _ 1 2 0 O
J-raquoraquo
lLxtnaiA du Document Ccedil 226k b-Li)
FIG-52
T iu i teumlu ien t d eacutepuiut iou degraves fcJUii Utgteacutees Urbaines
en vus de Leur recyclage pour la consommation
Scheacutema deprincipe de l installation pilote de GINASSERV1S
ChXraquot olaquoJraquolaquolraquoraquo Otcf lntr iictgtpiraquolraquoraquo
v bull T R A I T E M E N T PRIMAIRE laquot SECONDAIRE
TRAI1EHENT TERTIAIRE
ur
raquo ^ ^ ~ i
C3 J ya amdashraquo f
^ mdash - feu eraquor gtbull bull bull bull bull bull
LACUNE dlaquo r i mj action
(poundxUaU du Document 5605250
- 157 -
FIGURE 53
SCHEMAS EN PLAN ET EN COUPE DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE DE LA NAPPE
DE LA MOSELLE A MESSEIN (NANCY)
MoseUe
vers trai
Barrage
25-3 Om | 25-30trade
gt^ |2a3nraquo
f Galerie L J captante
77777777-7777777 Subslratum impermeacuteable
(LxJjiaAgraveJ du Document h 2028)
FIGURE 54
NAPPE SOUTERRAINE DE LA VALLEE DE LA SEINE A CROISSY (FRANCE)
S e i n e Deacutecanteurs
U
P r i s e d eau
F i l t r e s agrave s a b l e
B a s s i n S t a t x o n r _ V e r s l e d m f i l - de _ reseau de t r a t x o n pompage l - d i e t r - i -
1 bution
Craie f i s s u r eacute e
(ExtAcujt du Document Q 513^1 )
- 158 -
FIGURE 55
Usine du PECQ
Prise deau de CROISSY
Chatou 9
bull bull lt - - bull lt iuml gt
FORAGES SLEE bull FORAGES fslJFTl
coupe des terrains suivant A B
a Meuliegraveres e Calcaire grossier b Sables du Stampien f Argiles et sables du Sparnacien c Gases vertes du Sarncisien g Craie blanche Seacutenonienne d Marnes et caillasses h Sables et graviers
(6xtAalt du Document Ccedil 3663)
- 159 -
RESERVOIR DEAU SOUTERRAINE DE KARLSKOGA SUEDE
Carte de l a reacuteg ion
bull w
(ExtnaLt du Document Ccedil 513^1 )
FIGURE 56
SCHEMA DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE A KARLSKOGA
(Extnatt du Document t 2028)
- 160 -
TABLEAU 20 BIS INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
1 1 I LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI
1 1 1 r~ DISPOSITIFS | COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PI
PAYS
Suegravede | Goteborg I I
R |AlIuvlons (sables | jet graviers) | j(voir fig 57) |
Bassins | (voir fig 57) j
| 1 |12000 m3jour I I
Notations
R = eaux de riviegravere
1 = traitement primaire
FIGURE 57
SCHEMA DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE A GOTEBORG
Bass in d raquo i n j e c t i o n
Nivlaquo p i eacute z on eacute triccedilju^
v v v V
vSocle cristallin
n M bull
(Cxtnaijt du Document Q 513^1 )
bull
NW Echelle horizontale 1500
PZ5
488 529
590 622-6 28
249-250 HV
360-364-k
482-484
Golel dorgile humifecircre 03cm + golels oxydes
602
690
775-784 810
Lentille dorgile humifecircre 02cm ggft
l ^ g S S J Forte dodeur H2 S 75 926 944
10-1018
1086 bull
1168-12-
1540 L-J
w
Argile humifecircre sableuse
Argile sableuse humifecircre oxydotion ferrique 10
Argile sableuse humifecircre
Deacutebris de- vecircgeacutetoux 10 Traces oxydation 1
Sable tourbeux Deacutebris de bois Soble fin tourbeux
Sable fin tourbeux
Amas de soble argileux humifecircre Soble partiellement tourbeux
054 bullbullbull 089-071
240
354-360
425-428
517
610
9 936
arc
515
Lentille dorgile tourbeuse 1cm Toches doxyde ferrique
Golel dorgile sableuse
Galets dargile sableuse brun-rouge 01 cm Toches humifegraveres Bois en deacutecomposition Soble ovec oxyde ferrique 20 Soble humifecircre H2S Soble humifecircre ovec racines
LEacuteGENDE
] Soble grossier moyen
Soble fin
FIGURE 59 PORT LEUCATE
PLAN DE SITUATION DE LA DUNE DE LA CORREGE
Echelle M 15 000
bullbullbullv Zoneeacutequipeacutee pour l i r r i g a t i o n acirc p a r t i r des ef f luents en 1980
Zone basse planteacutee (+ 2 NGF)
Conduite 0 400
Bassins d i n f i l t r a t ( 1981)
Zone haute non anteacutee (+7NG
M E R bullbull M E D I T E R R A N E E
- 163 -
TABLEAU 21 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
j VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX PAYS LOCALISATION EAU j GEOLOGIE
] 1 h Port Leucate U Dunes cStiegraveres
(voir fig 58) Bassins din- PB filtration (voir fig 59)
Preacute 1500 m3Jour
Notations
U = eaux useacutees P = colmatage physique B = colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux
TABLEAU 22 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT SEMI-ARIDE
i 1 r | LOCALISATION | EAU |
PAYS GEOLOGIE VOL AQUI 1 1 1
DISPOSITIFS ICOLMA |TRAIT | PERFORMANCES
1 1mdash4 PRIX
SA Boulder (Colorado)
I bdquo I U jAlluvions (sables et graviers)
Bassins din- j PB filtration
I entre 50000 e t ( f ig 60 ) 200000 m3an
Notations
U = eaux useacutees P = colmatage physique B = colmatage biologique 2 raquo traitement secondaire
bullbullbullbullbullraquo
FIGURE 60
SCHEMATIC 0F BOULDER WASTEWATER TREATMENT PLANT
M
Flow Prlmagravery Diversion Clarifiers
Iteadworks Oox
r L
Trfckling Ti t ters
Secondary Clarifiers Chlori nation
City Collection
System
V
Grit to Land Disposai
Site
Kl
bulla
o a v
Infiltration-Percolation Basins
1 mdash lt To Land
~ Disposai Site
Sludge Vacuum Holding Filters Tanks
(ExtnaU du Document Q 1681519)
- 165 -
L I S T E B I B L I O G R A P H I Q U E
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C O N C L U S I O N
- 171 -
La consommation croissante deau dans tous les paus conduit parfois agrave une surexshyploitation des ressources naturelles le manque deau dans certains paus en deacuteveloppement et la po-Llution de leau dans les paus Industrialiseacutes ont fait que les aestlonnaLnes de leau ont eacutetudieacute toutes les possibiliteacutes de conserver leau quantitativement et qualitativement
Lalimentation artificielle des nappes paiait ecirctie une solution judicieuse agrave ces problegravemes de ressource en eau
Tout au long de cette eacutetude on a miA en eacutevidence les questions techniques et eacuteconomiques
meacutethodes dinflltratlon qualiteacute de leau agrave infecter colmatage de la one dinfiltration coucirct des tiavaux coucirct dexploitation
De nombreux exemples pais tant dans les paus deacuteveloppeacutes que dans les paus du tiers monde aussi bien en climat humide quen gone aiide ou senti aride ont permis de mettre en eacutevidence les avantages et les inconveacutenients de cette techshynique Un bilan eacuteconomique montre que dans de nombreux cas la reacuteallmentatlon artificielle des nappes peut ecirctre consideacutereacutee comme un dispositif efficace dans la gestion de leau dun paus
Cette synthegravese montre aussi le soin quil faut apporter aux eacutetudes preacutealables pour ne pas se heurter agrave de giaves pnoblemes en cours dexploitation
Un autre enseignement tireacute de la lecture des documents est le fait que chaque cas est unique leacutetude dexemples similaires est eacutevidemment Importante mais elle ne leacutesoud pas tous les problegravemes 31 faut en particulier une eacutetude hudiogeacuteologishyque seacuterieuse de la jone
Laction eacutepuratrlce des sols ameacuteliore grandement la qualiteacute de leau ma-ls ce nest pas une seacutecuriteacute suffisante et dans le cas de lutilisation dune eau infiltreacutee pour la consommation animale ou humaine il est neacutecessaire de proceacuteder agrave des controcircles et eacuteventuellement agrave des traitements
La reacutealimentation des nappes permet laugmentation de la quantiteacute deau disponible et en ameacuteliore souvent la qualiteacute cest donc un proceacutedeacute inteacuteressant pour les ones arides et seml arides car leacutevaporatlon Intervient moins que pour un reacuteservoLr deau agrave ciel ouvert 01 est aussi avantageux pour les paus deacutevelopshypeacutes puisquil permet de deacutevelopper la ressource en eau tout en assurant une certaine eacutepuration des eaux brutes ou useacutees que lon infiltre
- 4 -
7 ) fieacute tention du pho^ptiote 35 8) Exemples - Compaiaugraveton de iultitemesi de lechasige
anjtipclelle (puitA dInfection el baAAinsi dlAcircfJJJUiatLon) 38 9 ) ConcMviAon 39
bull E - CONCLUSIONS GENERALES 41 bull N
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE 43
CHAPITRE III DISPOSITIFS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE
NAPPE SOUTERRAINE
A - DISPOSITIFS DbullINFILTRATION 49
I - CONDITIONS GENERALES DbullUTILISATION 49
I I - PRINCIPE GENERAL DE FONCTIONNEMENT CAS DUN BASSIN 49 7 ) TioceA4uAgrave complet de 1 Inclination psiovoquee 49 2) Appanltlon dune couche colmatante agrave la -oun^ace du AO pendant
la yiubmeA4ion 50
I I I - LES DISPOSITIFS D bull INFILTRATION 52 ) Le baAyiifiA d hx^ilinallon 52 2) Lesi fLosisieacute^ le canaux leA LoMeA 57 3 ) LLLi de ilvlegravene ameacutenageacutesi 57 4 ) poundpandage sioutesuialn pan leacutesieau de analnA 59 5) fwubi pUtnant 60
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINFILTRATION 60 1 ) Colmatage pan deacuteAoiumlaanlAatlon de -la poio^Lleacute du AO 61 2) Colmatage pan bouchage deA poieA du AO 61
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE GESTION DES DISPOSITIFS DINFILTRATION 64
1 ) fteacuteihodeA penmeiAant de neacutedulne -Le colmatage 64 2) CcedileAtlon deA dlApoA-itlpi d IniLugraveOialion 64
B - DISPOSITIFS DINJECTION 66
I - CONDITIONS GENERALES DE FONCTIONNEMENT 66
I I - PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES PUITS DINJECTION 67
I I I - LES PUITS Dbull INJECTION 67 1 ) ConAtnuctlon 67 2) Ameneacutee de 1 eau dan le pulAgraveA 69 3 ) Taux d injectlon 69
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINJECTION 70 1 ) fioceAAUA meacutecanAgraveaueA 71 2) fiocesiiuA chlmlqueA 71 3 ) TiocesiiUsi bioloalqueA 71
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE ET GESTION DES DISPOSITIFS DINJECTION 72 ) (AeacutethodeA poun la teacuteduction du colmatage 72 2) CcedileAtlon deA puLampi dinfection 75
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE 79
bull bull bull bull bull bull
- 5 -
CHAPITRE IV DONNEacuteES EacuteCONOMIQUES DUNE OPEacuteRATION DALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE NAPPE SOUTERRAINE
A - REVENUS APPORTES PAR UNE OPERATION DE RECHARGE 83
1 iumllevenu4 directs 83 2) llevenusi induuiectA 83
B - COUTS DUNE OPERATION DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE NAPPE 84
7 ) Coucirct delti eacutetude 84 2) Travaux de conAtAJUction 84 3 ) F0nctj0nnemejvt et entretien 88 4 ) Coucirct gAobal 88
C - ETUDE DE LOPPORTUNITE ECONOMIQUE DUNE OPERATION DE RECHARGE ARTIFICIELLE - COMPARAISON AVEC DAUTRES METHODES DE MISE EN VALEUR DES RESSOURCES EN EAU 92
1) Comparaison entne un baA^in dinfLLltnation et un puitgti dinjectJon 92 2) CompaiaLion entre une ivitattation de yiechaAae aAcirctipoundiciette
et une uniteacute de traitement deA eaux 92 3) Comparaison entre une isusta-Uation de siecharae anttfLicietle
et une adduction d eau 93 k) Campatoison entre te stockage de surface et te stockage
souterrain 95
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE 97
CHAPITRE V - LES INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE DE
NAPPE DANS LE MONDE
A - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LE STOCKAGE D EAU 105
B - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LE SOUTIEN DUNE NAPPE DEAU SOUTERRAINE 116
C - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LA CONSTITUTION DUNE BARRIERE HYDRAULIQUE CONTRE LINTRUSION DEAUX SALEES 137
D - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LEPURATION NATURELLE DES EAUX PAR PASSAGE DANS LE SOL 154
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE 165
CONCLUSiON 171
I N T R O D U C T I O N
- s -
Face aux beAoinA en eau AWXA ceAAe gAandlAAanlA -Le concept de rechange antljtl-clelie deA napper yiouteMAatneyi appanalt comme eacutetant un mouen epoundpoundtcace deacutetabliA une meLlieune gestion deA sieAAOUAceA en eau
poundn ejLfcet te objectlpoundA viseacuteA pan une rechange antifciclette de nappe peuvent ecirctie mioLtipleA
- neAtaunation dune nappe Ausiexplotteacutee - Atockage deau en vue dune utiliAotlon ulteacuterieure - eacutepuration naturelle de eaux uAeacuteeA pan te AOI - barriegravere hudnaullque contre ta pnogreAAion deA eaux AaleacuteeA notamment dorigine
marine en exploitation cocirctlegravere - reacutegularisation thermique deA eaux dun circuit de repioidlAAement - Atockage deacutenergie AOUA fLonme deau chaude
Remanque teA deux dernier A pointA fLalAont intervenir teA capaclteacuteA thermlqueA du AOI (diffjjAlon emmagaAinement) ne Aont poA tralteacuteA danA cette eacutetude
poundn contnecaAAant te deacuteficit en eau dorigine Aouternalne ta recharge anttfl-cteLie apporte teA beacuteneacutefices Aulvants
- mise en valeur deA tenjteA pan augmentation deA disponlbLLiteacuteA en eau (notamment pendant teA peacuteriodes de AeacutecheAeAAe en payA Aeml-arlde et aride)
- maintien de ta vte veacutegeacutetate agrave ta Aurface du Aot en Aoutenant te ntveau de ta nappe - expanAlon humaine et industrielle de reacutegion jusqu atonA geacuteneacuteeA pan te manque
deau
LeA dispoAltlfA de recharge artificielle Aont principalement de deux tupes
infiltration danA deA baAAJnA ou eacutepandage Auperflclei teau pencole agrave tnaverA ta jone non Aatunee du Aot avant datteindre ta nappe Cette technique peut Ae pratiquer preAque AOUA touA teA ctimatA agrave condition cependant que cetul-cl ne Aolt paA agrave pluviomeacutetrie tnop eacuteleveacutee et dautant mieux A le climat eAt anlde ou Aeml-anide fan allteunA le AOI doiX avoir ceAtalneA caracteacuteristiques que nouA pneacuteclAeAonA
Lavantage pnlnclpal deA baAAins eAt de pouvoln recevoir deA eaux quasi-brutes en effet pan paAAoge danA le AOI teA eaux de nechange Aubi-AAent une eacutepuration naturelAgravee pratiquement totale
On^ection danA deA puitA leau eAt directement ameneacutee au niveau de ta nappe Ce pnoceacutedeacute eAt notamment utiAgravelseacute lonAqu il exlAte une couche impenmeacuteabte entre la Aurface du AOI et la nappe Laction eacutepwiatAlce du AOI Intervenant peu poui leA eaux dinfection le tnaltement de ceileA-ct doit ecirctre pliiA eacutelaboreacute que danA le CŒA de baAAinA
Le choix dun pnoceacutedeacute deacutepend de plusleiuiA paramegravetres dont leA pnlnclpaux Aont donc
- leA caracteacuterlAtlques hgdrogeacuteologiques du AOI - la qualiteacute deA eaux de nechange et leun compatibiliteacute vis-agrave-vis deA eaux natlveA
du gisement
bull bull bull bull bull bull
- 10 -
poundnpji ta zieacuteuA^lte dune opeacuteration de iechange eAt dAgraveJiectement Jjee au pheacutenomegravene de co-Lmatage qui tend agrave pietneA linpJJytation de -Leau de lechajige danA teA baAA-inA ou teA puLtA LeA oiLgineA du pheacutenomegravene de coMnatage Aont ta OUAAAgrave dAveA4est phuAiqueA chirniqueA bLoiogAjQjjeA NOUA LampnonA un LnventaJuie desi lemegravedeA contsie -Le colmatage malA -il jLaut deacutejagrave AOutigneA que chaque opeacuteration de Jiechaige eAt un CJXA paAtLcutLeA et que AeuAgraveA deA eAAaAgraveA agrave long ternie et in Aitu permettent den deacutegagent leA paAametAeA
- CHAPITRE I -
L E S E A U X DE R E C H A R G E
- 13 -
Avant dexposer lorigine des eaux de recharge et les traitements eacuteventuels que lon doit leur faire subir il serait utile dintroduire la notion de compatibishyliteacute entre les eaux de recharge et les eaux natives du gisement On peut deacutefinir trois domaines de compatibiliteacute physique chimique et biologique
compatibiliteacute physique elle concerne le pH la teneur en matiegraveres en suspension ou MES
compatibiliteacute chimique elle concerne laction des gaz dissous la teneur en MES en fer en manganegravese en calcium en magneacutesium en silice ainsi que la dureteacute de 1eau
compatibiliteacute biologique elle concerne la preacutesence de pathogegravenes susceptibles de polluer les eaux souterraines
Les traitements eacuteventuels des eaux de recharge visent agrave proteacuteger les eaux du gisement vis-agrave-vis de toute pollution pouvant entraicircner une deacutegradation irreacutevershysible de sa qualiteacute
A - RECHARGE PAR EAUX DE RIVIEgraveRE
1 ) RomanqueA piltLLLmJjriCLuiltZA
a) Lanalyse quantitative de la recharge naturelle de la nappe alluviale par la riviegravere elle-mecircme est essentielle pour pouvoir juger de lefficaciteacute dune recharge artificielle En effet cette analyse permet de deacuteterminer les deacutebits reacuteellement utiles parla recharge artificielle dun aquifegravere donneacute
b) Lanalyse qualitative des eaux de riviegravere permet den connaicirctre le degreacute de polshylution ainsi que la teneur en MES Il faut remarquer que ces deux facteurs peushyvent ecirctre directement influenceacutes par le reacutegime de la riviegravere elle-mecircme Ainsi
en peacuteriode deacutetiage la pollution des eaux peut ecirctre plus importante quagrave lorshydinaire
en peacuteriode de crue un transport solide important peut apparaicirctre augmentant du mecircme coup la teneur en MES (F 2028)
Les eacutetudes en vue dune recharge artificielle par des eaux de riviegravere doivent donc se faire sur une large plage de valeurs des deacutebits
La pollution et la teneur en MES jouant un rocircle tregraves important vis-agrave-vis du pheacutenomegravene de colmatage le pompage en riviegravere peut donc ecirctre intermittent ou conshytinu suivant les toleacuterances admises pour la pollution et la teneur en MES des eaux de recharge
2) Eaux dltZAtinecirceA agrave ampOie jjipoundJJJyieacuteesgt dan dzA baj4inA (F 2518 F 3469)
Suivant le degreacute de pollution et la teneur en MES de la riviegravere les eaux peuvent subir les traitement suivants
- 14 -
preacute-traitement deacutegrillage suivi dune simple deacutecantation Cest le cas des oueds et des cours deau ne preacutesentant pas de pollution notable
NB les anciennes sabliegraveres se preacutesentent comme eacutetant dexcellents bassins de deacutecantation
traitement primaire en station injection de coagulants deacutecantation et filtra-tion sur sable pour reacuteduire la teneur en MES et la demande biologique en oxygegravene des eaux
Exemple
Croissy (eau de Seine) - la figure 1 donne un scheacutema de linstallation (G 3663)
Moulle (eau de lAa) (6627873 6625917 6627956)
Appoigny(eau de lYonne) (G 1947)
Remarque dans le cas deacutepandage superficiel des eaux de recharge on ne procegravede pas agrave une steacuterilisation lors du traitement En effet la chloration aurait le grand inconveacutenient de deacutetruire dans les bassins laction eacutepuratrice des bacteacuteries diverses qui oxydent et mineacuteralisent les diffeacuterents produits organiques preacutesents dans les eaux (G 3459)
FIGURE 1
EXEMPLE DE CROISSY
(poundxiiaJJ du Document Ccedil 3663)
bull bull bull bull bull
- 15 -
3) Eaux desitlneacuteesi agrave linfection (F 3469 F 2028)
Remarque preacuteliminaire les eaux dinjection dune maniegravere geacuteneacuterale doivent ecirctre deacutebarrasseacutees de toute pollution susceptible dalteacuterer la qualiteacute des eaux du gisement et notamment des matiegraveres toxiques non eacuteliminables par filtration naturelle De plus les eaux dinjection doivent ecirctre chimiquement compatibles avec les eaux du gisement
En geacuteneacuteral en plus dun traitement primaire classique les eaux de riviegraveres desshytineacutees agrave linjection subissent un traitement secondaire plus ou moins eacutelaboreacute en fonction de leur degreacute de pollution Ce traitement vise principalement agrave deacutesaeacuterer leau et agrave la steacuteriliser avant injection
Exemples (F 2028)
En Israeumll (eaux du Lac de Tibeacuteriade)
En Californie (eaux des torrents de la Sierra Nevada)
3 - RECHARGE PAR EAUX USEacuteES
Le niveau de traitement des eaux useacutees destineacutees agrave la recharge artificielle deacutepend tregraves largement de lorigine de celles-ci (domestique ou industrielle) et aussi de la nature des terrains de recharge
Le tableau 1 (extrait de 6604561) rappelle la nature des pollutions en fonction de lorigine des eaux useacutees
Le tableau 2 (G 6501) donne agrave titre indicatif les recommandations du Service de Santeacute de la Californie pour lutilisation agrave des fins de recharge artificielle deaux useacutees
Le tableau 3 (G 6501) montre par des exemples la diversiteacute des traitements que lon peut appliquer suivant les paramegravetres de la recharge
ConcAgravewiioni
Comme nous lavons deacutejagrave souligneacute dans lintroduction chaque opeacuteration de recharshyge doit ecirctre traiteacutee comme un cas particulier Le niveau de traitement requis pour les eaux de recharge en est une preuve Aussi seuls des essais in situ et agrave long terme associeacutes agrave lexpeacuterience du professionnel peuvent deacutefinir les traishytements neacutecessaires des eaux de recharge Cette eacutetape est importante car elle conditionne la rentabiliteacute de lensemble de lopeacuteration de recharge le coucirct du traitement entrant pour une part importante dans le coucirct global (F 2028 G 6501)
bull bull bull bull bull bull
- 16
TABLEAU 1
Sources deaux useacutees
- Eaux useacutees urbaines
non traiteacutees
traiteacutees
fosses septiques
- Eaux useacutees industrielles
eau de refroidissement
industries alimentaires
industrie du papier
industrie chimique et traitement des meacutetaux
industrie du peacutetrole
- Irrigation
- Ruissellement urbain et nettoyage des
- Eau de crues
Types de pollution
composeacutes organiques et mineacuteraux matiegraveres en suspension faibles teneurs en meacutetaux lourds et en toxiques Tregraves forte teneur en DBO Biodeacutegradable ou non deacutegradabie
composeacutes organiques et mineacuteraux faibles teneurs en meacutetaux lourds et en toxiques Substances biodeacutegradables et non deacutegra-dables
surtout des matiegraveres organiques Biodeacuteshygradable
chaleur
composeacutes organiques et matiegraveres en susshypension surtout DBO eacuteleveacute Particuliegraveshyrement biodeacutegradables
composeacutes organiques et mineacuteraux En partie biodeacutegradable Quelques matiegraveres solides organiques en suspension
composeacutes organiques et mineacuteraux y compris des meacutetaux lourds des toxiques et des substances dangereuses Selon le proceacutedeacute certaines substances sont biodeacutegradables
composeacutes organiques biodeacutegradables et non biodeacutegradables surtout Nombreux toxiques et substances dangereuses
deacutechets organiques et mineacuteraux subsshytances nutritives sels de lessivage du sol substances biodeacutegradables ou non biodeacutegradables matiegraveres en suspenshysion
mers composeacutes organiques et mineacuteraux fortes charges en DBO substances nutritives pesticides matiegraveres en suspension en partie biodeacutegradables
composeacutes organiques et mineacuteraux matiegraveres en suspension en partie biodeacutegradables Eminemment variable selon lutilisation du sol
(tsiaducJUon du tableau 1 eyLtnaJut du Document 66OU561 )
bull bull bull bull bull
17 -
TABLEAU 2
NIVEAUX DE TRAITEMENT RECOMMANDES POUR LES EAUX USEES EPUREES
UTILISEES A LA RECHARGE DES NAPPES SOUTERRAINES
1
2
3
t
5
6
7
par eacutepandage superficiel
Veacuterification de linexistence de deacutecharges deffluent industriels toxiques dans les eaux useacutees utiliseacutees
Oxydation biologique normale (traitement secondaire)
Adsorption sur charbon actif (temps de contact 30 mn demande chimique doxygegravene reacutesiduelle moins de 5 mg1)
Epandage avec percolation de leffluent dans la zone aeacuterobie non satureacutee du sol non remanieacutee - profondeur minimale de la nappe 3 megravetres
- une semaine deacutepandage alterneacutee avec 2 semaines dassegravechement
Dilution par une quantiteacute eacutegale deau souterraine naturelle
Leau de recharge doit rester dans la nappe pendant un an avant decirctre extraite
La qualiteacute de leau souterraine doit ecirctre doit ecirctre reacuteguliegraverement surveilleacutee
l
2
3
A
5
6
7
8
9
10
11
12
ou par injection directe
Veacuterification de linexistence de deacutecharges deffluent industriels toxiques dans les eaux useacutees
Oxydation biologique normale (traitement secondaire)
Deacutesinfection correcte (chlorination)
Coagulation-floculation chimique
Deacutecantation
Filtration rapide sur sable
Adsorption sur charbon actif
Deacutemineacuteralisation par osmose inverse
Aeacuteration par aspersion pour leacutelimination des composeacutes organiques volatils
Dilution par une quantiteacute eacutegale deau souterraine naturelle
Leau de recharge doit rester dans la sapps pendant un an avant decirctre extraite
La qualiteacute de leau souterraine doit ecirctre recircguliegravereoent surveilleacutee
(acirc-x-ttalt du Document Ccedil 6501 )
bull bullbullbullbullbull
- 18 -
TABLEAU 3
PRINCIPALES INSTALLATIONS DE RECHARGES DE NAPPE SOUTERRAINES EN CALIFORNIE
UTILISANT LES EAUX USEES EPUREES
Nom de iumla station de reacutecupeacuteration
deaux useacutees San Joseacute Creek (Whittier)
Whittier Narrow
Water Factory 21 (Orange County)
Chino Basin (Ontario)
Palo Alto
Proceacutedeacutes de traitement =
Proceacutedeacutes de traitement
des eaux useacutees
Meacutethode de recharge des
eaux souterraines
Problegraveme agrave
reacutesoudre Deacutebit annuel reacutecupeacutereacute en millions de m-
DP BA CF FR Ch
DP BA CF FR Ch
DP BA CF FR AAeA ACA 01 Ch
DP LB
DPBACFFR Ch Ozonisation
Epandage superficiel
Epandage superficiel
Injection directe
Epandage superficiel
Injection directe
Deacutecantation primaire Boues activeacutees Coagulation floculation Filtration rapide Lits bacteacuteriens Adsoption sur charbon actif
Chloration Aeacuteration par aspersion pour leacutelimination de lamoniaque
DP BA CF FR LB
ACA Ch
AAeA
Reacutealimen-Cation de la nappe soushyterraine
Reacutealimentashytion de la nappe soushyterraine
Barriegravere contre linfiltrashytion deau marine (et reacutealimentashytion)
Reacutealimenta-tion de la nappe soutershyraine
Barriegravere contre linshyfiltration deaux marines
166
87
63
32
23
En ce qui concerne la station Water Factory 21 le traitement primaire et secondaire de leffluent a lieu preacutealablement a la station de traitement du Comteacute dOrange
(CxtAciut du Document Ccedil 6501 )
- 19 -
L I S T E B I B L I O G R A P H I Q U E
F 2028
F 2518
BIZE J BOURGUET L LEMOINE J Lalimentation artificielle des nappes souterraines Ed Masson amp Cie 1972 199 pages
HUISMAN L WOOD WE La filtration lente sur sable OMS Genegraveve 1975 133 pages
F 3469 Health aspects of wastewater recharge Water Information Center New-York 1978 240 pages
G 2264Bis
G 3459
La meacutecanique des fluides et lenvironnement - preacutevision et maicirctrise de la qualiteacute de leau et de lair 14egraveme Journeacutees de lHydraulique Paris Sept 1976 Question 4 les eaux souterraines 48 pages
DEVILLERS G Lalimentation artificielle des nappes souterraines - Exemple de la nappe de Croissy Journeacutees Information Eaux 1976 14 pages
G 3663
G 6212
G 6230
Plaquette de preacutesentation de linstallation de recharge artificielle de Croissy SLEE sd 16 pages
Wastewater reuse for groundwater recharge Symposium Office of Water Recycling Californie 1980 345 pages
Possibiliteacutes deacutepandage des eaux useacutees urbaines Rapport Agence RMC 1979 371 pages
G 6295 BRESSON G Injection dans le sous-sol des effluents traiteacutes agrave la station deacutepuration de la ville de St-Jean-de-Monts Rapport DDA Vendeacutee 1980 74 pages
G 6501 TAKASHI ASANO GHIRELLI R Reacuteutilisation des eaux useacutees pour la recharge des eaux souterraines et lirrigation agricole Confeacuterence OMS Alger 1980 p 1-15
G 7220 BIZE J Recharge artificielle des nappes PNUD Compte-rendu de missionraquo SeptmdashOct 1981 45 pages
bullbullbullbullbullbull
- 20 -
G 7221 Lameacutenagement dinfiltration des eaux useacutees de Port-Leucate Soc Ameacutenag Mixte dEquip et dAmeacutenag de lAude Novembre 1981 45 pages
6604561
6616815
CALLAHAN JT Recycling of fresh water - the management and protection of ground water Tireacute agrave part 16 pages
SCHMIDT CJ CLEMENTS EV SHELTON SP A survey of practices and reacutegulations for reuse of water by ground water recharge JAWWA 1978 70 ndeg 3 p 140-147
6623044
6625917
ASAN0 T GHIRELLI RP WASSERMANN KL Recharge de nappe par eaux useacutees eacutepureacutees JWPCF 1979 51 ndeg 9 24 pages
MARTIN F THEBAULT P Reacutealimentation de nappe par de leau de riviegravere traiteacutee Liaison Cortambert 1980 ndeg 10 p 31-36
6627873
6627956
MARTIN F THEBAULT P Reacutealimentation de nappe agrave lusine de Moulle (Dunkerque) Techniques Eau Assainissement 1981 ndeg 409 p 37-42
MARTIN F Flottation et traitement des boues Eau et Industrie 1981 ndeg 52 p 61-65
CASTANY G Conditions hydrogeacuteologiques de lalimentation artificielle des nappes deau souterraine BRGM 1970
- CHAPITRE I I -
H Y D R O G E O L O G I E
- 23 -
LEAU DANS LE SOL
Rappel de notion geacutenltpoundnaAgraveamp4 dhyccedilugraveiogeacuteologAgravee
La porositeacute la porositeacute dune roche est deacutefinie par le rapport du volume des vides au volume total de la roche
La figure 1 montre les divers types dinterstices et leur relation avec la texshyture du sol
FIGURE 1
Several types of interstices and the relation of rock texture to porosity (a) Well-sorted sedimentary deposit having high porosity (6) poorly sorted sedimentary deposit haviog low porosity (c) well-sorted sedimentary deposits consisting of fragments of rock that are themselve-s porous so that the deposit has a very high porosity (d) well-sorted sedimentary deposit whose porosity has been diminished by the deacuteposition of minerai matter in interstices (e) rock rendered porous by solution and () rock rendered porous by fraccuring (Front Meimer 1959)
(Extrait du Document h 204-5)
TABLEAU 1
REPRESENTATIVE POROSITY RANGES
FOR SELECTED ROCKS
Le- tableau 1 donne la valeur de la porositeacute pour diffeacuterentes roches
(ExtnaJjt du Document r 20+5)
Rocks
Clay Sand Gravel Sand and gravel Sandstone Shale Limestone
Porosity
45-55 35-40 30-40 20-35 10-20 1-10 1-10
- 24 -
TABLEAU 2
REPRESENTATIVE SPECIFIC YIELD
RANGES FOR SELECTED ROCKS
Rocks
Clay Sand Grave Sand and grave Sandstone Shale Limestone
Speacutecifie yield
1-10 10-30 15-30 15-25 5-15
05-5 05-5
Pour les mecircmes roches le tableau 2 donne la valeur de la porositeacute efficace deacutefinie comme la fraction de la porositeacute corresshypondant agrave la contenance en eau gravitaire
(Extrait du Document h 20k5 )
La permeacuteabiliteacute la permeacuteabiliteacute est laptitude dune roche agrave laisser passer iumleau sous leffet dun gradient de potentiel
Le tableau 3 donne la valeur de la permeacuteabiliteacute intrinsegraveque (ou permeacuteabiliteacute en petit) pour diverses roches (rappel 1 darcy = 0987 10-^ cm2)
TABLEAU 3
PERMEABILITE INTRINSEQUE DE DIVERS TYPES DE FORMATION
Type de formation
Roches meacutetamorphiques et plutoniques
Roches solides
Zones meacutetamorphiques et fortement fractureacutees
Sable agrave grains de grosseur moyenne
Limon (roche)
Calcaire dense riche en argile
Gregraves de grain moyen
Bregraveche calcaire grossiegravere partiellement cimenteacutee
Roche calcaire demeureacutee poreuse
Sables alluviaux (plaines littorales)
Alluvions dargile et de limon
Sables dunaires
Loess
Valeur du coefficient en
Proche de zeacutero
Proche de zeacutero
Plusieurs centaines de darcys
darcys
1000-30000 millidarcys
01 millidarcy
1 millidarcy
1-500 millidarcy
Plusieurs milliers de darcy
10-500 darcys
Moins de 1 darcy
Moins de 01 darcy
5mdash50 HarcvR
10-4 -1 darcy
(extrait du Document Ccedil 51351)
- 25 -
Remarque certaines roches denses telles que le calcaire ou le basalte ont une permeacuteabiliteacute en petit tregraves faible Cependant elles constituent dexcellents aquifegraveres lorsquelles sont fractureacutees leur permeacuteabiliteacute devenant alors imporshytante
c) La transmissiviteacute la transmissiviteacute est la grandeur mesurant laptitude dune couche de terrain permeacuteable agrave transmettre conduire leau La transmissiviteacute est deacutefinie comme le produit de la permeacuteabiliteacute par leacutepaisshyseur de la couche aquifegravere en un point consideacutereacute
d) Le coefficient demmagasinement ce coefficient est deacutefini par le rapport entre la hauteur de la tranche deau immeacutediatement libeacuterable par la roche aquifegravere sous leffet dune deacutepression et la hauteur dabaissement correspondant du niveau pieacutezomeacutetrique
Le darcy est une uniteacute de surface deacutefinie par
1 darcy = 0987 10 ~8 cm2
1 centipoise cm3s 1 cm2
et 1 darcy 1 atmosphegraverecm
2) ReacutepanAcircJjtlon de leau darvi le IO-L
Leau infiltreacutee agrave la surface du sol circule de haut en bas jusquagrave rencontrer une surface impermeacuteable Elle constitue alors une nappe deau dont le niveau supeacuterieur est appeleacute niveau pieacutezomeacutetrique ou encore surface hydrostatique
La figure 2 scheacutematise leacutetat deacutequishylibre vertical de leau dans le sol
FIGURE 2
NAPPE PHREATIQUE
lExtAaJJi du Documervt h 2189)
La nappe deau ainsi deacutefinie peut ecirctre
soit libre ou percheacutee (notamment en cas de la preacutesence dune lentille dargile dans le sol)(voir figure 3)
soit captive encore appeleacutee arteacutesienne (voir figure 4)
SurfocA |
s l
bull l
lt
bull - bull bull bull bull bull
bull bull laquo bull laquo bull bull 5^ Icirc v bull
urfoc fiy4ro)tcitkivraquo
bull EayxpHrrltliqiraquo4laquo - J
bull bull raquo bull bull bull bull bull bull
bull bull bull bull bull bull bull bull bull
Couche imptfweacutecbi
Zooraquo divcpctmmpirotiocraquo
Zonraquo draquo rrltntron
I
Francraquo dgt cnpidarltv
Nappraquo aquiflaquorr
- 26 -
FIGURE 3
NAPPE LIBRE ET NAPPE PERCHEE
TgtraquoL bullbullbull-bull j^zzsz^-r =i-^^gt^ bull bull V
bullbullbull bullbull-bulllaquoiiii ^iumlrtW-----1---1--V- bull bull bull ^N
bullbullVbull^gt^^^bullCvi^bullrSbullibull^V^^bullbullbullbullvbull V^72
^
(Extrait du Document h 2189)
FIGURE 4
FORAGE DANS UNE NAPPE ARTESIENNE
fl) Eaux jaillissantes - f2) et 13) Puits agrave eaux remontantes (en hachures les couches impermeacuteables)
(SXampKLUL du Document h 2k15)
- 27 -
Remarque un cas particulier est celui dune nappe phreacuteatique cocirctiegravere Leau saleacutee eacutetant plus dense que leau douce il se creacutee un biseau deau douce comme le montre la figure 5 Par un pompage excessif dans la nappe deau douce on engendre une avanceacutee des eaux saleacutees vers linteacuterieur des terres Cette progresshysion peut entraicircner une deacuteteacuterioration irreacutemeacutediable de laquifegravere Une recharge artificielle dans la zone littorale permet de combattre ce pheacutenomegravene
FIGURE 5
CxtnaLt du Document Ccedil 513^1)
3) Btlan dune nappe
Pour pouvoir juger de lopportuniteacute dune reshycharge artificielle il est important de pouvoir quantifier les entreacutees et les sorties deau dans la nappe consideacutereacutee (voir figure 6) sur une peacuteriode de temps donneacutee On peut alors eacutetablir le bilan hydrique de la couche aquifegravere et suishyvant lobjectif viseacute (reacuteeacutequilibrage de la nappe ou bien stockage) quantifier lopeacuteration de recharge
(CxtnaiJ du Document ucirc 580)
(S)
laquo o a a lt
c
z a ta Q
FIGURE 6
SCHEMA DES ELEMENTS PRINCIPAUX DU BILAN DE
LA COUCHE AQUIFERE
APPORTS
X gui lt tj
3 -
PRECIPITATION P
INFILTRATION
EFFICACE
APPORTS DES EAUX
SOUTERRAINES
APPORTS CES EAUX
OE SURFACE
RESTITUTIONS
INFILTRATION
EAUX DE SURFACE
EVAPOTRANSPIRATION
REacuteELLE
VARIATION CE LA RIcircSSRVH
EN EAUX SOUTERRAINES dW
(INVERSEMENT
OE LA C0UCH4 AOgtIIFecircRE
ECOULEMENT
EN SURFACE
PREacuteLEgraveVEMENTS
EXPLOITATION EacuteMERGENCES DES
EAIU SOUTERRAINES
D E P E N S E S
Iw+ lccedil+ l r qwgtqs = E + R + ^nt + CcedileQs +Qwraquoplusmn dw
- 28 -
U) CaiacJeacuteAAgraveyiatLon deA urtLteacuteA geacuteologiques avoiable^ pouA la iechaiae aAixfJ-CxeAXe de nappe
a) Nature cles_terrains
Les terrains destineacutes agrave la recharge artificielle doivent avoir une permeacuteabiliteacute suffisante (10~2 agrave 10-^ ms) En fait cest la valeur de la transmissiviteacute qui intervient et par lagrave la puissance ou encore leacutepaisseur de la couche aquifegravere (F 2028)=
Suite agrave de nombreuses expeacuteriences il apparait que les formations aquifegraveres favorables pour une recharge artificielle sont les roches carbonateacutees karsshytiques iumles basaltes (notamment lorsquils sont fissureacutes) les sables les allu-vions
b) Dimensions de l^aquifegravere
Ce sont les limites geacuteologiques et hydrauliques du reacuteservoir que constitue 1aquifegravere qui deacuteterminent sa structure Les nappes sont limiteacutees nous lavons vu dans leur partie infeacuterieure par une couche impermeacuteable de terrain ou encore par un fluide plus dense que leau du gisement
Quand la nappe est libre cest la surface hydrostatique qui la limite dans sa partie supeacuterieure
Quand la nappe est captive cest la couche impermeacuteable ou toit sous laquelle elle est emprisonneacutee qui constitue sa limite supeacuterieure
Remarque lorsque 1aquifegravere est profond cest alors les limites lateacuterales qui pour des raisons eacuteconomiques deacuteterminent les possibiliteacutes de stockage de 1aquishyfegravere consideacutereacute
La figure 7 donne des exemples de formations aquifegraveres favorables au stockage
Les structures hydrogeacuteologiques les plus favorables agrave la mise en oeuvre dopeacuterashytions de recharge artificielle sont les massifs de roches carbonateacutees karstiques ou fissureacutes les plaines alluviales les dunes littorales et les deltas les basshysins hydrogeacuteologiques et enfin les zones ougrave la surface pieacutezomeacutetrique est deacuteprimeacutee par surexploitation
Cependant on peut faire les remarques suivantes
mdash les massifs de roches carbonateacutees karstiques peuvent en geacuteneacuteral absorber beaushycoup deau mais cette eau est rapidement rejeteacutee par des grosses sources Le stockage deau ne pourra donc se faire que dans les parties profondes
- les plaines alluviales constituent des lieux privileacutegieacutes pour la mise en oeuvre de recharge artificielle mais le stockage y est en geacuteneacuteral limiteacute du fait de la position eacuteleveacutee des niveaux deacutequilibre pieacutezomeacutetrique quand les eaux dalimenshytation sont abondantes
Suivant le climat les sites de recharge artificielle peuvent ecirctre diffeacuterents ainsi
en reacutegion agrave climat tempeacutereacute et humide on choisira
- les alluvions anciennes - les lits fossiles enfouis
- 29 -
- les cocircnes deacuteboulis
- les alluvions interconnecteacutees des valleacutees principales et de leurs affluents
en reacutegion aride on choisira
- les deacutepocircts alluviaux reacutecents - les dunes cocirctiegraveres - les zones deltaiumlques
en reacutegion tropicale des roches qui eacutetaient compactes agrave lorigine ont pu sous laction des agents atmospheacuteriques ecirctre alteacutereacutees sur une certaine eacutepaisseur (par exemple les graniteacutes deviennent des lateacuterites) Si cette couche alteacutereacutee est sufshyfisamment eacutepaisse elle consiste alors un terrain favorable agrave la mise en oeuvre dune opeacuteration de recharge artificielle
FIGURE 7
EXEMPLES DE COUCHES AQUIFERES AYANT UN POTENTIEL
DEMMAGASINEMENT IMPORTANT
j Couche l i b r e sans reacuteserve constante mais alimenteacutee par un cours deau
B formations massives ayant des sources l e long de l e u r s l im i t e s
(Extrait du Document Ccedil 513^1) bull bull bull bull raquo bull
- 30 -
B - PHYSIQUE DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
1 ) Ccedila de baA4irvj difijlLUyicutLon (G 5920)
Le systegraveme hydraulique que constitue une opeacuteration de recharge par bassin se deacutecompose en deux parties distinctes
- linfiltration proprement dite agrave travers la partie non satureacutee du sol cest le domaine des eacutecoulements verticaux (I sur la figure 8)
- le transfert de leau dans la zone satureacutee de laquifegravere cest le domaine des eacutecoulements horizontaux (II sur la figure 8)
FIGURE 8
EXEMPLE DE DISPOSITIF DINFILTRATION
NIVEAU I
NIVEAU II
^ ^ raquoraquo S SSS^N S^ ^ V-sgtsgtSSSilHgts
(dxfrialt du Document Ccedil 5920)
NB si la capaciteacute de transfert de laquifegravere est insuffisante la nappe se gonfle jusquagrave remonter agrave la surface stoppant ainsi toute infiltration (G 5S20 G 7221)
Pour une recharge artificielle par bassin dinfiltration les terrains ayant une texture sableuse ou sablo-limoneuse ou encore limono-sableuse conviennent bien Linfiltration agrave travers la couche non satureacutee du terrain jouant un rocircle eacutepura-teur important une texture trop grossiegravere nest pas agrave recommander le chemineshyment est alors trop rapide empecircchant les reacuteactions chimiques et biologiques de se produire complegravetement (G 6230)
- 31 -
2) CQA deA pultyj dinjecJugraveon
Le systegraveme hydraulique dans le cas dune recharge par injection est reacuteduit au transfert du volume deau injecteacutee (voir figure S)
FIGURE 9
RADIAL FLOW FROM RECHARGE WELLS PENETRATING (a) CONFINED
AND (b) UNCONTINED AQUIFERS
Li y Ground surface
k^^x^xmiampxvA VteampraquoraquoV4iuml^^ti^K
Fiezometric surface bullgt
y ^ i ^ ^ - ^ y gt f t ^ ^ ^ 0 g y ^ -
Conflned aquifer
mltpoundzmpoundmzMMmg
te)
Qr
Unconfinsd bull-aquifer
S Ground suiface
^^^m^smMm^rrm^^micirc^mmmm^i
Vate Ublaquolaquo
S^SS5^SS^S3laquo^2ggSSSSraquo^wS5^SS3S
(poundxampiaLt du Document t 275)
Les deacutebits dinjection sont limiteacutes par les caracteacuteristiques physiques de laqui-fegravere En effet au voisinage du puits la vitesse deacutecoulement des eaux soutershyraines ne doit pas deacutepasser la valeur au-delagrave de laquelle elles provoqueraient une eacuterosion du terrain Pour les nappes captives cette eacuterosion peut entraicircner leacutecroulement du toicirct (G 51341)
- 32 -
Pour une recharge par injection les calcaires notamment lorsquils sont profonshydeacutement enfouis sont favorables
C -MEacuteTHODES DINVESTIGATION DES PARAMEgraveTRES DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
ARTIFICIELLE
(B 580 G 51341 6619100 G 5191 G 6212)
1) ftasiivie de la conduativlteacute hycOiaLUAque ou peAmeacuteabLLLteacute au lt4erui de Ocuicy (eacutecouleshyment s a t u i eacute
Il sagit dune mesure classique qui peut ecirctre mise en oeuvre par diffeacuterentes meacutethodes
a) essai de pompage linterpreacutetation des variations du niveau de la nappe en foncshytion du temps pendant une opeacuteration de pompage permet de deacuteduire la valeur de la permeacuteabiliteacute de laquifegravere
b) Essais geacuteophysiques le principe de ces meacutethodes est deacutetudier certaines caracshyteacuteristiques pTiysiques dun terrain et de les interpreacuteter afin dobtenir diffeacuteshyrents renseignements sur le sol Principalement on utilise les meacutethodes geacuteophysiques suivantes
- meacutethode des reacutesistiviteacutes comme son nom lindique cest une meacutethode eacutelectrique destineacutee agrave connaicirctre la reacutesistiviteacute des terrains concerneacutes
- meacutethode de sismique-reacutefraction cette meacutethode consiste en le calcul des vitesses de propagation dondes de choc dans le sol
c) Essais eh laboratoire on mesure directement la permeacuteabiliteacute sur un eacutechantillon de sol obtenu par carottage agrave laide dappareils speacuteciaux (permeacuteamegravetres par exemple)
2) fteAime de ta conducJJLvLteacute kydnauUque verticale (ecouJemerut non statuieacute)
Il nexiste pas de meacutethode parfaite pour calculer ce paramegravetre Citons tout de mecircme la meacutethode de Weeks dont le principe est une eacutetude de la pression de lair contenu dans la zone non satureacutee du terrain Quoique sujette agrave erreur cette meacutethode est malgreacute tout la plus preacutecise actuellement (G 5191 G 6212)
3) MeAwie de JJOL tAarvmJui4LvJjLeacute et du coefifJicAeruL demmaaaAuiement
Ces mesures se deacuteduisent des reacutesultats des essais de pompages (cf la)
4 DugravenenALorui et 4poundnuctuuie de taquLfLegravejie
La mesure de ces diffeacuterents paramegravetres peut ecirctre mise en oeuvre par des meacutethodes geacuteophysiques classiques telles que la meacutethode des reacutesistiviteacutes ou de sismique-
- 33 -
reacutefraction ou encore par des meacutethodes plus sophistiqueacutees utilisant les proprieacuteshyteacutes radioactives des constituants du sol citons pour meacutemoire la meacutethode dactivation des neutrons et celle de la spectromeacutetrie aux rayons gamma
5) Etude de -leacutecoulement
Les meacutethodes deacutetude des eacutecoulements souterrains ont longtemps eacuteteacute dordre physishyque avant de devenir plus reacutecemment aussi dordre numeacuterique gracircce au deacutevelopshypement de linformatique
a) Meacutethodes physiques
- Utilisation de traceurs les traceurs sont en fait des substances polluantes dorigines physique chimique ou radioactive que lon introduit dans les eaux de recharge et qui vont suivre sans les perturber les eacutecoulements souterrains En les suivant on pourra obtenir des indications sur la direction et le deacutebit des eacutecoulements Parmi les nombreux traceurs utiliseacutes on peut citer agrave titre dexemple la tempeacuterature (6617781) la levure de boulanger (6619100) le tritium (6604550)
- Utilisation de modegraveles reacuteduits en respectant des regravegles de similitude bien preacuteshycises on peut construire des modegraveles reacuteduits deacutecoulement souterrain donnant des reacutesultats acceptables (F 2028 G 4944)
- Utilisation de modegraveles analogiques physiques le principe de ces meacutethodes est de remplacer les paramegravetres de leacutecoulement par dautres paramegravetres physiques veacuterifiant des eacutequations analogues aux eacutequations de leacutecoulement On fait alors les mesures neacutecessaires sur ce modegravele et lon transfert les reacutesultats obtenus au problegraveme reacuteel Citons agrave titre dexemple les modegraveles analogiques eacutelectriques qui ont donneacute de bons reacutesultats(G 2729 F 2045)
b) Meacutethodes numeacuteriques
Les progregraves de linformatique permettent aujourdhui la reacutesolution directe de toutes sortes de problegravemes physiques et en particulier les problegravemes deacutecoulement souterrain (G 4944 G 51341 G 2264 bis F 2045 G 4329 F 3918)
D - POUVOIR EacutePURATEUR DU SOL
Le passage des eaux de recharge agrave travers le milieu poreux que constitue le sol deacuteclenche au sein de celui-ci diverses reacuteactions de caractegravere physique chimique ou biologique Ces reacuteactions deacuteterminent la capaciteacute de reacutetention des contamishynants par le sol Nous ne citerons que quelques cas de reacutetention
1) ReacutetervLLon deA raatJeAeyi en AUApenyjLon
Le premier processus qui intervient est la filtration les particules de dimenshysions supeacuterieures aux pores du sol sont rapidement stoppeacutees Cest ensuite
- 34 -
laction combineacutee de linterception des particules des forces dinertie du pheacutenomegravene de seacutedimentation et de diffusion qui assure la reacutetention des particules les plus fines
Ces processus entraicircnent la constitution dune couche colmatante qui freine le cheminement de leau dans leacute sol
Lefficaciteacute de leacutelimination des matiegraveres en suspension croicirct avec la distance parcourue De nombreuses eacutetudes en milieux non fissureacutes ont montreacute leacutelimination totale de la turbiditeacute apregraves seulement quelques megravetres de trajet des eaux dans le sol
2) HeacuteAgraveLeniugrave-on deA geAmeA pathogknesi
Les eaux notamment les eaux useacutees dorigine urbaine contiennent des germes pathogegravenes que les traitements en station neacuteliminent que partiellement Il est donc important pour des raisons sanitaires eacutevidentes deacutetudier la reacutetention des germes pathogegravenes dans le sol
Le meacutecanisme de 1eacutepuration des germes pathogegravenes par le sol est double
- tout dabord une reacutetention des germes par filtration ou adsorption dans le sol
- puis un deacutepeacuterissement i
Lefficaciteacute de leacutelimination des germes pathogegravenes par les sols est fonction de leur survie de la capaciteacute de reacutetention du sol
a) Survie des germes pathogegravenes le tableau 4 nous en donne des exemples
TABLEAU 4
Entamoeba histolytica
Oeufs dAscaris
Salmonella
Coliformes feacutecaux
Entero vicircrus
Survie dans le sol
8 jours
6 ans
9 mois
6 mois
12 jours
Source
DUNLOP (1968)
POUND et CRITES (1973)
VAN DONSEL et al (1967)
EDKONDS (1976)
DUNLOP (1968)
(ExticiLt du Document Ccedil 5920)
- 35 -
b) capaciteacute de reacutetention du sol elle est elle-mecircme fonction du climat de la nature du sol de la nature des microorganismes
- Climat (G 6212)
la tempeacuterature la survie des pathogegravenes est grandement prolongeacutee aux basses tempeacuteratures
la pluviomeacutetrie lhumiditeacute du sol favorise la survie des germes pathogegravenes
- Nature des sols (G 5920)
les terrains fissureacutes doivent ecirctre consideacutereacutes avec beaucoup de preacutecautions car de nombreuses expeacuteriences ont donneacute des reacutesultats totalement diffeacuterents
les sols granulaires sont en geacuteneacuteral de bon eacutepurateurs Cependant la capaciteacute de reacutetention des germes pathogegravenes est lieacutee agrave leacutecoulement au sein du sol Ainsi la reacutetention en milieu non satureacute est tregraves supeacuterieure agrave celle en milieu satureacute
- Nature des microorganismes nous distinguerons les bacteacuteries et les virus
Le tableau 5 reacutesume les facteurs geacuteneacuteraux qui conditionnent le cheminement des virus et des bacteacuteries dans le sol
TABLEAU 5
FACTORS THAT INFLUENCE THE MOVEMENT OF VIRUSES AND BACTERIA IN SOIL
1 Rainfall bull 2 pH I 3 Soil composition j h Flow rate 5 Soluble organics I 6 Cations bull 7 Adsorptiumlon characteristics of the virus and bacteriumla |
(Sxtnltxut du Document Ccedil 6212)
De nombreuses eacutetudes ont montreacute que
- les bacteacuteries sont eacutelimineacutees par filtration et adsorption dans les premiers deacutecishymegravetres du sol Leur cheminement vertical (en non satureacute) ne deacutepasse pas 2 agrave 3 m Par contre leur cheminement horizontal (en satureacute) peut atteindre 10 m
- les virus plus petits sont eacutelimineacutes principalement par adsorption dans les preshymiers centimegravetres du sol comme le montre la figure 10 pour trois virus diffeacuterents
bullbullbullbullbull
- 36 -
FIGURE 10
ADSORPTION OF DIFFERENT ENTEROVIRUSES BY A SOIL COLUMN
001 n U
mdash 40 e o i 80 1mdash CL LU
deg 120
160 J
mdash
VIRUSES 01
1
REMAINING ) 1 10 100
l ^ ^ f S p ^ ^
1
bull POLIO OECHO 1
AECHO 29
(Extrait du Document Ccedil 6212)
31 6-LugraveriLncution du cxjuibone oyjganique
Sous lappellation carbone organique sont regroupeacutees la DCO (demande chimique en oxygegravene) et la DBOf- (demande biologique en oxygegravene agrave 5 jours)
Leacutelimination du carbone organique ne peut se faire quen conditions aeacuterobies donc dans la tranche non satureacutee du sol Ainsi les eaux de recharge destineacutees agrave linjection doivent subir une oxydation biologique en station avant injection
- 37 -
De nombreuses eacutetudes ont montreacute que la DBO dune eau eacutepureacutee par passage agrave travers un sol convenablement aeacutereacute est quasiment nulle (G 6230 G 5920)
U) Reacutetention deA eacuteleacutements Viace^i N
Ils sont ainsi appeleacutes car leur concentration dans les eaux reacutesiduaires est geacuteneacuteshyralement faible Cette appellation regroupe des eacuteleacutements tels que les meacutetaux lourds le bore le fluor etc
Les eacuteleacutements traces preacutesents dans les eaux de recharge peuvent soit saccumushyler dansle sol soit rester dans leau eacutepureacutee (6619645)
La reacutetention dun eacuteleacutement trace deacutepend de sa nature ainsi que de la composition du sol (G 6230) Ainsi on peut souligner limportance des argiles dans ladsorp-tion des eacuteleacutements traces (G 6212) De mecircme la valeur du pH du sol conditionne la solubiliteacute des corps complexes creacuteeacutes et par lagrave leur mobiliteacute (G 5920)
- en sol calcaire ou crayeux (pH gt 8) la grosse majoriteacute des eacuteleacutements traces est immobiliseacutee
- en sol acide (pH ^ 7) laugmentation de la solubiliteacute entraicircne une migration des eacuteleacutements vers la nappe
On recommande donc deacuteviter les sols ayant un pH infeacuterieur agrave 65
5) Reacutetention CLQA -4eAgraveA ^oAgraveubteA
On a constateacute par des expeacuteriences in situ que les reacuteactions chimiques portant sur les ions mineacuteraux ordinaires de leau (Ca Mg Na) seacutequilibrent peu de temps apregraves le deacutebut de lalimentation artificielle (G 6501) Cependant une teneur trop eacuteleveacutee en sodium (Na) par exemple par rapport au calcium (Ca) et au magneacuteshysium (Mg) peut entraicircner une deacutegradation de la structure du sol et ainsi entraver linfiltration
Une importante concentration en sels solubles de leffluent peut se corriger par une dilution notamment par lintermeacutediaire des preacutecipitations (G 6230) En pays aride une deacutemineacuteralisation preacutealable peut simposer
6) Reacutetention de lazote
La quantiteacute dazote total ameneacutee par les effluents de recharge est souvent supeacuteshyrieure agrave la quantiteacute qui peut ecirctre exporteacutee par les cultures Il faut doncsous risque de pollution de la nappe opeacuterer une deacutenitrification dans le sol Ceci impose dapporter agrave la fois des nitrates et du carbone dans un milieu anaeacuterobie
La deacutenitrification maximum est lieacutee agrave la peacuteriode de submersion des bassins ainsi quagrave la quantiteacute des effluents infiltreacutes Ces deux facteurs deacutependent eux-mecircmes des paramegravetres suivants
- capaciteacute deacutechange du sol - pourcentage dammonium eacutechangeable - teneur en azote de 1effluent
bull bull bull bull bull
- 38 -
- taux de diffusion de loxygegravene dans le sol au cours de la dessication des bassins - tempeacuterature
On a constateacute une augmentation exponentielle de leacutelimination de lazote avec une diminution de la charge (G 6230)
En conclusion on peut simplement dire quil est neacutecessaire deffectuer de nomshybreux essais in situ afin de deacuteterminer la peacuteriodiciteacute des submersions-disseacuteca-tions optimales donnant une eacutelimination maximale de lazote total
71 deacutetention du pho-ophoie
Comme dans le cas de lazote le phosphore ameneacute par les eaux de recharge est tregraves supeacuterieur agrave la quantiteacute exportable par la veacutegeacutetation
Le seul meacutecanisme rentrant en jeu dans leacutelimination du phosphore est sa preacutecipishytation
Des eacutetudes ont montreacute que 90 du phosphore peut ecirctre eacutelimineacute apregraves un parcours de 100 m dans le sol Cependant pour un sol contenant peu de cations et ayant un pH acide le phosphore est tregraves mobile il est alors neacutecessaire deffectuer sa preacutecipitation preacutealablement en station avant linfiltration (G 6230)
Lefficaciteacute de la reacutetention du phosphore diminue comme dans le cas de lazote avec laugmentation des doses dinfiltration
8) Exemples) - Compcuiaision deA 4UAterneA de Lechcmge cuitlp-cJ-ette (ptibUi dbullinjection et baAAUiA dinp-AiMatioal
Les tableaux 6 et 7 reacutesument sur deux cas particuliers de recharge artificielle (lune par injection lautre par infiltration dans un bassin) leacutevolution des contaminants par passage de leau dans le sol en fonction de la distance de parcours
TABLEAU 6
Waler Quality of Percofaie at Whlttieacuter Narrows Test BasinmdashConcentration mgl
Conslitutent Constituent That Did Not Changa
Sodium Nraquo Sulate SO Chloride CI PH
Comtitucnts That Increaxd Calcium Ca Magneacutesium Mg Bicarbonate HCOa Nitrate N O T D S Hardneu total (as CaCO)
Comtituentraquo That Decreascd Potalaquoiurn K Ammonium N H Phosphate PO COO
Surface
152 164 126
802
laquo08 199
385 440
1011 234
145 40
54 393
2 f t
120 160 134
769
132 209
369 440
994 411
130 0 060
104
4 f t
142 164 131
787
127 194
336 104
10S0 393
154 0
100 97
6 f t
140 161 130
784
139 179
395 842
108raquo 422
126 0 0 3 0
170
Eft
138 168 126
778
158 301
487 880
1200 520
51 0 02
146
bullMcMcHiiu F C amp MCKEE J E Report of Research on Wastewater Reacuteclamation at Whittier Narreraquoraquo Pr-pand fer Rcioorccj Agency of Califomia State Wtr QC Bd Sacramento Calif (Sep 1965)
(Extrait du Document 6603313)
- 39 -
TABLEAU 7
Yater-Quality Changes al Orange County Coastal Sarrier Project Injection Wellmdashaig1
Constituent
Constituent That Did Nol Changa bull Chtorides
SuUato Magnewura Borna Nitrate Ocor threshold odor numberf Sodiusi
CoiMiituenuThat Increased Calcium Volatilraquo solids Bicarbonate Hardncu total T D S
ConstltuentsThat Cecreased Potassium Organif nitrogen Ammonium nitrogen Carbon dioxido
con Color
bull B U E raquo D C amp VesHEK G M sources Bull 75 (Oct 1971)
f T O N unitraquo
Injection Water
272 430
30 1
OJS 40
251
98 100 213 368
1220
30 1
19 69 5 15
Native Grottnd
Water
12 40
7 01 0 0
35
40 0
185
233
3 0 0 2 0 0
Distance From Injection Wellmdashft
100
293 405
31 1 0J
40 239
156 65
317 517
1330
22 0 134 30 27 13
245
288 445
28 1 OJS
40 243
164 125 293 385
1325
21 11 77
30 25
8
545
261 430
32 08 0 J
40 207
200 170 317 631
1290
9 0 00
10 22 i
0
Rcclaimed Waste Water lot Ground Water Recharge Wtr Fe-
1
(ExtnaLt du Document 6603313)
9) CoacAgravewiLon
Leacutepuration des eaux de recharge par les sols granulaires ayant une tranche non satureacutee est excellente ils permettent une eacutelimination importante des pollutions organiques phosphoreacutees et bacteacuteriologiques ainsi quune diminution de 30 agrave 40 de la pollution azoteacutee (G 7221 Doc Geacutenie Rural Dec 1977 voir page suivante)
La recharge artificielle par des bassins dinfiltration est un moyen deacutepuration des eaux en soi
La recharge artificielle par injection demande des eaux reacutepondant agrave des critegraveres aussi stricts que ceux dune eau potable La recharge par injection demande donc linstallation dune uniteacute de traitement agrave part ce qui peut mettre en balance la rentabiliteacute de lopeacuteration de recharge toute entiegravere
bullbullbullbullbullbull
- 40 -
FIGURE 11
PRESENTATION SCHEMATIQUE DU ROLE EPURATEUR DU SOL
oltra2r g g o n t e g d Wvdy bull-bull z-
amp ^ v
mf-
A S S I M I L A T I O N PAR L A
V E G E T A T I O N
f au -bull Selraquo Mineacuteraux N P K cfc-
gt-$[ FILTRATION Xamp^^^iumlacircdZl Arrecirct elt3 Germes Satfioocna
bull
bull - - bull lt bull ^ Jk y rCOa
- -- )rpoundsjkbull - - v v k - mdash O O
RETENTION
E A U
e t
MATIERES DfSSOUTES
Heoradalicircon des natiegraveres On
(action acs s rT coarr jomvno
DT
P E R C O L A T I O N
o o
O o tgt o I
jStocffaqe Jes Eleacutement fini
(oJaorplion - mSOiulraquoilaafi
e s a V o o c
des ionraquo
Jhort^ort sap bull Jtieumla numifOx
lone de
prospection
racine^
^ 7 M c a t ^ xmP 3faltlaquo
M yccedilou ctltfuirerc
Na+CaV Nps~ Cl~S0f DifmrjenS
Fer
itxtAaAJi du CcedileacuteruLe liiuiaAgrave Nov-Deacutec 7977)
1 bull bull bull
- 41 -
E - CONCLUSIONS GEacuteNEacuteRALES
Dapregraves ce que nous venons de voir un sol ideacuteal pour la mise en oeuvre dune recharge artificielle aurait (F 3469)
1) des taux dinfiltration et de transmission eacuteleveacutes
2) au-dessus de lui un sol sans argile ou autres substances reacuteduisant linfiltrashytion
3) pas dargiles gonflantes ou contractantes qui creacuteent des fissures en seacutechant et permettent ainsi agrave leau de circuler rapidement pendant les premiegraveres phases de la recharge
4) suffisamment dargiles pour pouvoir adsorber les eacuteleacutements traces et les oligoshyeacuteleacutements et pour permettre aux microorganismes du sol de deacutecomposer les eacuteleacuteshyments organiques
5) du carbone pour favoriser une rapide deacutenitrification et pour supporter une popushylation microbienne active combattant les germes pathogegravenes et enfin pour favoshyriser une deacutecomposition rapide des substances organiques introduites
Il est clair que certaines de ces propositions sont contradictoires Une opeacuterashytion de recharge artificielle est donc le reacutesultat dun compromis entre la capashyciteacute dinfiltration du sol et sa capaciteacute deacutepuration
- 43 -
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- CHAPITRE III -
DISPOSITIFS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE
NAPPE SOUTERRAINE
- 49 -
Pour la mise en oeuvre dune alimentation artificielle de nappe souterraine on distingue principalement les dispositifs dinfiltration et les dispositifs dinjection Ces deux types fondamentaux de dispositifs se diffeacuterencient nous allons le voir aussi bien par leur fonctionnement que par leur technologie et leur gestion
A - D I S P O S I T I F S D INFILTRATION
I - CONDITIONS GENERALES DUTILISATION
Les dispositifs dinfiltration sont utiliseacutes pour alimenter les nappes libres ou surmonteacutees dune eacutepaisseur de terrain impermeacuteable assez petite pour que lon puisse la deacutecaper
Il sagit essentiellement de bassins dinfiltration mais aussi de canaux fosseacutes fosses lits de cours deau ameacutenageacutes zones deacutepandage souterrain puits filshytrants
Ce sont en geacuteneacuteral des dispositifs de surface exception faite pour les disposishytifs deacutepandage souterrain par reacuteseau de drains
II - PRINCIPE GENERAL DE FONCTIONNEMENT CAS DUN BASSIN
1 ) fLoceA^uA cjomplampt de X infLLugravebiatLon provoqueacutee (F 2028)
Placcedilons nous dans le cas dun bassin dinfiltration que lon remplit
Lavanceacutee du front humide peut ecirctre deacutecomposeacutee en trois phases comme le montre la figure 1
FIGURE 1
SCHEMA DES TROIS PHASES DE LINFILTRATION PROVOQUEE
(poundxtLltzugravet du document 2028 )
- 50 -
1egravere phase avanceacutee du front humide vers la nappe
2egraveme phase eacutecoulement mixte (verticalement en milieu non satureacute horizontaleshyment en milieu satureacute)
3egraveme phase eacutecoulement en milieu satureacute aussi bien verticalement que horizonshytalement
2) AppaKJjtLon dune couche co-bnaiante agrave ta AwifLace du -ocircot pendant la jubmesiAton
Mis agrave part le cas ougrave lon utilise une eau tregraves pure et neutre vis-agrave-vis des consshytituants chimiques et biologiques du sol lexistence dans leau de recharge de toutes sortes dimpureteacutes entraicircne au contact de leau avec le sol des reacuteactions dorigine physique chimique et biologique
Le reacutesultat de ces diffeacuterentes reacuteactions est lapparition dune couche colmatante qui se comporte vis-agrave-vis de linfiltration comme une couche peu permeacuteable (parshytie C sur la figure 2)
FIGURE 2
EVOLUTION DE LINFILTRATION DANS UN BASSIN EN CAS DE SUBMERSION
PROLONGEE AVEC DES EAUX PEU COLMATANTES
Q (mj)
09-
0 8
07-
n fi_
n ccedil U 3
UJ 0
a
1
a
b
c
c
b
c
N d
2 3 4 5 6
= gonflement des colloiumldes du sol
= dissolut ion des bulles d a i r
= formation du voile bacteacuterien
1 = asphyxie du fond du bassin
i
mois
(Extrait du Document Ccedil 5920)
51 -
Si lon se place dans le cas ougrave la profondeur de laquifegravere ainsi que sa trans-missiviteacute sont suffisantes cest alors leacutecoulement mixte (phase ndeg2 dans le scheacutema preacuteceacutedent) qui constitue le reacutegime permanent deacutecoulement des eaux sous le bassin
Cest donc lexistence du pheacutenomegravene de colmatage du fond du bassin qui permet agrave leacutecoulement vertical en milieu non satureacute de se poursuivre
Nous deacutetaillerons le processus de colmatage plus loin On peut cependant deacutejagrave noter en observant- la figure 2 que le colmatage eacutevolue avec le temps et peut devenir intoleacuterable vis-agrave-vis du taux dinfiltration rechercheacute une vidange du bassin et une reacutenovation du sol constituant son fond simposent alors
La figure 3 donne une scheacutematisation de leacutecoulement de leau dans le sol avec existence dune couche colmatante agrave la surface
FIGURE 3
~~L
Eau
Colmatage ( 2 agrave 3 c m )
h = 1 m eacutepaisseur deau
t (succion)
4
S
JI7777777T777T77777m77777r
eacutecoulement vertical en milieu sature
eacutecoulement vprtica en milieu I non sature
eacutecoulement horizontal en milieu
satureacute (nappe)
IExtnaJjt du Document Ccedil 7220)
bull bull laquo bull
52 -
III - LES DISPOSITIFS DINFILTRATION
1 ) LeA ba^4inA dirLfJJjtAatiorL
a) Principe il peut sagir dune excavation faite dans le sol et pouvant avoir des origines diverses (anciennes carriegraveres par exemple) ou bien dun ouvrage de geacutenie civil comportant la construction de berges Le bassin ainsi formeacute reccediloit une certaine quantiteacute deau qui sous leffet de la charge hydraulique va peacuteneacuteshytrer dans le sol
La figure 4 donne un scheacutema densemble dune installation utilisant des bassins d infiltration
FIGURE 4
Ci) LoVe pump
( 2 ) Flocculanl-injection sysK
(3) Settling basi
Ccedil ) Clear-wafer pickup
(5) Sprecding basins
I d e a l i z e d S p r e a c s n g -Bas in I n s t a l l a t i o n W i t h V a t e r - icirc n i a k e Syste
(Lake Pump and C i e a r - W a t s r P ickup ]
F l o c c u l a n t - l n j e c t i o n System and Se t t l i ng Ba$ucircraquos
ms
(Extrait du Document Ccedil 5191 ) m bull bull bull bull bull
- 53 -
b) Forme dimensions des bassins la forme des bassins peut ecirctre quelconque Cepen-dacircnt_locircrsqueuml-T1l)7riJtrrrse~~plusieurs bassins on cherchera un encombrement au sol minimum
Le nombre de bassins deacutepend de la gestion de ceux-ci nous aborderons ce point plus loin
Dans la reacutealisation dun bassin dinfiltration ou plus geacuteneacuteralement dun disshypositif dinfiltration une contrainte importante est la distance entre le sol et le niveau de la nappe On estime quune distance de 3 agrave 5 m est un minimum pour assurer la bonne marche dun bassin
c) Construction dun bassin la construction dun bassin ne peut se faire que sur deumll-~teumlrracircins reTacirctfvement plats Sa mise en oeuvre peut se faire agrave laide dun bulldozer ou par des moyens plus simples Toutefois en cas dutilisation denshygins lourds il faudra prendre garde agrave ce que leurs passages successifs nentraicircshynent pas un tassement excessif du sol qui se traduirait par une reacuteduction signishyficative du taux dinfiltration
Les berges des bassins doivent ecirctre rendues impermeacuteables par beacutetonnage ou deacutepocirct de seacutediments tregraves fins ceci afin deacuteviter toute infiltration horizontale La pente recommandeacutee pour les berges dun bassin est de 2 pour 1 on limite ainsi leacuterosion due aux mouvements de leau dans le bassin Enfin pour faciliter la vidange du bassin on procegravede agrave la creacuteation dun point bas
d) Ameneacutee de leau lameneacutee de leau dans le bassin peut se faire par graviteacute ou par pompage Ces dispositifs sont en geacuteneacuteral aussi des dispositifs aeacuterateurs en favorisant les conditions aeacuterobies dans le bassin on permet une eacutepuration importante des eaux dans celui-ci
Cette aeacuteration se fait souvent agrave laide dune ou plusieurs cascades (figure 5)
FIGURE 5
lExiAcdA du Document t 2028)
e) Revecirctement du fond le revecirctement du fond peut ecirctre varieacute ainsi on distingue les bassins agrave fond nu agrave veacutegeacutetation agrave sable
bull raquo bull raquo raquo bull
- 54 -
Bassins agrave fond nu leur mise en oeuvre est simple car ils sont utiliseacutes tels quels Cependant ils sont soumis agrave un colmatage rapide Pour diminuer limporshytance de ce colmatage et pour assurer lentretien on peut utiliser divers proceacuteshydeacutes simples tels que le labourage ou leacutepandage de paille de bleacute (Confeacuterence AFEE Orleacuteans 1970) La lame deau dans ces bassins doit ecirctre de quelques deacutecimegravetres
Bassins agrave veacutegeacutetation leffet de la veacutegeacutetation est multiple (G 6230) - permeacuteashybiliteacute suppleacutementaire due aux racines protection du soi contre les gouttes deau lors des peacuteriodes pluvieuses exportation deacuteleacutements mineacuteraux si toutefois la veacutegeacutetation est reacutecolteacutee (5 environ) Par ailleurs elle favorise la deacutenitrifi-cation Cependant la preacutesence de veacutegeacutetation dans le bassin preacutesente certains inconveacutenients niveau assez faible deffluent dans le bassin (au printemps et en eacuteteacute notamment quelques centimegravetres seulement) assegravechement peacuteriodique du bassin pour permettre la reacutecolte
Malgreacute tous ces inconveacutenients de nombreuses eacutetudes ont montreacute linteacuterecirct de la veacutegeacutetation dans un bassin Le bermuda-grass geacuteant le riz et le souclan-grass paraissent bien sadapter agrave ces conditions de vie (G 6230 F 275)
Bassins agrave sable (Confeacuterence AFEE Orleacuteans 1970) Le fond du bassin est alors tapisseacute dune couche de sable rapporteacutee Le diamegravetre efficace du sable est en geacuteneacuteral compris entre 02 et 03 mm Cette couche sert de support meacutecanique et biochimique agrave leacutepuration des eaux Son eacutepaisseur doit ecirctre de lordre de 50 cm
Le sable agissant comme un filtre subit un colmatage progressif et demandedonc un entretien peacuteriodique apregraves vidange du bassin on procegravede agrave un remaniement du sable par diffeacuterents moyens allant du simple grattage agrave lexplosif ou bien on procegravede agrave un lavage du sable apregraves ramassage
Leacutepaisseur de la lame deau dans un tel bassin peut varier de quelques deacutecimegravetres agrave plusieurs megravetres
f) Taux dinfiltration dune maniegravere geacuteneacuterale on peut dire quil est impreacutevisible et que lon doit proceacuteder agrave des essais On dispose de deux types de meacutethodes pour ces essais (G 51341)
essais sur toute la zone deacutepandage cest cette meacutethode qui donne les reacutesultats les plus sucircrs mais sa mise en oeuvre neacutecessite des dispositions coucircteuses transport de leau acquisition des terrains
essais sur des mares deacutepandage cette meacutethode impose pour ecirctre fiable des essais de longue dureacutee ainsi que la connaissance des renseignements techniques tels que la geacuteologie du sous-sol la profondeur de la nappe etc
En geacuteneacuteral les taux dinfiltration se situent au-dessus de 015 - 030 m par jour (G 5191)
Le tableau 1 page suivante donne agrave titre dexemple la valeur des taux dinfilshytration de bassins reacutealiseacutes aux USA
NB du fait du colmatage le taux dinfiltration eacutevolue avec le temps pendant la submersion Il convient donc de parler de taux dinfiltration moyen
bullbullbullbullbullbull
- 55 -
TABLEAU 1
REPRESENTATIVE SPREADING BASIN RECHARGE RATES
Location
Sauta Cmz River-Ariz Los Angeles County Calif i Madera Colif San Gabriel River Calif Santa Ans River Calif Santa Clara Valley Calif Tulare County Colif Ventura County Calif Des Moines Iova NewtoD Mass East Orange N J Princeton N J Long Island N Y Richland TVash
Rateftday T
1 11-38 22-62 10-41 19-54 lS-96 14-73 04 12-1S i 15 l 43 04 | 01 31 77
(SxtAaJjt du Document t 275)
Suivant la nature du revecirctement du fond le taux dinfiltration est variable Ainsi (F 2028)
- pour les bassins nus 030 agrave 1 m par jour - pour les bassins agrave veacutegeacutetation 020 agrave 060 m par jour - pour les bassins agrave sable 2 agrave 5 m par jour
Des eacutetudes reacutecentes ont montreacute que dans le choix du revecirctement la veacutegeacutetation et le sable donnent les meilleurs reacutesultats ( G 6230)
g) Dispositifs de reprise des eaux trois dispositifs sont utiliseacutes pour reacutecupeacuterer les eaux apregraves leur infiltration dans la couche non satureacutee du terrain et leur transfert dans laquifegravere
les puits de pompage classiques
les drains placeacutes dans laquifegravere lui-mecircme
les exutoires naturels tels que les sources
Ces trois dispositifs sont repreacutesenteacutes sur la figure 5 bis
bullbullbullbullraquo
- 56 -
FIGURE 5 BIS
COLLECTION OF RENOVATED WATER FROM RAPID-INFILTRATION SYSTEMS WITH
WELLS (TOP) DRAINS (CENTER) OR VIA NATURAL SEEPAGE
INTO STREAMS (BOTTOM)
PUMPEO WELL - 0 8 3 WEU
IMPERMEABLE
bull- ygru ffi -
7 7 STREAM
rff
IMPERMEABLE v ^ v
(poundxampLltzugravet du Document Ccedil 62121
- 57 -
2) LeA poundcM^eacute4 XampA canaux leA jampM-ae-d
Ces dispositifs sont assez semblables aux bassins Neacuteanmoins on peut faire les remarques suivantes
- contrairement aux bassins sces dispositifs utilisent linfiltration horizontale agrave travers les berges Celles-ci sont en geacuteneacuteral tregraves releveacutees
- les fosseacutes de largeur plus reacuteduite (1 agrave 4 m) que les bassins sadaptent mieux aux variations de relief du terrain car ils peuvent eacutepouser sans difficulteacute les courbes de niveau
- les fosses sont caracteacuteriseacutees par une profondeur importante vis-agrave-vis de ses autres dimensions La charge hydraulique peut y ecirctre importante (plusieurs megravetres) Leur utilisation est particuliegraverement inteacuteressante pour linfiltration deaux brutes le fond et les bords jouant respectivement le rocircle de plage de seacutedimentation et de filtration
3) LAgraveJLA do AxvX0Ae ameacutenageai
a) Ppoundi|2poundiPpound le principe de ce dispositif est essentiellement damplifier artifishyciellement linfiltration naturelle des eaux de riviegraveres dans les terrains allushyvionnaires sous-jacents Pour cela on peut
soit augmenter la surface de contact entre leau et le sol cest le cas dun ameacutenagement dun lit mineur en chocircmage ou de leacutepandage des crues
soit augmenter la charge hydraulique en diffeacuterentes zones du lit cest le cas avec la construction de diguettes
soit les deux cestle cas avec la reacutealisation dune retenue
b) Les ameacutenagements (G 7220)
ameacutenagement dun lit mineur en chocircmage en dehors des peacuteriodes de crue par creuseshyment au bulldozer par exemple (figure 6)
eacutepandage des crues cette meacutethode ne peut ecirctre mise en oeuvre que dans des reacutegions peu habiteacutees Sa reacutealisation ne demande pas de moyens eacutelaboreacutes ni de main doeuvre qualifieacutee (figure 7)
construction de diguettes (G 7220) construites en travers du courant les diguettes permettent laugmentation de la charge hydraulique agrave lamont de celles-ci (figure 8)
bull bull bull bull bull
FIGURE 6
- 58 -
FIGURE 7
FIGURE 8
(poundxtnaAcircJA du Document Ccedil 72201
- 59 -
La hauteur des diguettes est de lordre de 150 m Pour ecirctre eacuteconomiques les diguettes doivent ecirctre reacutealiseacutees avec des mateacuteriaux locaux et des moyens simples
La figure 9 donne une coupe dune diguette
FIGURE 9
SEDIMENTS FINS PRE-DECANTES
TOUT-VENANT A OOMINANCE SABLEUSE
GALETS ET GRAVIERS
lSxiMalA du Document Ccedil 7220)
c) Construction dune retenue sa mise en oeuvre est coucircteuse car elle neacutecessite des eacutetudes eacutelaboreacutees ainsi que des moyens lourds
Remarque la construction de diguettes ou de barrages ne doit pas aggraver les crues ou bien deacutevier le fleuve de son lit naturel
U) poundpandage 4oupoundeAAain pan ieacuteAeau de diaisvocirc
Le principe de ce dispositif reste le mecircme que celui dun bassin mais la plage dinfiltration est alors constitueacutee par un drain permeacuteable enterreacute dans la partie supeacuterieure du sol
La figure 10 page suivante donne deux exemples de drains fonctionnant en disposhysitifs dinfiltration
Lavantage majeur de ce proceacutedeacute sur les bassins dinfiltration est de laisser les terrains libres en surface pour une autre utilisation (terrain de sports par exemple)
Le principal deacutefaut de ce proceacutedeacute est decirctre un dispositif souterrain donc decirctre deacutelicat agrave entretenir
bull bull bull
- 60 -
FIGURE 10
(Cxt^œU du Document 6608781 )
La figure 11 page suivante donne le plan dune reacutealisation dinfiltration par drains
5) PuLts) fJJjUiant
Le puitsfiltrant se diffeacuterencie du puits deau par le fait quil natteint pas la nappe Cest un proceacutedeacute assez peu utiliseacute
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINFILTRATION
Le colmatage progressif du fond dun bassin par exemple se traduit comme nous lavons vu par une reacuteduction du taux dinfiltration
Le pheacutenomegravene de colmatage reacutesulte de la combinaison de deux meacutecanismes
- dune part deacutesorganisation de la porositeacute du sol
- dautre part bouchage des pores
bull bullbullbullbullbull
- 61 -
FIGURE 11
bullrO bullmdash bull - v - gt
5icirc4s-SIcirciumlSIcirc
PJan geacuteneacuteral deraquo installations de recircalimentation agravea la nappa souterrains agrave Vejsy Construction existante A digue B usin9 hydraulique ilouvellss construction l_ prisa deau i avec creacutepine laquo Hydromat raquo autonettoyante 2 conduitraquo 7 0 0 mm pour leau bruts 3 station de pompagraquo et de traitement dej bullaux 4 conduite de rejet agrave TArva 5 conduite 30O mm pour 1er eaux traiteacutees 6 aire dinfiltration dans le sol au moyen de tuyaux perforeacutes
1 ) CoAnatage pan deacute^origanAgravejiation de Xa pon-O^Lteacute du -OcircOJ
Cest le reacutesultat de divers meacutecanismes eacutelectrochimiques
- destruction des agreacutegats par un excegraves dions dispersant les argiles ou bien solu-bilisation du ciment liant ceux-ci en milieu reacuteducteur
- gonflement important des argiles
2) Co-ugravenatage pan bouchage deA posiez du AOX
Les origines de cette diminution de la porositeacute intrinsegraveque peuvent ecirctre diverses (physique chimique biologique) ou encore ecirctre dues agrave la preacutesence dalgues
bull bullbullbullbullbull
- 62 -
a) Colmatage dorigine physique le fond du bassin agit vis-agrave-vis des matiegraveres en sucircspeumlnsiuml8n~TM7Euml7s7 comme un filtre Limportance du colmatage dorigine physique est donc fonction de la concentration en MES des effluents (figure 12)
FIGURE 12
INFILTRATION SUR COLONNES DE SABLE - EVOLUTION DU COLMATAGE POUR
DIFFERENTES CHARGES EN MATIERES EN SUSPENSION
10 11 II
(CxiAaJJ du Document h 2028)
b) Colmatage dorigine chimique il est le reacutesultat de la preacutecipitation des sels contenus dans leffluent au contact de certains constituants du sol
c) Colmatage dorigine biologique le meacutecanisme exact du colmatage biologique nest pas entiegraverement connu mais on sait que le rocircle des bacteacuteries y est tregraves imporshytant (G 51341) Ainsi le deacuteveloppement des bacteacuteries et la production de proshyduits reacutesultant de leur meacutetabolisme peuvent entraicircner un colmatage par obstrucshytion des pores du sol
d) Colmatage par les algues la preacutesence deacuteleacutements nutritifs tels que le phosshyphore dans les eaux combineacutee avec un eacuteclairage suffisant permet si toutefois la tempeacuterature est assez eacuteleveacutee le deacuteveloppement des algues dans le bassin Laccumulation de celles-ci peut conduire au colmatage de la plage dinfiltration comme le montre la figure 13
bullbullbullbullbullbull
- 63 -
FIGURE 13
EFFECT OF OPEN RECHARGE ON RECHARGE RATE
dork recharge (no woter llaquovlaquol)
j
open recharge (50cm water levai) j
i
1 -j
O -j 1 I I 1 1 ~X 1 1 1mdash 1 p I
J F M A M J J A 5 0 N D
(CxtnaU du Docimervt 6610709)
La preacutesence dalgues dans un bassin apporte les avantages suivants
- les feutrages des algues favorisant la filtration de leau et la coagulation des particules en suspension
- la croissance algale preacutelegraveve des eacuteleacutements nutritifs dans le milieu et peut eacutegashylement concentrer dans la cellule veacutegeacutetale des substances nocives et en particushylier les meacutetaux lourds
Mais ces algues preacutesentent les inconveacutenients suivants
- le deacutegagement dodeurs deacutesagreacuteables
- la reacuteduction de la permeacuteabiliteacute des bassins par deacuteveloppement dun tapis dense agrave la surface du sol
En geacuteneacuteral le bilan global des actions dues agrave la preacutesence dalgues est nul ou neacutegatif
En conclusion on peut donc dire que le rocircle des algues est complexe Aussi chaque cas eacutetudieacute sera un cas particulier (6617223)
bulla
E
14 i 13
12
11
10
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B-
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4 bull
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star to f ctgal growthmdashj
start of woter Isvol -i t I
I
I I I I L
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I
ltSgt
bull bull raquo bull bull bull
- 64 -
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE - GESTION DES DISPOSITIFS DINFILTRATION
1) Meacutethodes permettant de AeacuteduAgraveJie -Le cotmatage
a) Colmatage_par_les M E S _ on peut le reacuteduire par diffeacuterentes meacutethodes
- deacutecantation de leffluent ou filtration agrave travers un massif de graviers
- creacuteation dune couverture veacutegeacutetale dans le fond du bassin
- addition de matiegraveres organiques ou de produits chimiques dans la couche supeacuteshyrieure du- sol
b) Colmatage biol_ogique on peut le reacuteduire principalement par une javellisation de leffluent Mais ceci a linconveacutenient de supprimer leacutepuration biologique dans le bassin lui-mecircme
c) Colmatage par les algues le controcircle du deacuteveloppement des algues peut se faire
- par lemploi dalgicides mais avec un certain danger pour la qualiteacute future des eaux
- par une gestion approprieacutee des bassins
2) CcedileAtLon de dLipoj-LtLfLi dinp-AgravetsicutLon
Comme nous venons de le voir on ne peut et on ne veut pas annihiler complegravetement le pheacutenomegravene de colmatage En effet la toleacuterance dun certain colmatage est essentielle pour preacuteserver un eacutecoulement en milieu non satureacute sous le bassin Cet eacutecoulement reacutepeacutetons-le joue un rocircle deacuteterminant dans leacutepuration des eaux de recharge par le sol Le problegraveme est que le colmatage est un pheacutenomegravene qui samplifie avec le temps jusquagrave devenir inadmissible Il faut donc que les peacuteriodes dinfiltration alternent avec des peacuteriodes de dessegravechement afin de pouvoir dune part aeacuterer le sol et ainsi permettre agrave la vie microbienne dans le sol de se reconstituer et dautre part eacuteliminer les deacutepocircts de matiegraveres en suspension
Le dessegravechement des bassins permet une reacutecupeacuteration totale de la capaciteacute dinshyfiltration comme le montre la figure 14
Le problegraveme de gestion des systegravemes dinfiltration se reacutesume donc agrave la deacuteterminashytion du rythme dalternance entre les peacuteriodes de submersion et les peacuteriodes de seacutechage et dentretien pour que le rendement de linstallation soit optimum
La peacuteriode de submersion est deacutefinie par lapparition dun colmatage inacceptable
La dureacutee du seacutechage est fonction du climat et de la saison (cf figure 14)
copy bull raquo bull bull bull
- 65 -
FIGURE 14
AMENAGEMENT DE PHOENIX
EVOLUTION DE LA CAPACITE DINFILTRATION EN FONCTION DU COLMATAGE ET TAUX
DE RECUPERATION AU COURS DES PERIODES DE CHOMAGE DES BASSINS
degh de reacutecupeacuteration de la capaciteacute dinfiltration
40
Nombre de Jours
(Extrait du Document Ccedil 5920)
Examinons divers cas
a) Cas des bassins la peacuteriode dinfiltration doit ecirctre en principe de moitieacute par rapport agrave la peacuteriode de seacutechage
La figure 15 donne un exemple du fonctionnement dans le temps dun bassin
bullbullbullbullbull
- 66 -
FIGURE 15
EXAMPLE OF VARIATION OF INFILTRATION RATE WITH TIME
sect 30
rz
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1 10
0
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^ V
bull i i t 1 l 50
1 Drying period
i t l 1 II l l 100
Titns (days)
bull^^
i f i 150
1 i 200
I
j
|
i
ltxtnaijt du Document F 3918)
Dans le cas ougrave lon veut un fonctionnement en continu de linstallation il est donc neacutecessaire de preacutevoir la construction de trois bassins au moins (en geacuteneacuteral plus de trois dans les reacutegions agrave climat humide ou tempeacutereacute) Le fonctionnement de ces bassins se fait alors en deacutephasage
b) Cas des ameacutenagements en lit de riviegravere la peacuteriode de submersion est alors conshyditionneacutee par le reacutegime deacutecoulement du fleuve
B - D I S P O S I T I F S D I N J E C T I O N
Il sagit principalement des puits dinjection
CONDITIONS GENERALES DE FONCTIONNEMENT
Les dispositifs dinjection sont utiliseacutes lagrave ougrave les dispositifs dinfiltration sont impossibles ou difficiles agrave mettre en oeuvre
cas ougrave la nappe phreacuteatique est captive (F 3918) existence dune couche dargile entre le sol et le niveau de la nappe (F 3918) cas ougrave le sol est alcalin (F 3969) existence de terrains en couches superposeacutees seacutedimentaires ou alluviaux ayant
bull bullbullbullbullbull
- 67 -
une conductiviteacute hydraulique horizontale beaucoup plus eacuteleveacutee que la conductiviteacute verticale (G 51341)
- neacutecessiteacute dun encombrement reacuteduit
El _ PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES PUITS DINJECTION
Comme nous lavons vu plus haut un puits dinjection est un forage plongeant dans la nappe Son principe est donc tout agrave fait semblable en premiegravere approxishymation agrave celui dun puits de pompage fonctionnant en sens inverse
Enfin contrairement au cas des dispositifs dinfiltration le colmatage mecircme leacuteger na aucune fonction eacutepuratrice dans le cas dun puits dinjection Il devra donc ecirctre eacuteviteacute agrave tout prix
II - LES PUITS DINJECTION
1) CorvitnucJuon
Dans leur construction les puits dinjection sont des forages classiques
La figure 16 donne le scheacutema dune installation complegravete dinjection FIGURE 16
(euroxtnc-ut du Document Ccedil 5191 ) bull bull bull bull bull bull
68 -
La figure 17 montre sur un exemple la coupe dun puits dinjection
FIGURE 17
PUITS DINJECTION DE LA VALLEE DE LA DURANCE
Arriveacutes deau provenant du bassin ite decirccantutioci
bull~X_ Buses ccediljOacircO non iointivas
FI Sable oM F^ Gravierraquo fe^-Wraquo-mdash
iumlMM Sraquo 203 - j -
Wf
bulllaquolaquobullraquo | p -
bullT 3350
te2 ^ bull bull bull V -
rampt
Niveau de la nappe
lExtnaAJi du Document F 2028)
Pour les puits dinjection il nexiste pas de dessin optimum mais certaines techniques de construction donnent manifestement de meilleurs reacutesultats que dautres Toute technique de construction qui reacuteduit la permeacuteabiliteacute du terrain comme cela est le cas avec linvasion des terrains entourant les puits par les boues de forage ou bien avec leffondrement des particules fines dans le puits peut conduire agrave une perte deacutefinitive de permeacuteabiliteacute (G 5191)
Lenvahissement du puits par des particules fines peut ecirctre contrecarreacute par la constitution autour du trou de forage dun eacutecran de graviers suffisamment petits pour empecirccher la migration des fines particules et assez gros pour ne pas gecircner leacutecoulement La figure 18 donne une coupe de cet eacutecran
Enfin la circulation de leau dans le puits dinjection doit ecirctre eacutetudieacutee pour ne produire ni eacuterosion ni effondrement des terrains qui pourrait se traduire par un colmatage du puits par les mateacuteriaux fins
bull bull bull bull bull bull
- 69 -
FIGURE- 18
FUNCTION OF A GRAVEL PACK IN RETARDING THE MIGRATION
OF FINE SAND TO A WELL SCREEN
(Sxtnalt du Document Ccedil 5191 )
2) Ameneacutee de leau darv4 le puAgraveJbs
Lintroduction de leau de recharge dans laquifeumlre peut se faire sous la presshysion atmospheacuterique ou sous une pression plus eacuteleveacutee
Contrairement au cas des dispositifs dinfiltration lair contenu dans leau doit ecirctre eacutelimineacute au maximum En effet lentraicircnement de bulles dair ou de gaz dissous joue un rocircle capital vis-agrave-vis du colmatage Certaines preacutecautions sont agrave prendre nous les examinerons plus loin
3) Taux dinfection
La preacutevision du taux dinjection peut se faire agrave partir dessais de pompage Cependant diffeacuterents facteurs rendent souvent peu fiables les extrapolations agrave partir de ces essais En effet la diffeacuterence entre une injection et un pompage ne se limite pas agrave un changement de sens du flux deau des problegravemes lieacutes agrave la preacutesence de MES dair de substances chimiques et organiques interviennent Cest pourquoi les deacutebits dinjection sont toujours plus faibles que les deacutebits du pompage (F 275)
Une autre meacutethode de preacutevision est lutilisation dune loi statistique donneacutee par la figure 19
bull bull bull bull bull bull
- 70 -
FIGURE 19
F O R A Q E S
DEacuteBIT INJpoundCTacirc MOTIN
bull M roHCTtOH pu m o o u l iuml
H x TTx P X P
- O a i raquo la fe rmwl tflaquo r l g n t f t i o a
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(ExtgtiaJjt du Document 6600637)
Le tableau 2 donne agrave titre dexemple la valeur du taux dinjection obtenue pour diffeacuterentes reacutealisations au USA
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINJECTION
Le colmatage des puits dinjection a trois origines principales (F 2028)
- preacutesence de gaz dissous dair et de particules en suspension dans les eaux dinshyjection
- reacuteactions entre les eaux dinjection et les eaux du gisement
- reacuteactions entre les eaux dinjection et certains constituants du sol bull bull bull bull bull t
- 71 -
TABLEAU 2
AVERAGE WELL RECHARGE RATES
Location
Fresno Caliicirc Los Angeles Calif Manhattan Beach Calif Orange Cove Calif San Fernando Valley Calif Tulare County Calif Orlando Fia Mud Lake Idaho Jackson County Mich Newark N J Long Island N Y El Paso Texas Williarosbtirg Va
Rate cfs 1
02-09 12 1 04-10 1 07-09 03 | 012 02-21 02-10 01 06 02-22 23 03
(
(ExtnaLt du Document F 275)
Les processus de colmatage
Comme dans le cas des dispositifs dinfiltration les processus du colmatage sont dordre physique chimique ou biologique
1 ) TioceAsiuA meacutecaniques
- deacutepocirct des MES qui forme un eacutecran impermeacuteable
- entraicircnement dair et libeacuteration des gaz dissous Les bulles de gaz ainsi formeacutees peacutenegravetrent dans laquifegravere et en obstruent les pores ceci entraicircne une reacuteduction de la permeacuteabiliteacute Par ailleurs un autre pheacutenomegravene lieacute agrave la preacutesence dair dans les eaux dinjection est agrave craindre il sagit de la formation de poches de gaz sous pression qui par deacutetente lors de larrecirct de linjection peut entraicircner la destruction complegravete de louvrage La fig 20 illustre ce dernier pheacutenomegravene sur un exemple
2) VsioceAALLA chAgraventlque
- dispersion et gonflement des a rg i l e s
- preacutec ip i ta t ion de se ls meacutetalliques ou a lca l ino- ter reux
3) ioceAMA bLoioglqaeA
- pro l i feacutera t ion des bac teacuter ies
- production par l a c t i v i t eacute microbienne de substances chimiques colmatantes
FIGURE 20
PHENOMENE DENTRAINEMENT DAIR AU COURS DE LINJECTION DANS LES DOLOMIES
ET CALCAIRES KARSTIQUES DbullISRAEumlL
(poundxampiaLpound du Document h 2028)
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE ET GESTION DES DISPOSITIFS DINJECTION
1 ) Meacutethodesi pousi la idducjtLon du colmatage
a) Cas des MES la concentration en MES des eaux dinjection peut ecirctre reacuteduite par un traitement preacutealable comme nous lavons vu dans la premiegravere partie de ce travail
k) pound^_Eumlpound_i ficirciiumlL es Iz dissous un traitement preacutealable permet une deacutesaeacuteration de leau dinjection Par ailleurs pour eacuteviter lentraicircnement dair on peut prendre les preacutecautions suivantes
le tube dameneacutee deau doit toujours ecirctre noyeacute Aussi lintroduction en chute libre est agrave exclure
la construction du puits doit ecirctre telle que tous ces eacuteleacutements soient agrave une pression supeacuterieure agrave la pression atmospheacuterique On eacutevite ainsi tout pheacutenomegravene de succion le long du puits dinjection Ce problegraveme peut ecirctre reacutesolu en utilishysant en pied de forage une valve antisuccion La figure 21 donne la coupe dun tel dispositif
- 73 -
FIGURE 2i
FOOT VALVE USED FOR CONTROLLING RATES OF RECHARGE
THROUGH AN INJECTION UELL
bullRECHARGE PIPE
DISCHARGE SLOTS
bullPISTON
-CYUNDER
-COMPRESSION SPRING
bullSPRING END DISC
SPRING TENSION SPACER
^SPRING RETAINER END PLUG
LxtnaU- du Document Ccedil 5191 )
les deacutebits doivent ecirctre limiteacutes ce controcircle peut se faire en utilisant des tubages ayant un faible diamegravetre ou encore ayant une rugositeacute suffisante
La figure 22 donne
dune part leacutevolution des deacutebits dinjection avec le diamegravetre du tubage
dautre part leacutevolution de ces deacutebits avec la rugositeacute du tubage
- 74 -
FIGURE 22
GRAPH OF FLOW RATES IN SMALL PIPES WITH UNIT HEAD LOSS
PER UNIT LENGTH OF PIPE
INS1DE DIAMeacuteTER OF PIPE IN MllUMETRES 20 40 60 80 J _1 L
2 3 IHS1DE DIAUETEacuteR OF PIPE IN INCHES
(CxtnaLt du Document 6607^39)
c) c3pound_du_colmatage_chimique pour reacuteduire le colmatage chimique lors de linjecshytion on peut suivant le cas
effectuer une deacutemineacuteralisation partielle ou complegravete lors dun traitement preacuteashylable
diluer les eaux dinjection avec une eau neutre vis-agrave-vis du gisement
^ poundpound_^_pound2imaicirclpound_BE_^es bacteacuteries une chloration des eaux dinjection permet en geacuteneacuteral de reacuteduire iumleumlffeumlt_deumls bacteacuteries
bull bull bull bull bull bull
- 75 -
2) CcedileAtLon dltiA puLtt dijyectLon
Comme dans le cas des dispositifs dinfiltration il apparait lors dune recharshyge artificielle de nappe par injection un colmatage progressif Lorsque celui-ci a atteint une valeur inadmissible on doit proceacuteder agrave un deacutecolmatage
La figure 23 montre leacutevolution du taux dinjection avec le temps ainsi que la reacutenovation de ce taux apregraves deacutecolmatage
FIGURE 23
INJECTION RATE VERSUS TIME FOR SHAFT
12
sectraquo o laquo_gt UJ ta 10
T 1 1 1 r~- r
Racharga ahoft
T_
16 24 32 40 48 TIME - DAYS
56 _1_ 64
MlxtnaUL du Document 6607790)
La freacutequence des deacutecolmatages est extrecircmement variable suivant les installations
Les proceacutedeacutes de deacutecolmatage les plus employeacutes sont le pistomage et le repompage dans ce dernier cas la pompe de nettoyage est geacuteneacuteralement laisseacutee agrave demeure dans louvrage (6600637) En effet le deacutemontage de la pompe est coucircteux et deacutelicat Toutefois il faut noter que la preacutesence de la pompe induit une reacutesisshytance hydraulique dans le circuit qui peut reacuteduire dun tiers la capaciteacute deacutecoushylement (G 51341)
La figure 24 donne les deacutetails dun puits dinjection ougrave le systegraveme de nettoyage est inteacutegreacute agrave lensemble de linstallation
- 76 -
FIGURE 24
SCHEMATIC OF INJECTION - WELL COMPLEX
EXTERIOR VIEW OF INJECTION-WELL COMPLEX (from Cohen and Durfor 1956 P D254)
18-ln-diamstelt ffbergtajs injection casing
Dopth below land surface In fost
36-in-diametraquor dritl hotraquo
3-ln-diamater liberglass treacutemie pipe
1 9 2
4-in-diumlamete annuiumlar-space observation wall casing
5-in-X62-f t- _ long scainlesJ Steel annular-space observa-tion-wall scroen
TO-ft-long statn less-steel sand traps
4-In-diamraquoter fibargtass injection pipraquo
1-in-diamraquoter fiberglass pressure-measuring pipraquo
3-in-diemeter fibargtass tromio pipraquo
Cernant grout
2-ft-thick layer of fine sand
16-iumln-X62-fr-long staintess-steel injection screen
Filtsr pack
Ceacutement grout
PLAN VIEW OF INJECTION-WELL COMPLEX
3-in-diameter treacutemie pipe 6-in-diameter opening
18-in-aiameter casing
6-in-diameter pump column
Q 4-in-diameter annular-space
well 4-in-diameter
instrurnent-
192 - f t - deep -^ ) Q-3-in-diameter injection pipe treacutemie pipe
WELL-HEAD FFATURES LOOKING NORTHEAST
50-hp redevelopment-pump motor
Support grate
6-in-diameter pump column-
Main casing access hole
4-iumln-diameter annular-space well
3-jn-diameter -treacutemie pipe
18-in-diameter 53 fiberglass casing^ 5
floor
A-in-diameter instrument-access pipe
Redevelopment lioe
diameter treacutemie pipe
4-in-diameter shaljow-
lnjectiocirc~npipe
4-in-diameter deep-injection pipe
(ExtsiaLt du Document Ccedil 1787b)
- 77 -
Le reacutesultat du deacutecolmatage des puits est en geacuteneacuteral une reacutecupeacuteration quasi-complegravete de la capaciteacute dinjection initiale Mais on peut dire dune maniegravere geacuteneacuterale que les ouvrages dinjection sont dune gestion deacutelicate et que leur dureacutee de vie est impreacutevisible mais de toute faccedilon infeacuterieure agrave celle des disposhysitifs dinfiltration
- 79 -
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE
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- CHAPITRE IV -
DONNEES ECONOMIQUES DUNE OPERATION DALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE NAPPE SOUTERRAINE
- 83 -
La faisabiliteacute technique (existence de conditions geacuteologiques et hydrogeacuteologiques favorables) dune opeacuteration dalimentation artificielle ayant eacuteteacute prouveacutee il convient alors den veacuterifier lopportuniteacute eacuteconomique Pour cela une analyse minutieuse de tous les facteurs entrant dans la composition dune part du revenu et dautre part du coucirct doit ecirctre faite La comparaison de ces deux derniers points permet de deacuteterminer le beacuteneacutefice que peut apporter une telle opeacuteration
La suite du travail consistera alors agrave comparer le prix de revient de lopeacuteration de recharge avec le prix de revient dautres meacutethodes reacutepondant au mecircme objectif (agrave condition bien sucircr que ces autres meacutethodes soient techniquement reacutealisables) Par exemple
- choix entre une opeacuteration de recharge par bassin dinfiltration ou bien par puits dinjection
- choix entre une opeacuteration de recharge par bassin dinfiltration et une uniteacute de traitement des eaux
- choix entre une opeacuteration de recharge par puits dinjection et la construction dune adduction deau
- choix entre un stockage en surface et un stockage souterrain
Nous donnerons un deacuteveloppement de ces diffeacuterentes comparaisons dans le parashygraphe III de cette partie
- REVENUS APPORTEacuteS PAR UNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
Ces revenus peuvent ecirc t re d i rec ts ou ind i r ec t s
1 ) RevemiA dLuiecJ^i
Les revenus directs sont le reacutesultat de la vente des eaux de recharge apregraves passage dans le sol et pompage Cette vente se fait suivant la tarification en vigueur des eaux Il faut noter que le prix de leau varie suivant lendroit et dans le temps et que par conseacutequent lestimation des revenus directs dune opeacuteration de recharge suppose la connaissance agrave long terme de la politique de tarification de leau
2) Revenue indiAecJ^i
Les revenus indirects sont le reacutesultat de limpact dune opeacuteration de recharge sur la vie eacuteconomique dune reacutegion ou dun Etat Par exemple
- si lobjectif de lopeacuteration de recharge est la suppression dune surexploitation de la nappe le revenu apporteacute par une telle opeacuteration reacutesultera de la diminution des coucircts de pompage mais aussi de leacuteconomie de travaux dapprofondissement des puits
- si lobjectif de lopeacuteration de recharge est le stockage deau pour une utilishysation posteacuterieure le revenu apporteacute viendra de laccroissement du revenu agrishycole ainsi que de lexpansion humaine et industrielle de la reacutegion concerneacutee
bullbullbullbullraquobull
- 84 -
Compte tenu de la multipliciteacute et de la complexiteacute des paramegravetres entrant dans la composition du revenu indirect apporteacute par une opeacuteration de recharge lestishymation de ce revenu est assez difficile
B - COUcircTS DUNE OPEacuteRATION DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE NAPPE
La reacutepartition des coucircts se fait en trois eacutetapes
- coucircts des eacutetudes - coucircts de construction - coucircts de fonctionnement et dentretien
11 COLUA desi ltipoundudampsj
Les eacutetudes comprennent (G 51341)
les travaux de recherche des caracteacuteristiques geacuteologiques et hydrogeacuteologiques des terrains les reacutesultats de ces travaux permettent de conclure agrave la faisabishyliteacute technique ou non dune telle opeacuteration Cette eacutetape conditionne bien sucircr la suite des opeacuterations
le traceacute de cartes
les travaux de conception de linstallation de recharge
la recherche et lachat des terrains
les proceacutedures juridigues si lon doit recourir agrave lexpropriation
2) Travaux de cori4tnucJJoa
Le deacutetail des diffeacuterents points intervenant dans le coucirct dun bassin dinfiltrashytion et dun puits dinjection est donneacute par la figure 1
La figure 2 repreacutesente sur un diagramme le coucirct de certains eacuteleacutements de ces deux dispositifs de recharge artificielle Lanneacutee de reacutefeacuterence est 1975
Chaque installation de recharge est reacutepeacutetons-le un cas particulier Aussi ce sont les conditions locales qui dicteront leacutequipement neacutecessaire si par exemshyple tous les eacutecoulements agrave linteacuterieur de linstallation peuvent se faire par graviteacute le nombre total de pompes neacutecessaires sera reacuteduit ce qui aura pour effet de diminuer le coucirct global de leacutequipement de linstallation (G 5191)
bullbullbullbullbullbull
- 85 -
FIGURE 1
TRAVAUX DE CONSTRUCTION
1 Installations deacutepandage
a) Terrains ou bassins
- leveacutees ou digues - canaux dameneacutee - canaux deacutevacuation
b) Appareils enregistreurs
c) Installations de deacuterivation
d) Dispositifs de controcircle
e) Voies daccegraves
f) Clocirctures
g) Abris
h) Mateacuteriel de traitement de leau
2 Installations dinjection
a) Construction du puits dinjection
- colonne de tubage - compactage du gravier ou de la gravette-filtre
- injections pour eacutetancheacuteiteacute - packers - meacutethode de forage (rotation avec circulation de boue inverseacutee rotation normale battage au cacircble autres meacutethodes)
- perforations
b) Puits dobservation
- tubage - massif de gravette-filtre - injection pour eacutetancheacuteiteacute - meacutethode de forage (rotation avec circulation de boue inverseacutee rotation normale battage au cacircble autres meacutethodes)
- travaux dachegravevement (perforation dispositifs pour leacutetude du puits par la meacutethode du carottage geacuteophysique)
- installations de controcircle des expeacuteriences
- 86 -
c) Puits dextraction mdash mecircmes opeacuterations que pour les puits expeacuterimentaux avec en plus
- mateacuteriel de pompage - eacutenergie (eacutelectriciteacute moteurs agrave combustion interne)
d) Installations de controcircle de lexploitation
- poste de reacutegulation de la pression - compteurs - vannes (de fermeture controcircle soupape de seacutecuriteacute de purge soupape agrave vide)
e) Installations de traitement de leau
- javellisation - acidification - autres proceacutedeacutes
f) Conduites
- mateacuteriaux (buses en beacuteton acier recouvert et doubleacute de beacuteton amiante-ciment matiegraveres plastiques)
g) Bacirctiments
h) Appareillage de controcircle
- enregistreurs - sondeurs - eacutechantillonneurs (pompe submersible eacutechantillonneur aleacuteatoire pompe eacuteleacutevatoire agrave air conductiviteacute eacutelectrique)
(CxampiaU du Document Ccedil 513^1 )
- 87 -
FIGURE 2
DIAGRAM SHOWING COST FACTORS OF AN ARTIFICIAL-RECHARGE INSTALLATION
Playa lake
Screen wire enclosure styrofoam floating inlef
Flexible suction hose 50 et S 8 0 0 per foot
Chemical feed pump and tank capacity 03-2 galhr S 210 Chemical flocculant S 3 - S 3 0 acre-foot
reg
Q Pump-capacity 500 galmin at 80 head
Aluminum irrigation picircpe 6 at S 105 per foot 100 feet
Excavation of settling basiumln 10x 10x 100
Screen wire baffles I 14 pipe frames
Pump-capacity 500 galmin at 80 head __
Aluminum irrigation pipe g 6 o t S 105 per foot 100 feet
Excavotion of spreading basin
Flexible suction hose 20 at S 8 00 per foot
Injection well 200 depth =deg I0diamefer 150 wire
wrapped screen 50casicircng 30 yds gravel pack
Spreading basin
S 150 2 0
4 0 0
1800
105
80O
20O
160 1800
105 S540O
StOOO
Not to scate
lpoundxtnaAgraveJL du Document Ccedil 5191 ) - Anneacutee de sieacutepoundeacutesience 1975 -
- 88 -
3) Fonctionnement et entnetien
La figure 3 donne la liste des diffeacuterents eacuteleacutements constituant le coucirct du foncshytionnement et dentretien pour des bassins dinfiltration ou des puits dinjecshytion
U) Coucirct gj-obat
La reacuteunion des coucircts preacuteceacutedents deacutetermine le coucirct global dune opeacuteration de recharge Ce coucirct calculeacute sur une anneacutee de fonctionnement et rapporteacute au volume deau annuel ainsi utiliseacute donne le prix de revient du m3 deau de recharge
Lexamen de plusieurs installations montre que ce prix de revient est variable neacuteanmoins en utilisant les reacutesultats dune enquecircte faite il y a quelques anneacutees on peut deacutefinir les valeurs moyennes pour les diffeacuterents facteurs eacuteconomiques dune recharge artificielle Ainsi le tableau 1 donne la valeur moyenne des investissements neacutecessaires pour diffeacuterents dispositifs de recharge
TABLEAU 1
INVESTISSEMENT EN FRANCS PAR M3AN INFILTRE
Prctrait
Moyennes
Bassins et canaux
avec
0362
sans
0139
Puits ou forages
avec
0125
sans
0052
(Extrait du Document 6600637) - Anneacutee de AeacutefLeacutenence 1971 -
Lexamen du tableau 1 suggegravere les remarques suivantes
- le coucirct moyen des investissements par m3 et par an semble 2 agrave 3 fois plus eacuteleveacute pour les canaux et bassins que pour les puits et les forages dinjection Cette importante diffeacuterence dans les investissements sexplique en grande partie par la neacutecessiteacute dans le cas dun bassin ou dun canal dacheter une importante superficie de terrain Ainsi en zones urbaines lacquisition des terrains peut repreacutesenter jusquagrave 50 des investissements
mdash le coucirct dinvestissement du preacutetraitement constitue une part importante du coucirct total dinvestissement Le tableau 2 montre lincidence dun preacutetraitement sur le prix de revient moyen dun m3 deau (reacutesultats pour les dispositifs dinfilshytration seulement)
laquobullbullbullbullbull
- 89 -
FIGURE 3
FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN
1 Installations deacutepandage_
a) Nivellement eacutegalisation des surfaces
b) Protection contre les orages
c) Reacuteparation et remplacement des structures
d) Entretien du mateacuteriel
e) Combustible pour le mateacuteriel
f) Location du mateacuteriel
g) Ponccedilage et ramassage de la boue
h) Protection contre les insectes
i) Lutte contre la veacutegeacutetation parasite
j) Ameacutelioration de lapparence estheacutetique des installations (notamment plantation de rideaux darbres et systegraveme darrosage)
k) Protection contre les rongeurs
1) Patrouilles de surveillance
m) Traitement de leau (floculants)
n) Entretien des pentes
o) Actes de vandalisme
2 Installations dinjection
a) Appareillage dobservation et de controcircle
b) Appareillage pour la mesure du niveau deau
c) Echantillonnage de leau
d) Remise en eacutetat des puits et enlegravevement des deacutechets
e) Traitement de leau
- javellisation - acidification - autres proceacutedeacutes
f) Entretien du mateacuteriel
g) Reacuteparation des structures
- 90 -
h) Combustibles
i) Location de mateacuteriel
j) Patrouilles de surveillance
k) Analyses de leau
1) Acte de vandalisme
3 Bureaux
a) Controcircle et surveillance
b) Administration
c) Paiement des salaires et reacutemuneacuteration
d) Frais geacuteneacuteraux (bureaux et services locaux)
- location et services publics - teacuteleacutephone - fournitures
- entretien de leacutequipement de bureau
e) Salaires et traitements
f) Responsabiliteacute civile (assurances)
g) Impocircts et taxes
h) Inteacuterecircts
(poundxampiaLt du Document Ccedil 513^1 )
- SI -
TABLEAU 2
INCIDENCE DU PRETRAITEMENT SUR LE PRIX DU M3 DEAU
Moyennes
Prix du m3
en F F
0249
Incidence du
preacutetraitement
27
Prix du preacutetraitement par m5 (FF)
00787
(6xtnaLt du Document 6600637 ) - Anneacutee de ieacuteLeacutenence 1971 -
Le coucirct du preacutetraitement eacutetait donc en 1971 en moyenne de 8 centimes par m3
Nous avons vu que le preacutetraitement des eaux dinfiltration retarde lapparition dun colmatage inadmissible et donc reacuteduit lentretien du dispositif concerneacute Un calcul rapide montre cependant que leacuteconomie ainsi reacutealiseacutee est loin de venir compenser les deacutepenses dues au preacutetraitement de leau On cherchera donc dans le cas dun dispositif dinfiltration agrave reacuteduire au maximum le preacutetraitement des eaux de recharge
La figure 4 donne les reacutesultatsde correacutelations statistiques eacutetablies entre linshyvestissement neacutecessaire agrave la reacutealisation dune opeacuteration dalimentation artifishycielle de nappe et le volume annuel introduit par ce moyen dans laquifegravere
FIGURE 4
INVESTISSEMENT ET VOLUME
ANNUEL INTRODUIT DANS LAQUIFERE
-Don I raquo eacuteqootionraquo claquo tfroicircfraquoraquo draquo recircccediltbullgt
2 bullbullraquo bulltpfinegrave bullraquo | 0 Fiones
V bullbullraquo apgtrtmraquo raquon tOS ttram
mdashLlaquoraquo coMcirraquotraquo poundbull corttal ioraquo obtraquoraquoraquo
t E C E N D E
H+f+ nraquowl
p a raquo t t i laquoalelaquof
bull bull bull laquo
A m bull
i bull
raquobullbullraquo
A a o
o o
lSxtnait du Document h 2028) - Anneacutee de leacutefLeacutenence 1971 -
A Forage P 3 raquolaquo Cooi o DruI
IOraquo i o lO
Vol me AIMCCcedilI tulro-Stucirct 4raquouraquo IV^utfire Inraquo)
- 92 -
Sur la figure preacuteceacutedente on peut remarquer quune installation de recharge a un coucirct dinvestissement qui en moyenne croicirct plus vite que le volume annuel introduit Pour une installation sans preacutetraitement cest linverse
- ETUDE DE LOPPORTUNITEacute EacuteCONOMIQUE DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
ARTIFICIELLE - COMPARAISON AVEC DAUTRES MEacuteTHODES DE MISE EN VALEUR
DES RESSOURCES EN EAU
Lalimentation artificielle de nappe est une opeacuteration rentable pour autant quelle soit moins coucircteuse que les autres meacutethodes de mise en valeur des ressou-ces en eau (G 51341) Il convient donc avant de choisir une meacutethode deacutetablir une comparaison de coucirct avec les autres meacutethodes (agrave condition bien sucircr que celles-ci soient techniquement reacutealisables)
Nous donnons ci-dessous quelques cas de comparaisons qui peuvent se preacutesenter
) CompcuiaLion enjQie un basi^in dinfJJjjtnaAlon et un puiAsi din^ecAion
Nous avons vu que agrave deacutebit annuel fixeacute le coucirct dinvestissement moyen dans le cas dun bassin dinfiltration est 2 agrave 3 fois plus eacuteleveacute que dans le cas dun puits dinjection Cependant le prix de revient dun m3 deau infiltreacute dans un bassin est en geacuteneacuteral un tant soit peu moins eacuteleveacute quun m3 deau injecteacute dans un puits Ceci sexplique par trois faits (6622466)
les coucircts de traitement sont reacuteduits dans le cas dune installation de recharge fonctionnant avec des bassins
lentretien des bassins est beaucoup plus aiseacute que celui des puits dinjection les frais dentretien des bassins sont donc moindres
la dureacutee de vie des ouvrages dinjection est en geacuteneacuteral beaucoup plus courte que celle des bassins Par conseacutequent lamortissement des premiers doit se faire plus rapidement que celui des seconds
Pour ecirctre compeacutetitifs vis-agrave-vis des bassins dinfiltration les puits dinjection doivent donc ecirctre conccedilus et geacutereacutes de maniegravere rigoureuse Cest pourquoi dans bien des cas on a preacutefeacutereacute malgreacute leur prix les bassins aux puits dinjection
2) CompcuiaLion entie une insitaUAation de Aechange anAAficJ-eAAcirce et une uniteacute de tnaAjtement damp4 eaux
Placcedilons nous dans le cas ougrave linstallation de recharge est un bassin Nous avons vu que par passage dans le sol leau dun bassin peut ecirctre grandement purifieacutee Ce traitement par le sol vient donc concurrencer techniquement le traitement en station
Examinons alors les eacuteleacutements de comparaison suivants (5600836)
a) implantation lespace neacutecessaire pour la construction dune uniteacute de traitement est infeacuterieur agrave celui neacutecessaire pour une recharge par bassin
b) besoin en eau dans le cas dune recharge les pertes en eau peuvent seacutelever a 40 du volume introduit
- 93 -
c) estheacutetique dans un cas comme dans lautre les installations paraicirctront inesshytheacutetiques
d) seacutecuriteacute de lexploitation dans le cas dune recharge par bassin on doit sattendre agrave des variations des deacutebits dinfiltration (colmatage fluctuations saisonniegraveres agissant sur la viscositeacute de leau) Mais la simpliciteacute des instalshylations avec bassins fait quelles sont moins exposeacutees aux pannes Pour ecirctre fiables les uniteacutes de traitement exigent pour leur part une gestion et un entretien rigoureux mis en oeuvre par un personnel qualifieacute
e) Possibiliteacute de surcharge les uniteacutes de traitement peuvent supporter jusquagrave 25 de surcharge Par contre la possibiliteacute de surcharge pour les bassins est faible En effet les bassins ont des dimensions fixeacutees et par conseacutequent ils ne peuvent recevoir plus deau quils peuvent en contenir
f) possibiliteacute dagrandissement les uniteacutes de traitement peuvent ecirctre facilement agrandies ce qui nest pas le cas pour les bassins
g) constitution de leau eacutepureacutee leau reprise apregraves infiltration dans le sol est agrave condition de respecter certaines conditions (cf 2egraveme partie de cette eacutetude) toujours claire et saine Leau traiteacutee pose souvent des problegravemes dodeur de saveur et de tempeacuterature
La comparaison eacuteconomique entre une installation de recharge par bassins et une uniteacute de traitement des eaux a souvent montreacute lagrave ougrave les conditions geacuteologiques et hydrogeacuteologiques sont favorables et le prix des terrains pas trop eacuteleveacute la rentabiliteacute de cette premiegravere meacutethode de traitement et de reacutegeacuteneacuteration des eaux
3) CompgiltxLion entte une i-nAtaAAaALon de iechaAge antAfcAcieMle et une adducJLJon deau (66025W7 ^
Placcedilons nous dans le cas ougrave linstallation de recharge est un puits dinjection
Pour ces deux installations on peut en premiegravere analyse confondre les frais de production et de pompage Si par ailleurs on neacuteglige les autres frais dexploishytation tels que lentretien la comparaison eacuteconomique entre les deux installashytions est alors rameneacutee agrave la comparaison des coucircts dinvestissement
pour les puits dinjection les coucircts dinvestissement sont composeacutes principaleshyment du coucirct du forage et du coucirct de la station de pompage
pour ladduction les coucircts dinvestissement sont reacuteduits aux coucircts de la canashylisation et des ouvrages annexes
La figure 5 donne un exemple chiffreacute dune telle comparaison pour lalimentation dune agglomeacuteration situeacutee au-dessus de la nappe souterraine de lAlbien (Reacutegion Parisienne)
Le coucirct dinvestissement pour une adduction deau eacutetant fonction de la longueur de la canalisation il apparaicirct donc quil existe une distance optimum au-delagrave de laquelle une installation de recharge est moins oneacutereuse quune adduction deau
bull bullbullbullbullraquo
- 94 -
FIGURE 5
ALIMENTATION A PARTIR DE LA NAPPE DE LALBIEN COMPARAISON AVEC UNE
SOLUTION DE TRANSPORT DEAUX DE SURFACE
exemple Lapprovisionnement en eau potable dune aggloshymeacuterat ion de 25 000 habitants dont les besoins atteishygnent laquon peacuteriode de pointe 7 000 m3jraquo peut ecirctre assureacute
soit p a r u n e adduct ion directe en premiegravere ecirclegrave-vation d eaux de surface depuis la plus proche usine de trai tement
soit par -des preacutelegravevements dans TAlbicircen effectueacutes sur place et compenseacutes pa r linjection simultaneacutee bullau niveau de la mecircme usine de Yolumes eacutequishyvalents
En premiegravere approximation l a comparaison entre ces deux solutions peut ecirctre rameneacutee agrave la comparaishyson des investissements correspondants
mdash lthuucircgt le ynetuief cas agrave une conduite de 350 mm de diamegravetre (1) soit environ 035 MFkm
(1) Coucirct moyen approximatifraquo au megravetre lineacuteaire en TOAC scmiuml-urbanicircseacutee y comprisregards ouvrages et toutes sujeacutetions r 350 F
dans le second cas agrave la reacutealisation d un doublet de forages agrave lAlbien
Forage dinjection 09011F Forage de preacutelegravevements 090Icirc1F Geacutenie Civil station de pompage et de tfeacuteferrisaticircon _ 035MF Equipements de pompage 015MF Equipements de deacutefcrrisatioR 015 MF
soit environ 2-15 MF
Comparaison des dsua solutions
Compte tenu des hypothegraveses adopteacutees la solution du doublet de forages agrave lAlbien parait la plus avanshytageuse si la longueur de ladduction directe excegravede 7 km (215035)
(Existait du Document 6602587) - Anneacutee de leacute^eacuteience 197b -
Le c a l c u l p reacuteceacuteden t e s t une s i m p l i f i c a t i o n du c a l c u l r eacute e l q u i en f a i t e s t p lu s complexe En dehors de t o u t e c o n s i d eacute r a t i o n eacuteconomique une opeacute ra t ion de recharge a r t i f i c i e l l e peut s imposer l agrave ougrave l e s r e s s o u r c e s n a t u r e l l e s d a l i m e n t a t i o n en eau s a v egrave r e n t i n s u f f i s a n t e s pour s a t i s f a i r e l e s b e s o i n s Exemple dans l e s icirc l e s ougrave l e s r e s s o u r c e s n a t u r e l l e s son t f a i b l e s e t ougrave l e p r i x du dessalement de l e a u de mer e s t souvent p r o h i b i t i f
- 95 -
U) Compcuiabbion ervUie le ^tocAage de siUAjlace et te 4tockage 4oideAAaln
Lfraquo figure 6 donne les reacutesultats dune correacutelation statistique entre le montant des investissements et le nombre de m3 deau stockeacutes par an pour un reacuteservoir de surface et un reacuteservoir souterrain
FIGURE 6
COMPARAISON DES COUTS DES STOCKAGES SUPERFICIEL ET SOUTERRAIN
1310raquo
I I
T3103
13107
TTykAT-STt 44-
rlt^r~^Trrttr
MaouM
IW3raquo 1V10raquo IVW
(ExtAaLt du Document f- 2028) - Anneacutee de ieacuteeacuteAence 1971 -
A partir de la figure preacuteceacutedente on peut donc deacuteduire que pour des volumes infeacuterieurs agrave environ 30 millions de m3 par an le stockage souterrain est plus inteacuteressant financiegraverement que le stockage de surface
bull bullbullbullbullbull
- S6 -
Par ailleurs le stockage souterrain preacutesente les avantages suivants
- disponibiliteacute de reacuteserve en cas de catastrophe stoppant les possibiliteacutes dimporshytation deau
- eacutelimination des pertes par eacutevapotranspiration
- pas de problegraveme dalgues et moins de risques de contamination
- reacuteduction des risques daffaissements dus agrave une baisse du niveau de la nappe
- possibiliteacute de traiter et de purifier leau par passage dans le sol
- 97
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- 98 -
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- CHAPITRE V -
LES INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE DE
NAPPE DANS LE MONDE
- 101 -
Les reacuteserves deaux souterraines constituent une immense ressource En effet on estime agrave 4 millions de km3 la quantiteacute des eaux souterraines situeacutees entre la surface du sol et la profondeur de 800 m agrave titre de comparaison le volume total des lacs deau douce est denviron 120000 km3
Cette ressource en eau souterraine est par ailleurs omnipreacutesente et peut donc ecirctre mis agrave part dans quelques reacutegions du globe exploiteacutee
Dans de larges reacutegions du monde les preacutecipitations sont insuffisantes pour pouvoir couvrir les besoins en eau A titre dexemple la figure 1 donne la carte des reacutegions du globe ougrave les preacutecipitations sont insuffisants vis-agrave-vis des besoins agricoles
FIGURE 1
Waiet-dejiciency (-) and valet-surplus (+) zones in ihe vorld A water deficiency exisls if preacutecipitation supplies less ztiater than would be nrrdedjor vellutatered vrgelalian In the reverse circumslcnccs ihere is a wzter surplus
((L-xtnaJut du Document Z 49 )
En comparant la figure 1 avec la figure 2 on peut se rendre compte que les zones ougrave on constate un manque en eau agricole sont naturellement les reacutegions arides ou semi-arides mais aussi certaines reacutegions tempeacutereacutees
bull bullbullbullbullbull
FIGURE 2
o ru
(euroxpoundnalpound du WoJild Atia by Bantholomew)
- 103 -
Pour situer le rocircle de la recharge artificielle dans la gestion globale des resshysources en eau nous allons eacutetudier deux cas
- cas des zones arides et semi-arides - cas des zones tempeacutereacutees
1 ) CaS desi gonampA avide^ et somL-cuiidesi
Dans ces reacutegions lexploitation des eaux souterraines est souvent la seule solushytion dapprovisionnement en eau Aussi la recharge artificielle vise dans ces reacutegions agrave augmenter la recharge naturelle lors des rares preacutecipitations afin de limiter les pertes par eacutecoulement de surface ainsi que par eacutevapotranspiration Il est possible de faire ainsi un stockage deau dans le sol
Il faut tenir compte du fait que la majoriteacute des pays situeacutes dans les zones arides du globe sont le plus souvent des pays en voie de deacuteveloppement donc dans lesquels on doit utiliser une technologie adapteacutee aux moyens locaux
Prenons lexemple de lAfrique et plus particuliegraverement les pays du Sahel
La figure 3 situe les zones arides et semi-arides dAfrique
Les pays du Sahel sont situeacutes au nord des deacuteserts du Sahara et du Fezzan dans des zones extrecircmement arides Parmi ces pays seules lAlgeacuterie et la Libye disposhysant de revenus peacutetroliers ont un niveau deacuteducation et deacuteconomie suffisant pour pouvoir mettre en oeuvre des techniques sophistiqueacutees de mise en valeur des resshysources en eau et ainsi assurer leur expansion humaine et eacuteconomique
2) CQA desi pay-si tompeacuteAeacuteA_
Laugmentation croissante des besoins en eau combineacutee avec la deacuteteacuterioration de la qualiteacute des eaux de surface ont entraicircneacute le deacuteveloppement de lexploitation des eaux souterraines
La recharge artificielle permet dans les reacutegions tempeacutereacutees
- dune part le soutien et la restauration de nappes surexploiteacutees
- dautre part lameacutelioration de la qualiteacute des eaux de surface par passage dans le sol
Ces deux points visent donc agrave ameacuteliorer en quantiteacute et en qualiteacute les eaux consommeacutees
Afin de preacutesenter les diffeacuterentes reacutealisations dans le monde nous allons les classer en fonction de lobjectif principal viseacute par ces installations
Principalement on distingue 4 objectifs
I - Stockage deau en peacuteriode humide pour utilisation en peacuteriode segraveche I - Soutien et restauration dune nappe surexploiteacutee I -Constitution dune barriegravere hydraulique contre lintrusion deaux saleacutees (ce
point est souvent une conseacutequence du point preacuteceacutedent) V - Ameacutelioration de la qualiteacute de leau par filtration dans le sol
- 104 -
FIGURE 3
TERRES ARIDES DAFRIQUE
E
A
S
rii bull i ri
i i
_
A n d raquo
Trontliraquo im plaquoV
1000 KIUX5
WOJtoeh
lpoundicOixLUt du Document I 1021)
bull bull bull bull bull
- 105 -
- INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF
LE STOCKAGE DEAU
1 ) Liacircte de^i in^taM-atlorvi
(1
(2
(3
(4
(5
(6
(7
(8
(9
(10
(U
(12
(13
Valleacutee du Danube Roumanie - Bulgarie
Valleacutee de la LeeGrande-Bretagne
Camp Peary USA
Valleacutee de la Prut Ukraine
Wroclaw Pologne
Comteacute de Los Angeles USA
Massif de Zaghouan Tunisie
Plaine cocirctiegravere dIsraeumll
Source de Yarkon Israeumll
Dan Project Israeumll
URSS
Valleacutee de lOued Biskra Algeacuterie
Plaine de Karakoum Turkmeacuten
Ahmedabad Inde
istan URSS
(G 51341)
(F 2028)
(F 2028)
(G 51341)
(6609067)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341 F 2028)
(G 51341)
(G 6230 G 6212)
(G 51341)
(G 51341)
(Z 13312c)
2) Le tablexiu 1 donne la reacutepartition suivant le climat et le niveau de deacuteveloppeshyment des pays concerneacutesdes installations preacuteceacutedentes
TABLEAU 1
- _ -NIVEAU DE
C L l r^-C^EVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3) tableau 2
(4) (5) tableau 3
(6) tableau 4
(12) tableau 5
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
(7) (8) (9) (10) tableau 6
(11) tableau 7
(13) tableau 8
- 106 -
3) Lampi tableaux 2 agrave 8 donnent pour chaque cas particulier de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
- tableaux 2 agrave 5 reacutealisations en pays industrialiseacutes
- tableaux 6- agrave 8 reacutealisations en pays en voie de deacuteveloppement
TABLEAU 2 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
PAYS
Roumanie -Bulgarie
GBretagne
USA
1 j LOCALISATION
I 1 j Valleacutee du Danube | (voir fig 4) 1 1 j Valleacutee de la Lee
1 1 J Camp Peary 1 1
EAU
R
R
bull
1 1 | GEOLOGIE |
| 1 | Valleacutee alluviale | j (sables et graviers)j 1 1 1 l j Craie j j(voir fig 5) j 1 1 1 1 (Lentille deau dans | jeau saleacutee j
1 1
VOL
2109
AQUI
m3
DISPOSITIFS
bassins
bull puits
puits
1 ICOLMA
I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 | TRAIT
| Preacute
1 1 1 1 2 1 1 1 j Preacute 1 1
1 | PERFORMANCES r i i i i j12 millions de j m3an
1 1 | entre 45 et 20 j m3h
1 bull
1 1 1 PRIX |
1 1 i i i i i i i i icirc 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Notations
R e eau de riviegravere Preacute= preacutetraitement des eaux 2 raquo traitement secondaire des eaux
FIGURE 4
- VALLEE DUDANUBE - ROUMANIE-BULGARIE
(HODHAHIB)
m - d CALAT
MAJUk
Belgrade SEVEXraquo bull laquo bull 8L
Bucarest deg
(BULGARIE)
(Extrait du Document Ccedil 5 i47 ) bull bull bull bull bull bull
- 107 -
FIGURE 5
VALLEE DE LA LEE - GE0L0GIE-PIEZ0METRIE AVANT ET APRES ALIMENTATION
ARTIFICIELLE DURANT LA PERIODE 1954-1955
1 mite gt 1
Terrains superficiels
Eii3 Argiles de Londres
KiZij VoohvJch e t Reading beds (5mper7traquosbFe
Pampi Sables thanegravetiens
P 3 Craie
mdashmdash Njyrau piucircrorpucirclricircque en octobre 1953
(svanL DIcircirrcntattoT OftificicirccIIe) -~mdash Niveau piumlocircromstriqus maximum apregraves rnjrciian
durant la peacuteriode lS5f-19S5
Sx-Oiaugravet du Document t 2028)
TABLEAU 3 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT CONTINENTAL
i PAYS
| URSS
| Pologne
| LOCALISATION
| I | Valleacutee de la | Prut
I | Wroclaw
i
EAU
R
R
I | GEOLOGIE
iPlaine alluviale |(voir fig 6)
ISeacutediments tertiaires
I I
VOL AQUI I | DISPOSITIFS
|bassins agrave
I I I |fosseacutes et (eacutetangs
i
I |C0LMA
sable| P I I 1 |PCB 1 1
1 1 | TRAIT
I
1 | Preacute
1 1 1 | Preacute
1 1 1
PERFORMANCES
12S0OO m3jour
PRIX
Notations
H = eau de riviegravere P ~ physique C raquo chimique B = biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux
- 108 -
FIGURE 6
VALLEE DE LA PRUT
l l t 1 T
A r g i l e du miocegravene
i _ i J - i J i laquov t iuml j 100 200 300 400 500
P i s t a n e e (en megravetres) 6 0 0
lHxtrialt du Ucircocumervt Ccedil 513^1 )
TABLEAU 4 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
PAYS
USA
1 | | LOCALISATION | EAU
GEOLOGIE 1 I (VOL A8UI | DISPOSITIFS
jComte de Los I Angeles |(voir fig 7) I I
(Bassins remplis de (seacutediments mal |consolideacutes i i
gt agrave 12 10s m3
|bassins et |terrains |deacutepandage I
j COLMA | TRAIT | PERFORMANCES j PRIX
I Preacute | 60 m3s jde re-|vient [de 4 agrave |242 pou H (icirceee n3 I
Notations
R = riviegravere P = physique
Preacute = preacutetraitement
- 109 -
pound O
- H -M
a a
O gtrt bullXi rH a -H o bullraquo-gt
K 3
bull S bull 0)
-=f G rH O
ta
ta 0)
raquoltD 4-raquo bull H KJ u +gt X
d o
n o bulla
a a
ta
o bulla 6raquor4 p O
bullbullgt laquo ta a fcgtd
irvviraquo bullH ni
- 110 -
TABLEAU 5 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT ARIDE
PAYS
U R S S
1 | LOCALISATION
1 1 |P la ines de jKarakourt
l
EAU
R
1 | GEOLOGIE
1 1 JAlluvions forma-j t i o n s de l ta iumlques
1
I |VOL
1 i 1
AQUI 1 | DISPOSITIFS
| Pui t s 1 1
1 ICOLHA
1 1 1 P 1 1
1 |TRAIT
1 1 1 1 1
PERFORMANCES 1 | PRIX
1 1
Notations
R raquo riviegravere P = physique
TABLEAU 6 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT MEDITERRANEEN
1 1 I I I I 1 1 PAYS j LOCALISATION EAU j GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT j PERFORMANCES j PRIX j
1 I I 1 I I 1 1 I I i i l 1 1 1 1 1 bdquo I I
Tunisie |Massif de | R | Calcaires | | P e t i t s barrages| P | Preacute 132 10deg m3an | | Izaghouan | j (voir f i g 8) j | l l l i l j ( v o i r f i g 8) | j j | I I I I I
1 1 1 1 1 1 1 i l I I 1 1 1 1 1 I sraeuml l |P la ine c S t i egrave r e | R | Pla ine l i t t o r a l e | |Pu i t s | PB | 2 | gt 10 10deg m3an | |
| ( v o i r f i g 9) j j (vo ir f i g 9) j j I I I i l
1 1 I I 1 1 1 1 1 i l 1 1 l l l I I I s r a euml l |Source de Yarkon | R | Roches carbonateacutees |900 10deg m3 |Puits mixtes | PB | 2 |entre 500 e t 1000 |de r e - |
1 I 1 p l i s s eacute e s j j l i t 3h jvient j I I I (voir fig 10) | j l l l I001S2 | 1 I I I I l l l Ipar n3 | 1 I l 1 1 i l I I l l l I I
I s r a euml l |Dan Projet (Tel | U | Dunes de sab le s | |Bass ins |PCB | 2 |300000 m3jour |de r e - | 1 Aviv) i l i l l l l jv ient j I i l I I i 1 1 i00262 | j i l i l I I jpar m3 i 1 I I I I l l l I I
Notations
R = riviegravere U = useacutee P = physique C = chimique B = biologique 2 = secondaire
- 111 -
FIGURE 8
MASSIF CALCAIRE DE ZAGHOUAN (Tun i s i e )
fmdash bull (n 1 f F H r
f Hammamet
SOUSSE --
5gt
+gtmdash mdashmdash mdash
^-a mdash
bull bull
9 - c a l c a i r e s du j u r a s s i q u e s u p eacute r i e u r
5 e t 1 - c a l c a i r e s djj l i a s
N-O m s-o
DJSBJL r i A H N C a
ampEacuteEacuteEacuteamp5
lLxtnaJjt du Document Ccedil 513^11 bull bull bull bull bull bull
- 112 -
FIGURE 9
FORMATION AQUIFERE DE LA PLAINE COTIERE
ISRAEumlL
Echelle
Limites des collines et raquoraquogtmdash des montagnes
Canalisations nationales bull deau laquo -Source raquo Ville
Direction de 1raquoeacutecoulement ~- ~ eaux souterraines
Zone de forages dexploitation
N n
Mer Zone de PLAINE COTIERE D1ISRAEumlL - PBOFIL SCHEMATIQUE
Z Z 7 Z ^ 7 7 Z Z Z Z Z Z pound ^ g f l a nappe ^T (ampgtgt p h r eacute a t i q u e bullpoundamp
iuml i d eacute s
S c h i s t e s a rg i l eux
(extrait du Document Ccedil 513U1 ) bull bull bull bull bull
- 113 -
FIGUREacute 10
SOURCE DE YARKON ISRAEumlL
ONO
PROFIL TRANSVERSAL DE LA FORMATION DANS LES MONTS DE JUDEE
Meacute ri i terraneacute e VAVHE
Plsst
J Aquifegravere
(Pleacuteistocegravene (Gregrave
Roches
es M (Neogene Neogsh _ deg
(Schistes
Sench
CeLraquostdol
2J impermeacuteables
(Seacutenonien
raquoraquoraquobull
Eocch
(Marnes crayeuses
(Turonien-Ceacutenomanien (calcaires et dolomites
(Craies (eacuteocegravenes (semi-(impermeacuteables
Q - (Ceacutenomanien infeacuterieur 1 (Dolomites
L e s h (Creacute t aceacute i n f eacute r i e u r ( S c h i s t e s
(dxtAaUL du Document Ccedil 513^1 )
TABLEAU 7 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT SEMI-ARIDE
i r~ I I i l I I I i l I PAYS LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI| DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
i I I I lt i I i I I I I I l i i j Algeacuterie jvalleacutee de loued | R |deacutepots alluviaux | 20 agrave 30 (ameacutenagements du | P | I 510deg m3an | |
iBiskra I I 1 n6 bdquo | H t de loued I I I i l | |(voir fig 11) | | 10 m3 I I I I I 1 1 I I I I I I I I I
Notations
R = eau de riviegravere p = colmatage physique
114
FIGURE 11
VALLEE ALLUVIALE DE BISKRA (ALGERIE)
^r Meacutediterrans
Figure 11 Valleacutee a l luv ia le de Biskra
Echelle
bull M M iumllaquoklaquo
((LxtnaLt du Document Ccedil 513^1)
TABLEAU 8 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TROPICAL
l i t i i | PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS ICOLMA (TRAIT j PERFORBANCES | PRIX |
i i i l i l i i I I 3 I I Inde |Ahmedabad | R | sable (voir f i g 12) | Ipuits dans l e | PB | 1 | 4 5 10 m3jour dinves-| I I I I i 1 l i t de la j j | [ t i s se - | I l I I 1 Iriviegravere | j j jment | I l I I 1 |(voir fig 13) | j j (faible |
1 1 1 I l I I I I
Notations R = eau de riviegravere P = colmatage physique B = crvlmatagccedil hi ni odegique
1 = traitement primaire
bull bull bull bull bull bull
- 115 -
Crosraquo Stetions or tnraquo Sobormali Rivraquor Ot Ahmlaquodotgtod
Aerosi SubhojSBridnt MorScolraquo llOO O lOO 200
O _ 1 _
IO 20
Ver Scolt
SuSfiojhBridsraquo^
RraquofraquorraquofHraquo I I Riraquo to cucircc
groicircnraquod aond lil Sandvrm sill
E 3 Qov wlth raquoirt
Acraraquo Gond 8ridyraquo
J FIGURE 1 2
Sub-surface section or the Sabarmati River bed poundt Ahmedabad as seen in boring during_ the construction of road bridges across the river Data supplied by Ahmedabad Municipal Corshyporation and PWD Govt of Gujarat
FIGURE 1 3
Map of Ahmedabad city shorring locations of Municipal tubcwcll stations (open circlcs) and privatc tubcwclls (closcd circlcs) In the inset a schematic diagram or the suggested injection rcchargicircng scheme is stiown Pairs of double circlcs along the river indicnc pairs of vater supply and injection wclls
Schcmofic diogrom of tbe propoj icircd siphon rechorge schsrae for-tt)8 Ahmtdobod City
-Injection well -Cblorinofor
Ahmedobod City location pion o f tubewolU
Raferlaquoncel Roilwoy lene
mdash AbodMunlimit bull Privofetubewella 0 Mun Corpo
tubraquowlaquoij Sets orwot^r supply and injac-
AirPOrtA lonwlaquoH
(poundxtjiaJjt4 du Document Z 13312c) bull bull bull bull bull bull
- 116 -
B - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LE
SOUTIEN DUNE NAPPE DEAU SOUTERRAINE
1 ) LLite de jjz^tallatioiV4
(1
(2
(3
(4
(5
(6
(7
(8
(9
(10
(U
(12
(13
via
(15
(16
(17
(18
(19
Lettonie URSS
Lituanie URSS
Bacircle Suisse
Nappe du canton de Genegraveve Suisse
Donzegravere Mondragon France
Appoigny France
La Moulle France
Menuma Japon
Niigata Japon
Hodcgaya Japon
Wiesbaden RFA
Dortmund RFA
Haltern RFA
Hardham Grande-Bretagne
Peacuteoria USA
Valleacutee de la Durance France
Flushing Meadows USA
Fresno USA
St Croix Virgin Islands
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341 F 2028)
(6618945)
(G 51341 F 2028)
(G 51341 F 2028)
(6627873)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(6622466)
(F 2028)
(G 51341 F 2028)
(G 6230)
(6616816)
(6614931)
2) Le tab-leau cL-apie donne la reacutepartition suivant le climat et le niveau de deacuteveshyloppement des pays concerneacutes des installations preacuteceacutedentes
NB il est inteacuteressant de remarquer que toutes les installations reacutepertorieacutees ont eu lieu en pays industrialiseacutes ce qui est logique car ces pays ont des besoins en eau tregraves importants donc exploitent largement leurs reacuteserves soutershyraines
Les installations de recharge artificielle pour le soutien de nappe dans le pays en voie de deacuteveloppement ne sont quagrave leacutetat du projet qui verront certainement le jour avec laugmentation des besoins en eau de ces pays
3) LeA tableaux 9 agrave 13 donnent pour chaque cas de climat et de niveau de deacuteveloppeshyment quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
- 117 -
NIVEAU DE CLIMAT ^ P J L V E L O P P E M
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3 ) (4 ) (5 ) (6 ) (7) (8) (S) (10) (11) (12) (13) (14) ( t a b l e a u x 9 e t 9 b i s )
(15) ( t a b l e a u 10)
(16) ( t a b l e a u 11)
(17) (18) ( t a b l e a u 12)
(19) ( t a b l e a u 13)
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
TABLEAU S REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
I l I I I I I I I 1 j PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS |C0LMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX 1 1 1 1 1 I l i l i l 1 1 1 1 | URSS iLettonie | L lAlluvions e t deacutep6ts | |Bass ins 1 P-C | Preacute | 0 7 agrave 10 mjour | j | 1 |morainiques 1 | ( v o i r f i g 14) | | | | 1 1 1 1 i i i i I I I I I 1 | URSS iKaunas (Lituanie)1 R |Plaine a l l u v i a l e | |Bass ins | P | P r eacute agrave l | 2 8 agrave 005 njour | | | j i ( v o i r f i g 15) j j ( vo i r f i g 15) j j j j I l I I 1 I I I 1 1 1 I I 1 1 1 1 fi 1 | Suisse |Bacircle 1 R |Pla ine d a l luv ions | |Fosseacutes 1 P | 1 | 65 x 10 m3an |de r e -j j | | f l u v i o - g l a c i a i r e s | | (vo ir f i g 17) | j | | v i e n t j 1 i j (vo ir f i g 16) j j I I I |0 0242 1 I I I I I I I I Ipar m5 1 1
| Suisse j Canton de Genegraveve 1 R 1 Deacutepocircts morainiques j 18 10s ra3 JBassins et j P j 1 j 13 x 106 m3an jde re-| |(voir f ig 18) | | | jdrains | j j jvient 1 1 I I I I I I I j10 agrave 14 1 1 I I i l I I I Icent 1 1 I I I I l i t |suisses 1 1 I I I I 1 1 1 Ipar n3 1 1 1 i l i i 1 1 I I I 1 | France |Donzere-Mondragon| R lAlluvions f l u v i a - |105 10 m3 |Fosses d i n j e c - | P | Preacute | 8 5 m3s |charges I i I j t i l e s (vo ir f i g l 9 ) i j t ion 1 | j jd expl I I I I j j(voir f ig 20) j j j J400000F 1 1 I I I I I I I Ipar an 1 1 1 1 1 1 3 1 I 1 | France |Appoigny 1 R lAlluvions f l u v i a l e s 1180 10 m3 |Bass ins agrave s a b l e | P | Preacute |1000 m3jour | i l i i i j l v o i r f i g 21) j i j | 1 1 I I I I 1 1 1 1 France La Moulle R iCraie fissureacutee Bassins agrave sablei P 1 16IO6 m3an
(voir fig 22) (voir f ig 23) (10000 m2) J
- 118 -
FIGURE 14
PLAN DES OUVRAGES HYDRAULIQUES DE BALTEZERS REPUBLIQUE SOCIALISTE
SOVIETIQUE DE LETTONIE
(SxtnaJJ du Document Q 513^1 )
- 119 -
FIGURE 15
INSTALLATIONS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DEIGULAI REPUBLIQUE SOCIALISTE
SOVIETIQUE DE LITUANIE
Legeiuiuml
1 Puits dexploitation 2 Puits dobservation 3 Station de pompage h Bassin dinfiltration
aglQ23 ^
A VA l
tma
Gravxer
S a b l e
Y777 T e r r e g r a s s e
7 Sab le mecircleacute de t e r r e g r a s s e j
(ExtAaJut du Document Ccedil 513^1 )
bull bull bull
- 120 -
FIGURE 16
COUPE HYDROGEOLOGIQUE DU SITE DE LA HARD (MUTTENZ-BALE)
giicircpositif tjltgtfitrjtun
II l VV95m v -bull bullbullbullbull
bullbull- bullbull -yf---w ^ ltbullraquo bullbull(vs5 bullbull A--raquo-
FIGURE 17
PLAN DE LAMENAGEMENT DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE LA
NAPPE DE LA HARD (MUTTENZ-BALE)
OAcircUE Ccedily Prise en r7ytera
copy_ Station filtrante
(D_ Conduite dteu fiitrio
QFossucircn dinnltrction
_ Puits diuml repreumlso
copy Reacuteservoir deau poiumltUe et stetion de pampago
_ raquo _ l^ tajw _ J I _ 2Ttftipe
ttUTTENZ PHATTELH
leuroxtnaAgravejLi du Document h 2028)
- 121 -
FIGURE 18
PLAN DE SITUATION DE LA NAPPE DE LARVE ET DES OUVRAGES
I Fronlentx 2 Florencs 3 Corouga 4 Vmty (pont) S Veuy (uagravenraquo) 6 Trains
7 SooMnraquo dAnraquo 8 Perly 9 Sorol 10 Veyriat (Franc) il Gcitlard (F) 12 Crochu (F) 13 Veiraquo (F) bull Pulrs -J- PirKgtfnagravegtrraquo
x x
^ f Noppe deacute ^ rAilordonV x+ +
(E-xtnaiA du Document 66189^5)
Echees _ J l C T
lOOm
iroo-iVraquo SOCn-Vs
FIGURE 19
SCHEMA DE LALIMENTATION
ARTIFICIELLE A DONZERE-MONDRAGON
(ampctnaLt du Document h 2028)
m bull bull bull bull bull
- 122 -
FIGURE 20
DISPOSITIF DINJECTION
G r i l l e de f i l t r a t i o n Canal
d a l i m e n t acirc t P u i t s d i n f i l t r a t i o n
Gravier compacteacute bull-v ( 1 0 - 3 0 mm) --- -s
-~ii
Tuyau p e r f o r eacute - - iicirc TE ( D i a m egrave t r e bullbull - ^ -^ 056 m) bullbullbullbullf-_-_-|
bullAlluvions -(profondeurr 8 -18 megravetres)
^S^UMSIumlEATUi-l IMPERMEABLE
lCxtnoJJ du Document Ccedil 513^1)
123 -
FIGURE 21
NAPPE DE LA VALLEE DE LYONNE A APPOIGNY FRANCE
bulllt
Station de pompage - M
JC3 puits raquoP
Prise deau
Bac de deacutecantation
bull
laquo i
laquoiuml bullOi
Pompe de r e p r i s e
bullQtrademdashpieacutezomegravetre No
(ExtAOAgraveA du Document Ccedil 513^1)
FIGURE 22
GRAVELKES bull^IumlOUNKERQUS
bullEAU INDUSTRIELLE i l ] LAC DE BELLEVUE
LILLE
USINE DE FABRICATION DEAU POTABLE DcMOULLE
VALENClHWNHS^raquo
OOUAraquo tk^in y v
(poundxtsi(LUt du Document 6627873) bull bull bull bull
- 124 -
FIGURE 23
COUPE GEOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DAPRES BRGM
20N5 OAV5 lAOJElLE LA -1APPE DE IA CH-OE EST CAPtlVc SOUS IcircE TEfWKJraquo TEariUSH
Surface d la nap4 en mars-avril 1357
la nappa en mai 1072
TABLEAU 5 BIS REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
| PAYS | LOCALISATION | EAU j GEOLOGIE jvOL AQUI | DISPOSITIFS |COLHA jniAIT j PERFORMANCES | PRIX |
j Japon JMenuma | R JDiluvium j |Pu i t s d i n - | P-C | 2 |4 000 m3Jour j j j j t vo i r f i g 24) j j t vo i r f i g 24) j j j e c t i o n I I I i l
j Japon JNiigata 1 R JDiluvium j gt 120 10 5 m3 jPui t s d i n j e c - | P-C j 2 j20000 m3Jour jde r e - j j j t vo i r f i g 25) | j t vo i r f i g 25) j j t ion j j j jv ient j i l i l j j tvo ir f i g 2 5 ) | j j |0 02 $ j j j I I 1 1 1 1 j 1 i3 |
j Japon JHodogaya j U JDiluvium | |Pu i t s d i n j e c - j C | 2 J35 m3h j j i l j j 1 U i o n 1 I i j j i i i l j j tvo ir f i g 26)j j j j j
j RFA IWiesbaden | R JAlluvions f l u - j jflassins |P-C-B j 1 jlOO 10 6 m3an i I j i i j v i a l e s j j tvo ir f i g 27)j j j j j i l i j t v o i r f i g 27) j j j i j j j
| RFA JDortmund j R JAlluvions f l u v i a - j JBassins j P-B j Precirc jlOO 10 6 m3an jde r e - j j | j j t i l e s j j tvo ir f i g 28 ) j j j jv ient j j | | j t vo i r f i g 28) j j 1 i | |entre | j i i l i l i i i i deg gt 0 3 e t i i i i i i i i i i i 0 raquo 0 9 i 1 j I I j 1 i i |Par bull i
RFA Sables de Haltern L Sables profonds e t 108 10 s m3 Bassins Preacute 44 10 6 ngt3an (vo ir f i g 29) a l luv ions de (voir f i g 29)
1 t recouvrement [ I I I l
1 CB lHardham (Sussex) j R jSable-limoneux j |Bass ins j P j Precirc J26OO0 m3jour j j 1 1 I I I I I I I I I
Notations
Eau R raquo= eau de riviegravere U s eaux useacutees
Colmatage P raquo colmatage physique C raquo chimique B - bull bol ialt
Traitement Preacute = preacutetraitement 1 primaire 2 s secondaire
- 125 -
FIGURE 24
PROJET DINJECTION DE MENUNA JAPON
CARTE HYDROGEOLOGIQUE DE LA PLAINE DE KVANTO
Zone d a l i m e n t a t i o n des nappes c a p t i v e s
Zone de c i r c u l a t i o n des eaux douces c a p t i v e s
Zone d e a u x s o u t e r r a i n e s s e m i - c o n n eacute e s
TTTT-
200
Eaux souterraines coloreacutees du groupe de Kazusa Direction principale du courant des eaux douces souterraines
Limite infeacuterieure des deacutepocircts du plio-pleacuteistocegravene du groupe de Kazusz
Aluvions
Roches preacuteshytertiaires
PROFIL GENERALISE AB Groupe Kazusa
(Plio-pleacuteistocegravene)
(ExtnaiA du Document Ccedil 513b1) bull bullbullbullbull bull
- 126 -
FIGURE 25
PROJET DINJECTION DE NIIGATA - JAPON
C a r t e i n d i q u a n t l e m p l a c e m e n t d e s d i s p o s i t i f s d i n s e r t i o n
J D i s p o s i t i f s d i n j e c t i o n
B a s s i n de d eacute c a n t a t i o n
P r o d u i t s c h i m i q u e s p o u r l e t r a i t e shyment
^V^AJi-^r 1^^ 6 ^ e ^ e a u b r u t e
C ugrave-
i l i Vlaquo
I1III
P l a i n e c ocirc t i egrave r e Beacutegions montagneuses
(C-xJjiaUi du Document Ccedil 513U1 ) bull bull bull bull bull bull
- 127 -
FIGURE 26
INSTALLATION DINJECTION DE HODOGAYA
cp Vanne darrecirct ^
Pompe
R eacute s e r v o i r d e a u
G r a v e t t e f i l t r e compacteacute
Figure puit
JAPON
montrant la s dinjection
Tokyo zone m
struc Mo 1
eacutetrop
ture des et 2
olitaicircne
(ExtaaU du ucircocumertf Ccedil 51)^1 ) bull bull
- 128 -
FIGURE 27
POMPAGE DEAUX SOUTERRAINES ARTIFICIELLES A SCHIRSTEIN WIESBADEN
r JD
s u r l e Rhin
copy S t a t i o n de pompage copy P u i t s copy B a s s i n de d eacute c a n t a t i o n copy B a s s i n d i n f i l t r a t i o n copy Leveacutee
VALLEE DU BHIN WIESBADEM REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
lpoundxtAaJJL du Document Ccedil 57J47 )
- 129 -
FIGURE 28
INSTALLATIONS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE DORTMUND
BaBs in de d eacute c a n t a t i o n
P r eacute f i l t r e agrave g r a v i e z
mmmzm Substratum impermeacuteable
YSSSSSS Surfaccedile de la nappe phreacuteatique avant
bullbullbull 1 alimentation artificielle bull Surface de la nappe phreacuteatique apregraves lalimentation artificielle
bdquo+teacirce 1 a Lippeltx
N o t e laquobullmdash iy
Pour approvisionner les villes ~ bullgtegt G-Agrave et les industries on pompe dans la valleacutee de la Ruhr hlO millions de m-2 deau par an dont
320 millraquo de m2 dans lEnvscher 82 mill de m^ dans lu Lippe 6 millraquo de nvi dans la Vupper
et 2 millraquo de m dans la cuvette dEms
VALLEE DE LA RUHR REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
ouvrages hydrauliques
lx+ialt du Document Ccedil 513^1)
Lac artificiel
Bassin draquoinfiltra- puits de
tion pompage
Bassin dinfiltrashytion
I I
Surface pieacutezomeacutetrique avant lalimentation artificielle
Surface pieacutezomeacutetrique apregraves lalimontation artificielle
~
Sables de Haltorn
Carte de la reacutegion
DISPOSITIF DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE HALTERN
REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
Cologne (K51n)
DlaquossEicanrgt
lExtnaAJi du Document Ccedil 513^1 )
- 131 -
TABLEAU 10 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT CONTINENTAL
I PAYS j LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COIJU | TRAIT j PERFORMANCES I PRIX
T USA Peacuteoria (Illinois) R sables et graviers
(voir fig 30) Bassins agrave sable (voir fig 30)
AP Preacute JlO000 m3jour |de re-|vient 10008 FF| jpar rn3
Notations
R = eau de riviegravere P = colmatage physique A = colmatage ducirc aux algues
Preacute = preacutetraitement
FIGURE 30
PLAN ET COUPE DUN BASSIN DINFILTRATION DE PEORIA
Oacsm
mm f^-C^t
i - j laquo m r vsi bullbull bull bullgtraquo bullbullbull gt-r-mdash ~T -- -v bullbull-
JiiC^U-1 vv-------- bull t )- c bullbullsvcbullbull - bull bullbull -bullbull ^Vbullbullbull^bull^iT v^gt^7bull^^T-~----Trrbull^^-^-^-J-C^bullbullbull
Echelles United)
Arriveacutee dcui- Ijriiire
(Existait du Document t 2028)
- 132 -
TABLEAU 11 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
PAYS I I I I I I j LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AOUI | DISPOSITIFS j COLHA
1 1 1 TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
Valleacutee de la Durance (Voir fig 31)
R Alluvions fluvia- gt 800 10 m3 Puits dinjec- P tiles tion
(voir fig 31)
830 1s
I
Notations
R raquo riviegravere P = colmatage physique 1 = traitement primaire
TABLEAU 12 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT ARIDE
| PAYS
USA
| USA
1 | LOCALISATION
Flushing Meadows
1 1
JFresno |(voir fig 33) 1 1 1
EAU
bull
R
1 | GEOLOGIE
Sable grossier et graviers
1
|Alluvions reacutecen-jtes dorigine |granitique 1 1
1 | VOL
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
AQUI 1 | DISPOSITIFS
Bassins (voir fig
1
|Bassins 1 1 1 1
32)
1 |COLMA
PB
1 1 1 1 1 P 1 1 1 1
1 |TRAIT
gt 1 1 | 1 | Preacute 1 1 1 1
1 | PERFORMANCES
35 m3s
1 1
|15 10 m3an 1 1 1 1
1 1 | PRIX j
1 1 1 1 de re- j vient 000432 jpar m3 j
1 i |de re- | jvient j |00142 | jpar m3 | 1 1
Notations
R laquo eau de riviegravere U = eaux useacutees
P =raquo colmatage physique B = colmatage biologique
2 raquo traitement secondaire Preacute = preacutetraitement
bullbullbullbullbulllt
- 133 -
FIGURE 31
BASSE VALLEE DE LA DURANCE - FRANCE
TARASCON
Limi t e s de l a p a r t i e c a p t i v e de l a format ion a q u i f egrave r e ( sous des d eacute p ocirc t s a r g i l e u x s u p e r f i c i e l s )
I n s t a l l a t i o n s d i n j e c t i o n ~^mdash P r o f i l eacute t u d i eacute
ipoundxtncuit du Document Ccedil 513^1 ) bull bull bull bull bull bull
- 134 -
FIGURE 32 SCHEMA DU PROJET DE FLUSHING MEADOWS ^-x
R eacute g u l a t e u r d e p r e s s i o n
A l i m e n t a t i o n
Canal dameneacutee Digue
Bassin V T
IOI JŒ JLIumlL
=r~w5i bd alt
bull
Puits Ndeg bull 1
50
bull -ltgt
bullbull 3-4
5-6
100 megravetres
I
B _
3=
Tuyau de drainage
J^ Puits Est
Puits
FIGURE 32 BIS SYSTEME DES BASSINS DINFILTRATION SUR CHAQUE COTE DU LIT DE LA RIVIERE ET DES PUITS AU CENTRE POUR POMPER LEAU REGENEREE
Lit de la rivi egravere
horizon imperxeacuteable
(poundXpoundACLUgraveL4 du Document Ccedil 6230) bull bull bull bull
- 135 -
FIGURE 33
ZONAL RESPONSE IN WATER TABLE HYDRAULIC HEAD AND WATER QUALITY
AROUND THE CITY OF FRESNO CALIFORNIE
(poundxtnltzijt du Document 6616816)
TABLEAU 13 REALISATION EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TROPICAL
i PAYS
USA
i | LOCALISATION |
St Croix (Virgin Islond)
Notations
EAU
U
| GEOLOGIE
Alluvions (voir fig 33 Bis
1
VOL AQUI DISPOSITIFS
Bassins (voir fig
33 Bis)
1 ICOLMA
1 1 PB
1 1 1
1 | TRAIT
1 1
1 1 1 1
PERFORMANCES
38000 n3jour
1 1 1 PRIX |
[de re- [ vient 05602 [par m3
U = eaux useacutees
P = colmatage physique 8 = colmatage biologique
1 = traitement primaire
- 136 -
FIGURE 33 BIS
GEOLOGY OF THE GOLDEN AND NEGRO BAY RECHARGE SITES
i ^ mdash E i f t t a N laquo y o Bay gt ^ bullbull bull Esurraquo Goldltn Grcraquoraquo bull gt
rtorironiai ugraveiitanc ifti
(poundxtialt du Document 661^931 )
bull bull bull bull bull bull
- 137 -
- INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LA
CONSTITUTION DUNE BARRIEgraveRE HYDRAULIQUE CONTRE LINTRUSION
DEAUX SALEacuteES
1 ) L-Lite deA inAtaHaiJonA
(1
(2
(3
(4
(51
(6
(7
(8
(9
(10]
(11
(12)
Long Island USA
Zandvoort Pays-Bas
Tokushima Japon
Water Factory 21 USA
Palo Alto USA
Burdekin Australie
Kalauoo Hawaiuml USA
Dashte Naz Iran
Tanger Maroc
Telbaulba Tunisie
Sebikotane Seacuteneacutegal
Bas Togo Togo
(F 2028 G 51341 G 17874)
(F 2028 G 51341)
(G 51341)
(G 6212 5603546)
(G 6212)
(F 40332 G 51341)
(G 51341)
(Ground Water Ja-Fe 1977)
(F 2028 G 51341 6600101)
(G 6757)
(G 51341 5600835)
(G 51341)
2) Le tabMeau cL-apieA donne la r eacutepar t i t ion des i n s t a l l a t i ons preacuteceacutedentes suivant l e climat et l e niveau de deacuteveloppement des pays concerneacutes
3) LeA tabteaux 1b agrave 19 donnent pour chaque cas p a r t i c u l i e r de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques carac teacuter is t iques des i n s t a l l a t i o n s correspondantes
Tableaux 14 agrave 16 r eacutea l i s a t ions en pays indus t r i a l i seacute s
Tableaux 17 agrave 19 r eacutea l i sa t ions en pays en voie de deacuteveloppement
- 138 -
- ______^ NIVEAU DE CLIMAT -^CEVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2 ) (3 ) t a b l e a u 14
(4 ) (5 ) t a b l e a u 15
(6) (7) t a b l e a u 16
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
(8) t a b l e a u 17)
(9 ) (10) t a b l e a u 18
(11) (12) t a b l e a u 19
TABLEAU 14 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
C I I I I I I I I I I PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLHA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
1 1 I I I I I 1 1 1 I I I I I I I I I | USA | Bay Park | U |Sable a r g i l e | gt 1200 10 9 m3|Puits d i n j e c - | PCB | 3 |13 agrave 25 1s | | | | Long Is land j | sab le argi leux j | t i o n I I I 1 | | (voir f i g 34) | | ( v o i r f i g 35) | | I I I I I
| Pays-Bas | Zandvoort j R |Plaine l i t t o r a l e | ) 4 5 10 9 m3 jcanaux e t j P j Preacute j 70 10 m3an jde r e -| j | | e t dune | jbass ins | | j | v i en t | | | j (vo ir f i g 36) j j fvo ir f i g 36) j j j |0 245
1 I I I I I I I lFFn3 1 1 1 1 II 1 1 1 II 1 1 1 1 1 1 1
Japon | Tokushima | R |Plaine l i t t o r a l e | |Pu i t s d i n j e c - | P | 2 | 20-25 n3heure | j (vo ir f i g 37) j jdiluvium | j t ion I I I 1 | | |(voir fig 37) | | I I I 1 1 I I I I I I I 1 Notations
R = eaux de riviegravere U = eaux useacutees
P = colmatage physique C = colmatage chimique B = colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux 2 = traitement secondaire 3 = traitement tertiaire
- 139 -
FIGURE 34
LOCATION OF THE BAY ARTIFICIAL-RECHARGE SITE
(C-xtnaAJL du Document Ccedil 5211 )
FIGURE 35
Nord Sud Atlantioue
A r g i l e
^Zdia^) cfe fBe c 0
G r a v i e r
Sable argile sable argileux et limon S a b l e
Roche c o n s o l i d eacute e
lCxtaaJJ- du Document Ccedil 513^1 )
- 140 -
FIGURE 36
NI
n
Limite de la zone s captage
Limite des dunes
i
gt
Mer du Nord Dunes Polder du Lac de Haarlem
urbe ^^y-Lentilles Sables du plexs^ - T tocene ^ ^^aargile
---bullbullbullbull bull-bull-bullbullbullbull ejjgt---gt ltamp ltbull bull v- bullbullbullbull
gt--gtV^
^ampm$^amp^3^amp$^
ZANDV00RT PAYS-BAS
(CxtAaU du Document Ccedil 513^D bull bull bull bull bull
- 141 -
FIGURE 37
Aff l eu remen t s du s u b s t r a t r ocheux
_ _ p r o f o n d e u r du s o c l e rocheux ~ ( c o u r b e de n iveau ) 1ampampampVJ-~- Teneur en Ci s u p eacute r i e u r e agrave
bull Fo rage
copy P u i t s d i n j e c t i o n
TAKASE Deacutepocircts argileux superficiels HATSUMO
icirc l e r
PROJET DINJECTION DE TOKUSHIMA JAPON
fts^ k=eacutepoundagrave amp ^
Tokushima (sur Shikoku)
(6x-tzltzlt du Document Ccedil 513U1 )
- 142 -
FIGURE 38
ORANGE COUNTY CALIFORNIE
bullv KCCU CQ
5Au BtewAepiuo co
raquo _
eiVcZ^iPE- co
0
PIE60 1 l [ IMPERIAL CO i
_ 1 -T-
A i
(CxtacuJ du Document 56035^6)
TABLEAU 15 REALISATIONS EH PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
r 1 i PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE
1 1 1 1 1 1 |VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
Water Factory 21 U Deacutepocircts marins et Californie continentaux mal (voir fig 38) consolideacutes
Puits dinjecj PB 3
(voir fig39)
066 IJI33
USA Palo Alto (voir f ig 40)
U Sables et jgraviers
I Puits dinjecj PB 6 1s
|(voir fig40)| I I
Notations
U = eaux useacutees
colmatage physique colmatage biologique
3 = traitement tertiaire
bull bull bull bull i
- 143 -
FIGURE 39
FLOW SCHEMATIC AND SAMPLING LOCATIONS FOR WATER FACTORY 21
LIQUID PROCES3IWG
C H E M C A L K I T R O S c N RECARSON-I __ _ icirc ACTIVATES bullDiSlNFECIiCV amp j CLARIFICATION j REMCVAL ATCN [ FILTr^siO^I CARBON 0poundMIKERASJZpound7Gricirc
t t fAOSQPPTiCtt
CAP80H 70 HIcircUSr
bull lt
lJCCTtOlaquolaquo wCLLS
bull laquo C Y C L E
PUMraquoS
S0L1DS HANOLING INJECTIONraquo SYSTEM
bull bull bull bull bull bull
- 144 -
FIGURE 40
PLAN 0F GROUNDWATER RECHARGE FACILITY IN THE PALO ALTO BAYLANDS
msmm FRAgraveSCISCOcircI
0 u
El 6k
PALO ALTO
copy
-e-o
LEGEND
EXTRACTION WELL
INJECTION WELL
MONITOft WELL
lpoundyLtnaLt du Document Q 6212)
- 145 -
TABLEAU 16 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TROPICAL
1 f~^ 1 1 1 1 PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |THAIT j PERFORMANCES | PRIX
Australie Delta du Burdekin Delta avec 345 109 m3 Trancheacutees agrave Preacute (voir fig 41)
-h i
JKalauao Hawaiuml
deacutepocircts alluviaux
I I I I
sable (voir fig41
I Bta2) I H
40 agrave 100 106
m3an des in-vestis-jsements 2 106$
USA jcocircne volcanique 4800 10 in3 Retenue deau (basalte) (voir fig43) (voir fig 43)
120000 m3jour
Notations
R = eaux de riviegravere
P w colmatage physique
Preacute = preacutetraitement
FIGURE 41
CARTE GENERALE
bull Ui KlaquoraquokM
(ExtzaLt du Document Q 513^1 )
- 146 -
FIGURE 42
LOCALITIES OF RECHARGE TRENCHES IN BURDEKIN DELTA
FIGURE 43
TYPICAL CROSS SECTION OF A TRENCH
IpoundxtnaAgraveJbi du Document h U0332)
- 147 -
FIGURE 44
COUPE SCHEMATIQUE MONTRANT LES SOURCES DEAU DE HONOLULU
P u i t s d e K a l a u a o H a w a i i E t a t s - U n i s d A m eacute r i n u e
E c h e l l e
-2snmdash P r eacute c i p i t a t i o n (rrr)
- laquo laquo - - L i g n e s d e n i v e a u p i eacute z o m eacute t r i q u e ( c m )
(SxiAaJJ du Document Ccedil 513^1 )
- 148 -
TABLEAU 17 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TEMPERE
1 PAYS | LOCALISATION
j r
GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COLHA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
Iran iDashte Naz | N |Sables | jtvoir f ig 45) bull j jtvoir f ig 46) j
I I I I
|Puits din- j jjection j |(voir f ig 47) |
|200 1s I I
N = eau de nappe
FIGURE 45
DASHTE-NAZ FARM AREA
V--
I R A Q
S A U 0 1 A R A 8 I A
MIOOLE EAST AREA
(poundxpoundnaUt4 de VattLcAe do OS W-LLLLaniA pcuiu darvi Qiound Wateji Qa-Fe 1977)
- 149 -
FIGURE 47
CROSS SECTION OF TYPICAL INJECTION WELL
FIGURE 46
RELATION BETWE FRESH AND SALINATED
AQUIFERS IN DASHTE-NAZ
CAS-OH I f A
-bull C -r- ~ - = S ^ trade j f - iuml x bull bull 0 L
_ _ - ^ Fgtistoi cdHgtjkta wi(raquo gtlaquo-raquoai
fx-6iltxiXltJ de VantXcle de pound)poundbull WLilLami paMu dan Ccediliound Wateji Ccedila-Fe 1977 )
bull bull bull bull bull bull
- 1 5 0 -
CARTE GEOLOGIQUE DU CHARF-EL-AKAB
Echelle - ltm
QUATERNAIRE
Allumions
1 I Sable Je couverture
~gt---iuml 1 Sable de phje
1degdegdeg1 Gregraves marin
ANTEQUATERNAIRE
- j Gregraves lortonhn
bullpound3 Gregraves 1 vmucirc Arjiitesj
F-^- Marnes eacuteocegravenes
ugravediens
Mcrres schisteuses secircnonicircennss
bullif- ocircondacss dexploitation t Fesseacutes dabsorption
copy Pieacutezomtlrts G Diachse dinjection
evccedilraquo V^=gt-iuml
EXHAURE ET REALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE LA NAPPE DE
CHARF-EL-AKAB (TANGER)
SCHEMA DE PRINCIPE
(poundxJyiaUA du Document 6600101 ) bullbullbullbullbullbull
- 151
TABLEAU 16 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT MEDITERRANEEN
1 | PAYS
1 1 1 Maroc 1 1 1 1 1 Tunisie 1 1
1 | LOCALISATION
1 1 |Tanger 1 1 |Telboulba 1 1
1 | EAU
1 B 1 1 I 1 1 F 1 1
1 1 | GEOLOGIE | VOL
I 1 1 1 s ICuvette littorale|6 10 Iseacutedimentaire | |(voir fig 48) | | 1 i |Sables fins avec | (couches dargile | i i
AQUI
m3
1 1 | DISPOSITIFS |
1 1 1 |Fosses din- | Ifiltration | |(voir fig48)|
| i 1 i |Pults din- | Ijection | 1 1
COLMA
P
P
1 | TRAIT
I 1 1 1 1 1
1 1-2 1 1
1 | PERFORMANCES
I
1 |106 m3an 1 1 1 1 -|05 10deg ngt3an 1 1
1 1 1 PRIX | 1 1 t 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1
Notations R = eau de riviegravere
P = colmatage physique
1 = traitement primaire 2 = traitement secondaire
TABLEAU 19 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TROPICAL
1 1 1 1 | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COLMA |TRAIT PAYS | LOCALISATION | EAU GEOLOGIE PERFORMANCES | PRIX
Seacuteneacutegal | Sebikotane IRoches carbona- 6010 m3 jRetenue |teacutees karstiques | j(voir fig4SIuml| |(voir fig 49) j | |
+ -+- 4-I
1depandage j
34 10 n3an
Togo Bassin du Bas Togo
Sables dunaires (voir fig SO)
gt 1 4 1 0 S m3 jTerrains 5 6 10 m3an
Notation
R = Eau de r i v i egrave r e
- 152 -
FIGURE 49
ECORCHE DU COMPARTIMENT DE SEBIKOTANE
ECORCHE DU COMPARTIMENT
DE SEBIKOTANE
Rosine infeacuterieur supposa en levraquoJ
i JIumlAMirretir
F N Cad m rcreujf
i rjJ 5AAV t 7srracirces
iKf[^|rT bull | ^T7^WL T Icirc j-r-- r- i - F
jt|l-k bull i T i ^ ^ J iiuml S t e k y X MaUr Guey
(poundxtaU du Document 5600835)
- 153 -
FIGURE 50
PLAINES LITTORALES DU TOGO
Limi te des p eacute n eacute t r a t i o n s UJJJplusmn-LLL d e a u s d e mer ^o
tf C o u r b e s de n i v e a u de l a pound I iuml m i t e iuml h f eacute r i e u r e de l a q u i - ^ bull bull
f egrave r e du c o n t i n e n t a l t e r m i n a l v
E a u de ui(
Oceacutean o
P r o f i l
C o n t i n e n t a l t e r m i n a l
( ^S ta t ion de pompage) T a b l i g b o
Eaux
S-ogt6 W ^
(poundxfrialpound du Document Ccedil 513^1) bull bull bull bull
- 154 -
D - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF
LEacutePURATION NATURELLE DES EAUX PAR PASSAGE DANS LE SOL
1 ) Lutte deA inAtaLlampLLorvi
(1) Bertrange France
(2) Blagnac France
(3) Dangeacute - St Romain France
(4) Ginasservis France
(5) Nancy France
(6) Croissy France
(7) Karlskoga Suegravede
(8) Goteborg Suegravede
(S) Port Leucate France
(10) Boulder USA
(G 2264 bis)
(G 2264 bis)
(G 2264 bis)
(5605250)
(F 2028)
(G 51341 G 3663)
(G 51341 F 2028)
(G 51341 F 2028)
(G 7221)
(G 1681519)
2) Le tabZeau cx-de440uA donne la reacutepartition des installations preacuteceacutedentes suivant le climat et le niveau de deacuteveloppement des pays concerneacutes
mdashbullmdash-___ NIVEAU DE CLIMAT -^DEVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) Tableaux 20 et 20 bis
(S) Tableau 21
(10) Tableau 22
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
bullbullbullbullbullbull
- 155 -
NB Toutes les installations reacutepertorieacutees ont eacuteteacute construites dans des pays industrialiseacutes Ceci montre bien que face dune part agrave laugmentation des besoins en eau et face dautre partagrave limportance de la quantiteacute deaux useacutees rejeteacutees lalimentation artificielle apparait comme eacutetant un moyen de gestion bien approprieacute
N
3) LampA tableaux 20 agrave 22 donnent pour chaque cas particulier de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
TABLEAU 20 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
| PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE j VOL AQUI j DISPOSITIFS | COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
France Bertrange R Alluvions gros- bullBassins agrave PB Preacute 800 m3jour bull 1siegraveres bull bullsable j j Jenviron j
(sables et gra- i itvoir fig51)
1 I I vieuro r s) | i 1 1 I 1
j France 1 Blagnac 1 R JAlluvions gros- | iBassins agrave j PB j Preacute |800 m3jour j | 1 1 Isiegraveres 1 Isable | j lenviron i j j I ((sables et gra- | |(voir figbllj j j j 1 1 I I viers) 1 1 I I I I
France Dangeacute Saint R Alluvions gros- Bassirs agrave PB Preacute 800 n3jour
Romain siegraveres isable [ [environ
(sables et gra- (voir fig51)
r 1 v i e r s ) bull I
j France | Ginasservis j U | 1 |Lagune j PB | 3 |50 m3heure j 1 I (Var) | | 1 Kvoir fig52)| | j |
France Nancy R Alluvions bull Bassins p Preacute 100000 m3j
(voir fig53)
| France j Croissy j R |Craie fissureacutee | |Bassins j PB j 1 |3010 m3an jde revient
| | (voir fig 54) | |sous alluvions | |(voir fig55lj | j |0062 par
1 1 1 |(voir fig54) | | I I I I m3
j | I l 1 9 1 I j I i Suegravede Karlskogo R Alluvions (sables 2 10 m3 Bassins agrave 1 15000 mSjour
(voir fig 56) [et graviers) [ [sable [ [ J J
(voir fig 56) (voir fig56)] j
Notations
R = eaux de riviegravere
U = eaux useacutees
P = colmatage physique
B ~ colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux 1 = traitement primaire 3 = traitement tertiaire
bullbullbullbullbullbull
- 156 -
FIGURE 51
Pt eacute iome t r cm
4 3
4 2 Stiagravettrotum de cateotres marneux tm peu permtobtn ^ -IMPLANTATION -
EcheteViOOO
SP I I I I I I I I I t I rr BOMilt 4raquoJtrotlaquoii
1gtIuml I I M J I I I M I A B
bull Fore 9 bull tf rlaquopi i
laquoraquooo l _ 1 2 0 O
J-raquoraquo
lLxtnaiA du Document Ccedil 226k b-Li)
FIG-52
T iu i teumlu ien t d eacutepuiut iou degraves fcJUii Utgteacutees Urbaines
en vus de Leur recyclage pour la consommation
Scheacutema deprincipe de l installation pilote de GINASSERV1S
ChXraquot olaquoJraquolaquolraquoraquo Otcf lntr iictgtpiraquolraquoraquo
v bull T R A I T E M E N T PRIMAIRE laquot SECONDAIRE
TRAI1EHENT TERTIAIRE
ur
raquo ^ ^ ~ i
C3 J ya amdashraquo f
^ mdash - feu eraquor gtbull bull bull bull bull bull
LACUNE dlaquo r i mj action
(poundxUaU du Document 5605250
- 157 -
FIGURE 53
SCHEMAS EN PLAN ET EN COUPE DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE DE LA NAPPE
DE LA MOSELLE A MESSEIN (NANCY)
MoseUe
vers trai
Barrage
25-3 Om | 25-30trade
gt^ |2a3nraquo
f Galerie L J captante
77777777-7777777 Subslratum impermeacuteable
(LxJjiaAgraveJ du Document h 2028)
FIGURE 54
NAPPE SOUTERRAINE DE LA VALLEE DE LA SEINE A CROISSY (FRANCE)
S e i n e Deacutecanteurs
U
P r i s e d eau
F i l t r e s agrave s a b l e
B a s s i n S t a t x o n r _ V e r s l e d m f i l - de _ reseau de t r a t x o n pompage l - d i e t r - i -
1 bution
Craie f i s s u r eacute e
(ExtAcujt du Document Q 513^1 )
- 158 -
FIGURE 55
Usine du PECQ
Prise deau de CROISSY
Chatou 9
bull bull lt - - bull lt iuml gt
FORAGES SLEE bull FORAGES fslJFTl
coupe des terrains suivant A B
a Meuliegraveres e Calcaire grossier b Sables du Stampien f Argiles et sables du Sparnacien c Gases vertes du Sarncisien g Craie blanche Seacutenonienne d Marnes et caillasses h Sables et graviers
(6xtAalt du Document Ccedil 3663)
- 159 -
RESERVOIR DEAU SOUTERRAINE DE KARLSKOGA SUEDE
Carte de l a reacuteg ion
bull w
(ExtnaLt du Document Ccedil 513^1 )
FIGURE 56
SCHEMA DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE A KARLSKOGA
(Extnatt du Document t 2028)
- 160 -
TABLEAU 20 BIS INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
1 1 I LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI
1 1 1 r~ DISPOSITIFS | COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PI
PAYS
Suegravede | Goteborg I I
R |AlIuvlons (sables | jet graviers) | j(voir fig 57) |
Bassins | (voir fig 57) j
| 1 |12000 m3jour I I
Notations
R = eaux de riviegravere
1 = traitement primaire
FIGURE 57
SCHEMA DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE A GOTEBORG
Bass in d raquo i n j e c t i o n
Nivlaquo p i eacute z on eacute triccedilju^
v v v V
vSocle cristallin
n M bull
(Cxtnaijt du Document Q 513^1 )
bull
NW Echelle horizontale 1500
PZ5
488 529
590 622-6 28
249-250 HV
360-364-k
482-484
Golel dorgile humifecircre 03cm + golels oxydes
602
690
775-784 810
Lentille dorgile humifecircre 02cm ggft
l ^ g S S J Forte dodeur H2 S 75 926 944
10-1018
1086 bull
1168-12-
1540 L-J
w
Argile humifecircre sableuse
Argile sableuse humifecircre oxydotion ferrique 10
Argile sableuse humifecircre
Deacutebris de- vecircgeacutetoux 10 Traces oxydation 1
Sable tourbeux Deacutebris de bois Soble fin tourbeux
Sable fin tourbeux
Amas de soble argileux humifecircre Soble partiellement tourbeux
054 bullbullbull 089-071
240
354-360
425-428
517
610
9 936
arc
515
Lentille dorgile tourbeuse 1cm Toches doxyde ferrique
Golel dorgile sableuse
Galets dargile sableuse brun-rouge 01 cm Toches humifegraveres Bois en deacutecomposition Soble ovec oxyde ferrique 20 Soble humifecircre H2S Soble humifecircre ovec racines
LEacuteGENDE
] Soble grossier moyen
Soble fin
FIGURE 59 PORT LEUCATE
PLAN DE SITUATION DE LA DUNE DE LA CORREGE
Echelle M 15 000
bullbullbullv Zoneeacutequipeacutee pour l i r r i g a t i o n acirc p a r t i r des ef f luents en 1980
Zone basse planteacutee (+ 2 NGF)
Conduite 0 400
Bassins d i n f i l t r a t ( 1981)
Zone haute non anteacutee (+7NG
M E R bullbull M E D I T E R R A N E E
- 163 -
TABLEAU 21 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
j VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX PAYS LOCALISATION EAU j GEOLOGIE
] 1 h Port Leucate U Dunes cStiegraveres
(voir fig 58) Bassins din- PB filtration (voir fig 59)
Preacute 1500 m3Jour
Notations
U = eaux useacutees P = colmatage physique B = colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux
TABLEAU 22 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT SEMI-ARIDE
i 1 r | LOCALISATION | EAU |
PAYS GEOLOGIE VOL AQUI 1 1 1
DISPOSITIFS ICOLMA |TRAIT | PERFORMANCES
1 1mdash4 PRIX
SA Boulder (Colorado)
I bdquo I U jAlluvions (sables et graviers)
Bassins din- j PB filtration
I entre 50000 e t ( f ig 60 ) 200000 m3an
Notations
U = eaux useacutees P = colmatage physique B = colmatage biologique 2 raquo traitement secondaire
bullbullbullbullbullraquo
FIGURE 60
SCHEMATIC 0F BOULDER WASTEWATER TREATMENT PLANT
M
Flow Prlmagravery Diversion Clarifiers
Iteadworks Oox
r L
Trfckling Ti t ters
Secondary Clarifiers Chlori nation
City Collection
System
V
Grit to Land Disposai
Site
Kl
bulla
o a v
Infiltration-Percolation Basins
1 mdash lt To Land
~ Disposai Site
Sludge Vacuum Holding Filters Tanks
(ExtnaU du Document Q 1681519)
- 165 -
L I S T E B I B L I O G R A P H I Q U E
F 2028 BIZE Jf BOURGUET L LEMOINE J Lalimentation artificielle des nappes souterraines Ed Masson et Cie 1S72 199 pages
F 3091
F 40332
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G 1681519 SMITH DG LIumlNSTEDT KD BENNETT ER Treatment of secondary effluent by infiltration-percolation EPA-6002-79174 Aoucirct 1979 103 pages
G 17874 KOCH E GIAIMO AA SULAM DJ Design and opeacuteration of the artificial-recharge plant at Bay Park New York US Dept of the Interior Geol Survey 1973 14 pages
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G 3663 A bull bull bull
Plaquette de preacutesentation de linstallation de recharge artificielle de Croissy SLEE sd 16 pages
G 51341 Emmagasinement souterrain des eaux et recharge artificielle Ressources NaturellesSeacuterie Eau ONU ndeg2 1977 307 pages
bullbullbullbullbullbull
- 166 -
G 6094
G 6212
G 6230
G 7221
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World climate confeacuterence Organisation Meacuteteacuteorologique Mondiale Confeacuterence Feacutevrier 1977 Genegraveve 791 pages
A bull bull bull
Wastewater reuse for groundwater recharge Symposium Office of Wat Recycling Californie 1980 345 pages
A bull bull bull
Possibiliteacutes deacutepandage des eaux useacutees urbaines Rapport Agence RMC 1979 371 pages
A bull bull bull
Lameacutenagement dinfiltration des eaux useacutees de Port-Leucate Socieacuteteacute dEconomie Mixte dEquip et dAmeacutenag de lAude Nov 1981 45 pages
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6609067 JASINSKI B Captages deau dinfiltration du reacuteseau de distribution de Wroclaw (Pologne) TSMLEau Feacutevrier 1976 ndeg 2 p 88-92
6614931 BURAS OK Wastewater reacuteclamation in St Croix JWPCF 1977 49 ndeg 3 p 429-435
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6628231 Water for human needs Ass Int Ress en Eau Vol 3 1975 413 pages
bull bull bull t
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WILLIAMS DE The Dashte-Naz groundwater barrier and recharge project Groundwater Janvier-Feacutevrier 1977
C O N C L U S I O N
- 171 -
La consommation croissante deau dans tous les paus conduit parfois agrave une surexshyploitation des ressources naturelles le manque deau dans certains paus en deacuteveloppement et la po-Llution de leau dans les paus Industrialiseacutes ont fait que les aestlonnaLnes de leau ont eacutetudieacute toutes les possibiliteacutes de conserver leau quantitativement et qualitativement
Lalimentation artificielle des nappes paiait ecirctie une solution judicieuse agrave ces problegravemes de ressource en eau
Tout au long de cette eacutetude on a miA en eacutevidence les questions techniques et eacuteconomiques
meacutethodes dinflltratlon qualiteacute de leau agrave infecter colmatage de la one dinfiltration coucirct des tiavaux coucirct dexploitation
De nombreux exemples pais tant dans les paus deacuteveloppeacutes que dans les paus du tiers monde aussi bien en climat humide quen gone aiide ou senti aride ont permis de mettre en eacutevidence les avantages et les inconveacutenients de cette techshynique Un bilan eacuteconomique montre que dans de nombreux cas la reacuteallmentatlon artificielle des nappes peut ecirctre consideacutereacutee comme un dispositif efficace dans la gestion de leau dun paus
Cette synthegravese montre aussi le soin quil faut apporter aux eacutetudes preacutealables pour ne pas se heurter agrave de giaves pnoblemes en cours dexploitation
Un autre enseignement tireacute de la lecture des documents est le fait que chaque cas est unique leacutetude dexemples similaires est eacutevidemment Importante mais elle ne leacutesoud pas tous les problegravemes 31 faut en particulier une eacutetude hudiogeacuteologishyque seacuterieuse de la jone
Laction eacutepuratrlce des sols ameacuteliore grandement la qualiteacute de leau ma-ls ce nest pas une seacutecuriteacute suffisante et dans le cas de lutilisation dune eau infiltreacutee pour la consommation animale ou humaine il est neacutecessaire de proceacuteder agrave des controcircles et eacuteventuellement agrave des traitements
La reacutealimentation des nappes permet laugmentation de la quantiteacute deau disponible et en ameacuteliore souvent la qualiteacute cest donc un proceacutedeacute inteacuteressant pour les ones arides et seml arides car leacutevaporatlon Intervient moins que pour un reacuteservoLr deau agrave ciel ouvert 01 est aussi avantageux pour les paus deacutevelopshypeacutes puisquil permet de deacutevelopper la ressource en eau tout en assurant une certaine eacutepuration des eaux brutes ou useacutees que lon infiltre
- 5 -
CHAPITRE IV DONNEacuteES EacuteCONOMIQUES DUNE OPEacuteRATION DALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE NAPPE SOUTERRAINE
A - REVENUS APPORTES PAR UNE OPERATION DE RECHARGE 83
1 iumllevenu4 directs 83 2) llevenusi induuiectA 83
B - COUTS DUNE OPERATION DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE NAPPE 84
7 ) Coucirct delti eacutetude 84 2) Travaux de conAtAJUction 84 3 ) F0nctj0nnemejvt et entretien 88 4 ) Coucirct gAobal 88
C - ETUDE DE LOPPORTUNITE ECONOMIQUE DUNE OPERATION DE RECHARGE ARTIFICIELLE - COMPARAISON AVEC DAUTRES METHODES DE MISE EN VALEUR DES RESSOURCES EN EAU 92
1) Comparaison entne un baA^in dinfLLltnation et un puitgti dinjectJon 92 2) CompaiaLion entre une ivitattation de yiechaAae aAcirctipoundiciette
et une uniteacute de traitement deA eaux 92 3) Comparaison entre une isusta-Uation de siecharae anttfLicietle
et une adduction d eau 93 k) Campatoison entre te stockage de surface et te stockage
souterrain 95
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE 97
CHAPITRE V - LES INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE DE
NAPPE DANS LE MONDE
A - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LE STOCKAGE D EAU 105
B - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LE SOUTIEN DUNE NAPPE DEAU SOUTERRAINE 116
C - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LA CONSTITUTION DUNE BARRIERE HYDRAULIQUE CONTRE LINTRUSION DEAUX SALEES 137
D - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LEPURATION NATURELLE DES EAUX PAR PASSAGE DANS LE SOL 154
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE 165
CONCLUSiON 171
I N T R O D U C T I O N
- s -
Face aux beAoinA en eau AWXA ceAAe gAandlAAanlA -Le concept de rechange antljtl-clelie deA napper yiouteMAatneyi appanalt comme eacutetant un mouen epoundpoundtcace deacutetabliA une meLlieune gestion deA sieAAOUAceA en eau
poundn ejLfcet te objectlpoundA viseacuteA pan une rechange antifciclette de nappe peuvent ecirctie mioLtipleA
- neAtaunation dune nappe Ausiexplotteacutee - Atockage deau en vue dune utiliAotlon ulteacuterieure - eacutepuration naturelle de eaux uAeacuteeA pan te AOI - barriegravere hudnaullque contre ta pnogreAAion deA eaux AaleacuteeA notamment dorigine
marine en exploitation cocirctlegravere - reacutegularisation thermique deA eaux dun circuit de repioidlAAement - Atockage deacutenergie AOUA fLonme deau chaude
Remanque teA deux dernier A pointA fLalAont intervenir teA capaclteacuteA thermlqueA du AOI (diffjjAlon emmagaAinement) ne Aont poA tralteacuteA danA cette eacutetude
poundn contnecaAAant te deacuteficit en eau dorigine Aouternalne ta recharge anttfl-cteLie apporte teA beacuteneacutefices Aulvants
- mise en valeur deA tenjteA pan augmentation deA disponlbLLiteacuteA en eau (notamment pendant teA peacuteriodes de AeacutecheAeAAe en payA Aeml-arlde et aride)
- maintien de ta vte veacutegeacutetate agrave ta Aurface du Aot en Aoutenant te ntveau de ta nappe - expanAlon humaine et industrielle de reacutegion jusqu atonA geacuteneacuteeA pan te manque
deau
LeA dispoAltlfA de recharge artificielle Aont principalement de deux tupes
infiltration danA deA baAAJnA ou eacutepandage Auperflclei teau pencole agrave tnaverA ta jone non Aatunee du Aot avant datteindre ta nappe Cette technique peut Ae pratiquer preAque AOUA touA teA ctimatA agrave condition cependant que cetul-cl ne Aolt paA agrave pluviomeacutetrie tnop eacuteleveacutee et dautant mieux A le climat eAt anlde ou Aeml-anide fan allteunA le AOI doiX avoir ceAtalneA caracteacuteristiques que nouA pneacuteclAeAonA
Lavantage pnlnclpal deA baAAins eAt de pouvoln recevoir deA eaux quasi-brutes en effet pan paAAoge danA le AOI teA eaux de nechange Aubi-AAent une eacutepuration naturelAgravee pratiquement totale
On^ection danA deA puitA leau eAt directement ameneacutee au niveau de ta nappe Ce pnoceacutedeacute eAt notamment utiAgravelseacute lonAqu il exlAte une couche impenmeacuteabte entre la Aurface du AOI et la nappe Laction eacutepwiatAlce du AOI Intervenant peu poui leA eaux dinfection le tnaltement de ceileA-ct doit ecirctre pliiA eacutelaboreacute que danA le CŒA de baAAinA
Le choix dun pnoceacutedeacute deacutepend de plusleiuiA paramegravetres dont leA pnlnclpaux Aont donc
- leA caracteacuterlAtlques hgdrogeacuteologiques du AOI - la qualiteacute deA eaux de nechange et leun compatibiliteacute vis-agrave-vis deA eaux natlveA
du gisement
bull bull bull bull bull bull
- 10 -
poundnpji ta zieacuteuA^lte dune opeacuteration de iechange eAt dAgraveJiectement Jjee au pheacutenomegravene de co-Lmatage qui tend agrave pietneA linpJJytation de -Leau de lechajige danA teA baAA-inA ou teA puLtA LeA oiLgineA du pheacutenomegravene de coMnatage Aont ta OUAAAgrave dAveA4est phuAiqueA chirniqueA bLoiogAjQjjeA NOUA LampnonA un LnventaJuie desi lemegravedeA contsie -Le colmatage malA -il jLaut deacutejagrave AOutigneA que chaque opeacuteration de Jiechaige eAt un CJXA paAtLcutLeA et que AeuAgraveA deA eAAaAgraveA agrave long ternie et in Aitu permettent den deacutegagent leA paAametAeA
- CHAPITRE I -
L E S E A U X DE R E C H A R G E
- 13 -
Avant dexposer lorigine des eaux de recharge et les traitements eacuteventuels que lon doit leur faire subir il serait utile dintroduire la notion de compatibishyliteacute entre les eaux de recharge et les eaux natives du gisement On peut deacutefinir trois domaines de compatibiliteacute physique chimique et biologique
compatibiliteacute physique elle concerne le pH la teneur en matiegraveres en suspension ou MES
compatibiliteacute chimique elle concerne laction des gaz dissous la teneur en MES en fer en manganegravese en calcium en magneacutesium en silice ainsi que la dureteacute de 1eau
compatibiliteacute biologique elle concerne la preacutesence de pathogegravenes susceptibles de polluer les eaux souterraines
Les traitements eacuteventuels des eaux de recharge visent agrave proteacuteger les eaux du gisement vis-agrave-vis de toute pollution pouvant entraicircner une deacutegradation irreacutevershysible de sa qualiteacute
A - RECHARGE PAR EAUX DE RIVIEgraveRE
1 ) RomanqueA piltLLLmJjriCLuiltZA
a) Lanalyse quantitative de la recharge naturelle de la nappe alluviale par la riviegravere elle-mecircme est essentielle pour pouvoir juger de lefficaciteacute dune recharge artificielle En effet cette analyse permet de deacuteterminer les deacutebits reacuteellement utiles parla recharge artificielle dun aquifegravere donneacute
b) Lanalyse qualitative des eaux de riviegravere permet den connaicirctre le degreacute de polshylution ainsi que la teneur en MES Il faut remarquer que ces deux facteurs peushyvent ecirctre directement influenceacutes par le reacutegime de la riviegravere elle-mecircme Ainsi
en peacuteriode deacutetiage la pollution des eaux peut ecirctre plus importante quagrave lorshydinaire
en peacuteriode de crue un transport solide important peut apparaicirctre augmentant du mecircme coup la teneur en MES (F 2028)
Les eacutetudes en vue dune recharge artificielle par des eaux de riviegravere doivent donc se faire sur une large plage de valeurs des deacutebits
La pollution et la teneur en MES jouant un rocircle tregraves important vis-agrave-vis du pheacutenomegravene de colmatage le pompage en riviegravere peut donc ecirctre intermittent ou conshytinu suivant les toleacuterances admises pour la pollution et la teneur en MES des eaux de recharge
2) Eaux dltZAtinecirceA agrave ampOie jjipoundJJJyieacuteesgt dan dzA baj4inA (F 2518 F 3469)
Suivant le degreacute de pollution et la teneur en MES de la riviegravere les eaux peuvent subir les traitement suivants
- 14 -
preacute-traitement deacutegrillage suivi dune simple deacutecantation Cest le cas des oueds et des cours deau ne preacutesentant pas de pollution notable
NB les anciennes sabliegraveres se preacutesentent comme eacutetant dexcellents bassins de deacutecantation
traitement primaire en station injection de coagulants deacutecantation et filtra-tion sur sable pour reacuteduire la teneur en MES et la demande biologique en oxygegravene des eaux
Exemple
Croissy (eau de Seine) - la figure 1 donne un scheacutema de linstallation (G 3663)
Moulle (eau de lAa) (6627873 6625917 6627956)
Appoigny(eau de lYonne) (G 1947)
Remarque dans le cas deacutepandage superficiel des eaux de recharge on ne procegravede pas agrave une steacuterilisation lors du traitement En effet la chloration aurait le grand inconveacutenient de deacutetruire dans les bassins laction eacutepuratrice des bacteacuteries diverses qui oxydent et mineacuteralisent les diffeacuterents produits organiques preacutesents dans les eaux (G 3459)
FIGURE 1
EXEMPLE DE CROISSY
(poundxiiaJJ du Document Ccedil 3663)
bull bull bull bull bull
- 15 -
3) Eaux desitlneacuteesi agrave linfection (F 3469 F 2028)
Remarque preacuteliminaire les eaux dinjection dune maniegravere geacuteneacuterale doivent ecirctre deacutebarrasseacutees de toute pollution susceptible dalteacuterer la qualiteacute des eaux du gisement et notamment des matiegraveres toxiques non eacuteliminables par filtration naturelle De plus les eaux dinjection doivent ecirctre chimiquement compatibles avec les eaux du gisement
En geacuteneacuteral en plus dun traitement primaire classique les eaux de riviegraveres desshytineacutees agrave linjection subissent un traitement secondaire plus ou moins eacutelaboreacute en fonction de leur degreacute de pollution Ce traitement vise principalement agrave deacutesaeacuterer leau et agrave la steacuteriliser avant injection
Exemples (F 2028)
En Israeumll (eaux du Lac de Tibeacuteriade)
En Californie (eaux des torrents de la Sierra Nevada)
3 - RECHARGE PAR EAUX USEacuteES
Le niveau de traitement des eaux useacutees destineacutees agrave la recharge artificielle deacutepend tregraves largement de lorigine de celles-ci (domestique ou industrielle) et aussi de la nature des terrains de recharge
Le tableau 1 (extrait de 6604561) rappelle la nature des pollutions en fonction de lorigine des eaux useacutees
Le tableau 2 (G 6501) donne agrave titre indicatif les recommandations du Service de Santeacute de la Californie pour lutilisation agrave des fins de recharge artificielle deaux useacutees
Le tableau 3 (G 6501) montre par des exemples la diversiteacute des traitements que lon peut appliquer suivant les paramegravetres de la recharge
ConcAgravewiioni
Comme nous lavons deacutejagrave souligneacute dans lintroduction chaque opeacuteration de recharshyge doit ecirctre traiteacutee comme un cas particulier Le niveau de traitement requis pour les eaux de recharge en est une preuve Aussi seuls des essais in situ et agrave long terme associeacutes agrave lexpeacuterience du professionnel peuvent deacutefinir les traishytements neacutecessaires des eaux de recharge Cette eacutetape est importante car elle conditionne la rentabiliteacute de lensemble de lopeacuteration de recharge le coucirct du traitement entrant pour une part importante dans le coucirct global (F 2028 G 6501)
bull bull bull bull bull bull
- 16
TABLEAU 1
Sources deaux useacutees
- Eaux useacutees urbaines
non traiteacutees
traiteacutees
fosses septiques
- Eaux useacutees industrielles
eau de refroidissement
industries alimentaires
industrie du papier
industrie chimique et traitement des meacutetaux
industrie du peacutetrole
- Irrigation
- Ruissellement urbain et nettoyage des
- Eau de crues
Types de pollution
composeacutes organiques et mineacuteraux matiegraveres en suspension faibles teneurs en meacutetaux lourds et en toxiques Tregraves forte teneur en DBO Biodeacutegradable ou non deacutegradabie
composeacutes organiques et mineacuteraux faibles teneurs en meacutetaux lourds et en toxiques Substances biodeacutegradables et non deacutegra-dables
surtout des matiegraveres organiques Biodeacuteshygradable
chaleur
composeacutes organiques et matiegraveres en susshypension surtout DBO eacuteleveacute Particuliegraveshyrement biodeacutegradables
composeacutes organiques et mineacuteraux En partie biodeacutegradable Quelques matiegraveres solides organiques en suspension
composeacutes organiques et mineacuteraux y compris des meacutetaux lourds des toxiques et des substances dangereuses Selon le proceacutedeacute certaines substances sont biodeacutegradables
composeacutes organiques biodeacutegradables et non biodeacutegradables surtout Nombreux toxiques et substances dangereuses
deacutechets organiques et mineacuteraux subsshytances nutritives sels de lessivage du sol substances biodeacutegradables ou non biodeacutegradables matiegraveres en suspenshysion
mers composeacutes organiques et mineacuteraux fortes charges en DBO substances nutritives pesticides matiegraveres en suspension en partie biodeacutegradables
composeacutes organiques et mineacuteraux matiegraveres en suspension en partie biodeacutegradables Eminemment variable selon lutilisation du sol
(tsiaducJUon du tableau 1 eyLtnaJut du Document 66OU561 )
bull bull bull bull bull
17 -
TABLEAU 2
NIVEAUX DE TRAITEMENT RECOMMANDES POUR LES EAUX USEES EPUREES
UTILISEES A LA RECHARGE DES NAPPES SOUTERRAINES
1
2
3
t
5
6
7
par eacutepandage superficiel
Veacuterification de linexistence de deacutecharges deffluent industriels toxiques dans les eaux useacutees utiliseacutees
Oxydation biologique normale (traitement secondaire)
Adsorption sur charbon actif (temps de contact 30 mn demande chimique doxygegravene reacutesiduelle moins de 5 mg1)
Epandage avec percolation de leffluent dans la zone aeacuterobie non satureacutee du sol non remanieacutee - profondeur minimale de la nappe 3 megravetres
- une semaine deacutepandage alterneacutee avec 2 semaines dassegravechement
Dilution par une quantiteacute eacutegale deau souterraine naturelle
Leau de recharge doit rester dans la nappe pendant un an avant decirctre extraite
La qualiteacute de leau souterraine doit ecirctre doit ecirctre reacuteguliegraverement surveilleacutee
l
2
3
A
5
6
7
8
9
10
11
12
ou par injection directe
Veacuterification de linexistence de deacutecharges deffluent industriels toxiques dans les eaux useacutees
Oxydation biologique normale (traitement secondaire)
Deacutesinfection correcte (chlorination)
Coagulation-floculation chimique
Deacutecantation
Filtration rapide sur sable
Adsorption sur charbon actif
Deacutemineacuteralisation par osmose inverse
Aeacuteration par aspersion pour leacutelimination des composeacutes organiques volatils
Dilution par une quantiteacute eacutegale deau souterraine naturelle
Leau de recharge doit rester dans la sapps pendant un an avant decirctre extraite
La qualiteacute de leau souterraine doit ecirctre recircguliegravereoent surveilleacutee
(acirc-x-ttalt du Document Ccedil 6501 )
bull bullbullbullbullbull
- 18 -
TABLEAU 3
PRINCIPALES INSTALLATIONS DE RECHARGES DE NAPPE SOUTERRAINES EN CALIFORNIE
UTILISANT LES EAUX USEES EPUREES
Nom de iumla station de reacutecupeacuteration
deaux useacutees San Joseacute Creek (Whittier)
Whittier Narrow
Water Factory 21 (Orange County)
Chino Basin (Ontario)
Palo Alto
Proceacutedeacutes de traitement =
Proceacutedeacutes de traitement
des eaux useacutees
Meacutethode de recharge des
eaux souterraines
Problegraveme agrave
reacutesoudre Deacutebit annuel reacutecupeacutereacute en millions de m-
DP BA CF FR Ch
DP BA CF FR Ch
DP BA CF FR AAeA ACA 01 Ch
DP LB
DPBACFFR Ch Ozonisation
Epandage superficiel
Epandage superficiel
Injection directe
Epandage superficiel
Injection directe
Deacutecantation primaire Boues activeacutees Coagulation floculation Filtration rapide Lits bacteacuteriens Adsoption sur charbon actif
Chloration Aeacuteration par aspersion pour leacutelimination de lamoniaque
DP BA CF FR LB
ACA Ch
AAeA
Reacutealimen-Cation de la nappe soushyterraine
Reacutealimentashytion de la nappe soushyterraine
Barriegravere contre linfiltrashytion deau marine (et reacutealimentashytion)
Reacutealimenta-tion de la nappe soutershyraine
Barriegravere contre linshyfiltration deaux marines
166
87
63
32
23
En ce qui concerne la station Water Factory 21 le traitement primaire et secondaire de leffluent a lieu preacutealablement a la station de traitement du Comteacute dOrange
(CxtAciut du Document Ccedil 6501 )
- 19 -
L I S T E B I B L I O G R A P H I Q U E
F 2028
F 2518
BIZE J BOURGUET L LEMOINE J Lalimentation artificielle des nappes souterraines Ed Masson amp Cie 1972 199 pages
HUISMAN L WOOD WE La filtration lente sur sable OMS Genegraveve 1975 133 pages
F 3469 Health aspects of wastewater recharge Water Information Center New-York 1978 240 pages
G 2264Bis
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DEVILLERS G Lalimentation artificielle des nappes souterraines - Exemple de la nappe de Croissy Journeacutees Information Eaux 1976 14 pages
G 3663
G 6212
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Plaquette de preacutesentation de linstallation de recharge artificielle de Croissy SLEE sd 16 pages
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G 6295 BRESSON G Injection dans le sous-sol des effluents traiteacutes agrave la station deacutepuration de la ville de St-Jean-de-Monts Rapport DDA Vendeacutee 1980 74 pages
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G 7220 BIZE J Recharge artificielle des nappes PNUD Compte-rendu de missionraquo SeptmdashOct 1981 45 pages
bullbullbullbullbullbull
- 20 -
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6623044
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MARTIN F Flottation et traitement des boues Eau et Industrie 1981 ndeg 52 p 61-65
CASTANY G Conditions hydrogeacuteologiques de lalimentation artificielle des nappes deau souterraine BRGM 1970
- CHAPITRE I I -
H Y D R O G E O L O G I E
- 23 -
LEAU DANS LE SOL
Rappel de notion geacutenltpoundnaAgraveamp4 dhyccedilugraveiogeacuteologAgravee
La porositeacute la porositeacute dune roche est deacutefinie par le rapport du volume des vides au volume total de la roche
La figure 1 montre les divers types dinterstices et leur relation avec la texshyture du sol
FIGURE 1
Several types of interstices and the relation of rock texture to porosity (a) Well-sorted sedimentary deposit having high porosity (6) poorly sorted sedimentary deposit haviog low porosity (c) well-sorted sedimentary deposits consisting of fragments of rock that are themselve-s porous so that the deposit has a very high porosity (d) well-sorted sedimentary deposit whose porosity has been diminished by the deacuteposition of minerai matter in interstices (e) rock rendered porous by solution and () rock rendered porous by fraccuring (Front Meimer 1959)
(Extrait du Document h 204-5)
TABLEAU 1
REPRESENTATIVE POROSITY RANGES
FOR SELECTED ROCKS
Le- tableau 1 donne la valeur de la porositeacute pour diffeacuterentes roches
(ExtnaJjt du Document r 20+5)
Rocks
Clay Sand Gravel Sand and gravel Sandstone Shale Limestone
Porosity
45-55 35-40 30-40 20-35 10-20 1-10 1-10
- 24 -
TABLEAU 2
REPRESENTATIVE SPECIFIC YIELD
RANGES FOR SELECTED ROCKS
Rocks
Clay Sand Grave Sand and grave Sandstone Shale Limestone
Speacutecifie yield
1-10 10-30 15-30 15-25 5-15
05-5 05-5
Pour les mecircmes roches le tableau 2 donne la valeur de la porositeacute efficace deacutefinie comme la fraction de la porositeacute corresshypondant agrave la contenance en eau gravitaire
(Extrait du Document h 20k5 )
La permeacuteabiliteacute la permeacuteabiliteacute est laptitude dune roche agrave laisser passer iumleau sous leffet dun gradient de potentiel
Le tableau 3 donne la valeur de la permeacuteabiliteacute intrinsegraveque (ou permeacuteabiliteacute en petit) pour diverses roches (rappel 1 darcy = 0987 10-^ cm2)
TABLEAU 3
PERMEABILITE INTRINSEQUE DE DIVERS TYPES DE FORMATION
Type de formation
Roches meacutetamorphiques et plutoniques
Roches solides
Zones meacutetamorphiques et fortement fractureacutees
Sable agrave grains de grosseur moyenne
Limon (roche)
Calcaire dense riche en argile
Gregraves de grain moyen
Bregraveche calcaire grossiegravere partiellement cimenteacutee
Roche calcaire demeureacutee poreuse
Sables alluviaux (plaines littorales)
Alluvions dargile et de limon
Sables dunaires
Loess
Valeur du coefficient en
Proche de zeacutero
Proche de zeacutero
Plusieurs centaines de darcys
darcys
1000-30000 millidarcys
01 millidarcy
1 millidarcy
1-500 millidarcy
Plusieurs milliers de darcy
10-500 darcys
Moins de 1 darcy
Moins de 01 darcy
5mdash50 HarcvR
10-4 -1 darcy
(extrait du Document Ccedil 51351)
- 25 -
Remarque certaines roches denses telles que le calcaire ou le basalte ont une permeacuteabiliteacute en petit tregraves faible Cependant elles constituent dexcellents aquifegraveres lorsquelles sont fractureacutees leur permeacuteabiliteacute devenant alors imporshytante
c) La transmissiviteacute la transmissiviteacute est la grandeur mesurant laptitude dune couche de terrain permeacuteable agrave transmettre conduire leau La transmissiviteacute est deacutefinie comme le produit de la permeacuteabiliteacute par leacutepaisshyseur de la couche aquifegravere en un point consideacutereacute
d) Le coefficient demmagasinement ce coefficient est deacutefini par le rapport entre la hauteur de la tranche deau immeacutediatement libeacuterable par la roche aquifegravere sous leffet dune deacutepression et la hauteur dabaissement correspondant du niveau pieacutezomeacutetrique
Le darcy est une uniteacute de surface deacutefinie par
1 darcy = 0987 10 ~8 cm2
1 centipoise cm3s 1 cm2
et 1 darcy 1 atmosphegraverecm
2) ReacutepanAcircJjtlon de leau darvi le IO-L
Leau infiltreacutee agrave la surface du sol circule de haut en bas jusquagrave rencontrer une surface impermeacuteable Elle constitue alors une nappe deau dont le niveau supeacuterieur est appeleacute niveau pieacutezomeacutetrique ou encore surface hydrostatique
La figure 2 scheacutematise leacutetat deacutequishylibre vertical de leau dans le sol
FIGURE 2
NAPPE PHREATIQUE
lExtAaJJi du Documervt h 2189)
La nappe deau ainsi deacutefinie peut ecirctre
soit libre ou percheacutee (notamment en cas de la preacutesence dune lentille dargile dans le sol)(voir figure 3)
soit captive encore appeleacutee arteacutesienne (voir figure 4)
SurfocA |
s l
bull l
lt
bull - bull bull bull bull bull
bull bull laquo bull laquo bull bull 5^ Icirc v bull
urfoc fiy4ro)tcitkivraquo
bull EayxpHrrltliqiraquo4laquo - J
bull bull raquo bull bull bull bull bull bull
bull bull bull bull bull bull bull bull bull
Couche imptfweacutecbi
Zooraquo divcpctmmpirotiocraquo
Zonraquo draquo rrltntron
I
Francraquo dgt cnpidarltv
Nappraquo aquiflaquorr
- 26 -
FIGURE 3
NAPPE LIBRE ET NAPPE PERCHEE
TgtraquoL bullbullbull-bull j^zzsz^-r =i-^^gt^ bull bull V
bullbullbull bullbull-bulllaquoiiii ^iumlrtW-----1---1--V- bull bull bull ^N
bullbullVbull^gt^^^bullCvi^bullrSbullibull^V^^bullbullbullbullvbull V^72
^
(Extrait du Document h 2189)
FIGURE 4
FORAGE DANS UNE NAPPE ARTESIENNE
fl) Eaux jaillissantes - f2) et 13) Puits agrave eaux remontantes (en hachures les couches impermeacuteables)
(SXampKLUL du Document h 2k15)
- 27 -
Remarque un cas particulier est celui dune nappe phreacuteatique cocirctiegravere Leau saleacutee eacutetant plus dense que leau douce il se creacutee un biseau deau douce comme le montre la figure 5 Par un pompage excessif dans la nappe deau douce on engendre une avanceacutee des eaux saleacutees vers linteacuterieur des terres Cette progresshysion peut entraicircner une deacuteteacuterioration irreacutemeacutediable de laquifegravere Une recharge artificielle dans la zone littorale permet de combattre ce pheacutenomegravene
FIGURE 5
CxtnaLt du Document Ccedil 513^1)
3) Btlan dune nappe
Pour pouvoir juger de lopportuniteacute dune reshycharge artificielle il est important de pouvoir quantifier les entreacutees et les sorties deau dans la nappe consideacutereacutee (voir figure 6) sur une peacuteriode de temps donneacutee On peut alors eacutetablir le bilan hydrique de la couche aquifegravere et suishyvant lobjectif viseacute (reacuteeacutequilibrage de la nappe ou bien stockage) quantifier lopeacuteration de recharge
(CxtnaiJ du Document ucirc 580)
(S)
laquo o a a lt
c
z a ta Q
FIGURE 6
SCHEMA DES ELEMENTS PRINCIPAUX DU BILAN DE
LA COUCHE AQUIFERE
APPORTS
X gui lt tj
3 -
PRECIPITATION P
INFILTRATION
EFFICACE
APPORTS DES EAUX
SOUTERRAINES
APPORTS CES EAUX
OE SURFACE
RESTITUTIONS
INFILTRATION
EAUX DE SURFACE
EVAPOTRANSPIRATION
REacuteELLE
VARIATION CE LA RIcircSSRVH
EN EAUX SOUTERRAINES dW
(INVERSEMENT
OE LA C0UCH4 AOgtIIFecircRE
ECOULEMENT
EN SURFACE
PREacuteLEgraveVEMENTS
EXPLOITATION EacuteMERGENCES DES
EAIU SOUTERRAINES
D E P E N S E S
Iw+ lccedil+ l r qwgtqs = E + R + ^nt + CcedileQs +Qwraquoplusmn dw
- 28 -
U) CaiacJeacuteAAgraveyiatLon deA urtLteacuteA geacuteologiques avoiable^ pouA la iechaiae aAixfJ-CxeAXe de nappe
a) Nature cles_terrains
Les terrains destineacutes agrave la recharge artificielle doivent avoir une permeacuteabiliteacute suffisante (10~2 agrave 10-^ ms) En fait cest la valeur de la transmissiviteacute qui intervient et par lagrave la puissance ou encore leacutepaisseur de la couche aquifegravere (F 2028)=
Suite agrave de nombreuses expeacuteriences il apparait que les formations aquifegraveres favorables pour une recharge artificielle sont les roches carbonateacutees karsshytiques iumles basaltes (notamment lorsquils sont fissureacutes) les sables les allu-vions
b) Dimensions de l^aquifegravere
Ce sont les limites geacuteologiques et hydrauliques du reacuteservoir que constitue 1aquifegravere qui deacuteterminent sa structure Les nappes sont limiteacutees nous lavons vu dans leur partie infeacuterieure par une couche impermeacuteable de terrain ou encore par un fluide plus dense que leau du gisement
Quand la nappe est libre cest la surface hydrostatique qui la limite dans sa partie supeacuterieure
Quand la nappe est captive cest la couche impermeacuteable ou toit sous laquelle elle est emprisonneacutee qui constitue sa limite supeacuterieure
Remarque lorsque 1aquifegravere est profond cest alors les limites lateacuterales qui pour des raisons eacuteconomiques deacuteterminent les possibiliteacutes de stockage de 1aquishyfegravere consideacutereacute
La figure 7 donne des exemples de formations aquifegraveres favorables au stockage
Les structures hydrogeacuteologiques les plus favorables agrave la mise en oeuvre dopeacuterashytions de recharge artificielle sont les massifs de roches carbonateacutees karstiques ou fissureacutes les plaines alluviales les dunes littorales et les deltas les basshysins hydrogeacuteologiques et enfin les zones ougrave la surface pieacutezomeacutetrique est deacuteprimeacutee par surexploitation
Cependant on peut faire les remarques suivantes
mdash les massifs de roches carbonateacutees karstiques peuvent en geacuteneacuteral absorber beaushycoup deau mais cette eau est rapidement rejeteacutee par des grosses sources Le stockage deau ne pourra donc se faire que dans les parties profondes
- les plaines alluviales constituent des lieux privileacutegieacutes pour la mise en oeuvre de recharge artificielle mais le stockage y est en geacuteneacuteral limiteacute du fait de la position eacuteleveacutee des niveaux deacutequilibre pieacutezomeacutetrique quand les eaux dalimenshytation sont abondantes
Suivant le climat les sites de recharge artificielle peuvent ecirctre diffeacuterents ainsi
en reacutegion agrave climat tempeacutereacute et humide on choisira
- les alluvions anciennes - les lits fossiles enfouis
- 29 -
- les cocircnes deacuteboulis
- les alluvions interconnecteacutees des valleacutees principales et de leurs affluents
en reacutegion aride on choisira
- les deacutepocircts alluviaux reacutecents - les dunes cocirctiegraveres - les zones deltaiumlques
en reacutegion tropicale des roches qui eacutetaient compactes agrave lorigine ont pu sous laction des agents atmospheacuteriques ecirctre alteacutereacutees sur une certaine eacutepaisseur (par exemple les graniteacutes deviennent des lateacuterites) Si cette couche alteacutereacutee est sufshyfisamment eacutepaisse elle consiste alors un terrain favorable agrave la mise en oeuvre dune opeacuteration de recharge artificielle
FIGURE 7
EXEMPLES DE COUCHES AQUIFERES AYANT UN POTENTIEL
DEMMAGASINEMENT IMPORTANT
j Couche l i b r e sans reacuteserve constante mais alimenteacutee par un cours deau
B formations massives ayant des sources l e long de l e u r s l im i t e s
(Extrait du Document Ccedil 513^1) bull bull bull bull raquo bull
- 30 -
B - PHYSIQUE DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
1 ) Ccedila de baA4irvj difijlLUyicutLon (G 5920)
Le systegraveme hydraulique que constitue une opeacuteration de recharge par bassin se deacutecompose en deux parties distinctes
- linfiltration proprement dite agrave travers la partie non satureacutee du sol cest le domaine des eacutecoulements verticaux (I sur la figure 8)
- le transfert de leau dans la zone satureacutee de laquifegravere cest le domaine des eacutecoulements horizontaux (II sur la figure 8)
FIGURE 8
EXEMPLE DE DISPOSITIF DINFILTRATION
NIVEAU I
NIVEAU II
^ ^ raquoraquo S SSS^N S^ ^ V-sgtsgtSSSilHgts
(dxfrialt du Document Ccedil 5920)
NB si la capaciteacute de transfert de laquifegravere est insuffisante la nappe se gonfle jusquagrave remonter agrave la surface stoppant ainsi toute infiltration (G 5S20 G 7221)
Pour une recharge artificielle par bassin dinfiltration les terrains ayant une texture sableuse ou sablo-limoneuse ou encore limono-sableuse conviennent bien Linfiltration agrave travers la couche non satureacutee du terrain jouant un rocircle eacutepura-teur important une texture trop grossiegravere nest pas agrave recommander le chemineshyment est alors trop rapide empecircchant les reacuteactions chimiques et biologiques de se produire complegravetement (G 6230)
- 31 -
2) CQA deA pultyj dinjecJugraveon
Le systegraveme hydraulique dans le cas dune recharge par injection est reacuteduit au transfert du volume deau injecteacutee (voir figure S)
FIGURE 9
RADIAL FLOW FROM RECHARGE WELLS PENETRATING (a) CONFINED
AND (b) UNCONTINED AQUIFERS
Li y Ground surface
k^^x^xmiampxvA VteampraquoraquoV4iuml^^ti^K
Fiezometric surface bullgt
y ^ i ^ ^ - ^ y gt f t ^ ^ ^ 0 g y ^ -
Conflned aquifer
mltpoundzmpoundmzMMmg
te)
Qr
Unconfinsd bull-aquifer
S Ground suiface
^^^m^smMm^rrm^^micirc^mmmm^i
Vate Ublaquolaquo
S^SS5^SS^S3laquo^2ggSSSSraquo^wS5^SS3S
(poundxampiaLt du Document t 275)
Les deacutebits dinjection sont limiteacutes par les caracteacuteristiques physiques de laqui-fegravere En effet au voisinage du puits la vitesse deacutecoulement des eaux soutershyraines ne doit pas deacutepasser la valeur au-delagrave de laquelle elles provoqueraient une eacuterosion du terrain Pour les nappes captives cette eacuterosion peut entraicircner leacutecroulement du toicirct (G 51341)
- 32 -
Pour une recharge par injection les calcaires notamment lorsquils sont profonshydeacutement enfouis sont favorables
C -MEacuteTHODES DINVESTIGATION DES PARAMEgraveTRES DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
ARTIFICIELLE
(B 580 G 51341 6619100 G 5191 G 6212)
1) ftasiivie de la conduativlteacute hycOiaLUAque ou peAmeacuteabLLLteacute au lt4erui de Ocuicy (eacutecouleshyment s a t u i eacute
Il sagit dune mesure classique qui peut ecirctre mise en oeuvre par diffeacuterentes meacutethodes
a) essai de pompage linterpreacutetation des variations du niveau de la nappe en foncshytion du temps pendant une opeacuteration de pompage permet de deacuteduire la valeur de la permeacuteabiliteacute de laquifegravere
b) Essais geacuteophysiques le principe de ces meacutethodes est deacutetudier certaines caracshyteacuteristiques pTiysiques dun terrain et de les interpreacuteter afin dobtenir diffeacuteshyrents renseignements sur le sol Principalement on utilise les meacutethodes geacuteophysiques suivantes
- meacutethode des reacutesistiviteacutes comme son nom lindique cest une meacutethode eacutelectrique destineacutee agrave connaicirctre la reacutesistiviteacute des terrains concerneacutes
- meacutethode de sismique-reacutefraction cette meacutethode consiste en le calcul des vitesses de propagation dondes de choc dans le sol
c) Essais eh laboratoire on mesure directement la permeacuteabiliteacute sur un eacutechantillon de sol obtenu par carottage agrave laide dappareils speacuteciaux (permeacuteamegravetres par exemple)
2) fteAime de ta conducJJLvLteacute kydnauUque verticale (ecouJemerut non statuieacute)
Il nexiste pas de meacutethode parfaite pour calculer ce paramegravetre Citons tout de mecircme la meacutethode de Weeks dont le principe est une eacutetude de la pression de lair contenu dans la zone non satureacutee du terrain Quoique sujette agrave erreur cette meacutethode est malgreacute tout la plus preacutecise actuellement (G 5191 G 6212)
3) MeAwie de JJOL tAarvmJui4LvJjLeacute et du coefifJicAeruL demmaaaAuiement
Ces mesures se deacuteduisent des reacutesultats des essais de pompages (cf la)
4 DugravenenALorui et 4poundnuctuuie de taquLfLegravejie
La mesure de ces diffeacuterents paramegravetres peut ecirctre mise en oeuvre par des meacutethodes geacuteophysiques classiques telles que la meacutethode des reacutesistiviteacutes ou de sismique-
- 33 -
reacutefraction ou encore par des meacutethodes plus sophistiqueacutees utilisant les proprieacuteshyteacutes radioactives des constituants du sol citons pour meacutemoire la meacutethode dactivation des neutrons et celle de la spectromeacutetrie aux rayons gamma
5) Etude de -leacutecoulement
Les meacutethodes deacutetude des eacutecoulements souterrains ont longtemps eacuteteacute dordre physishyque avant de devenir plus reacutecemment aussi dordre numeacuterique gracircce au deacutevelopshypement de linformatique
a) Meacutethodes physiques
- Utilisation de traceurs les traceurs sont en fait des substances polluantes dorigines physique chimique ou radioactive que lon introduit dans les eaux de recharge et qui vont suivre sans les perturber les eacutecoulements souterrains En les suivant on pourra obtenir des indications sur la direction et le deacutebit des eacutecoulements Parmi les nombreux traceurs utiliseacutes on peut citer agrave titre dexemple la tempeacuterature (6617781) la levure de boulanger (6619100) le tritium (6604550)
- Utilisation de modegraveles reacuteduits en respectant des regravegles de similitude bien preacuteshycises on peut construire des modegraveles reacuteduits deacutecoulement souterrain donnant des reacutesultats acceptables (F 2028 G 4944)
- Utilisation de modegraveles analogiques physiques le principe de ces meacutethodes est de remplacer les paramegravetres de leacutecoulement par dautres paramegravetres physiques veacuterifiant des eacutequations analogues aux eacutequations de leacutecoulement On fait alors les mesures neacutecessaires sur ce modegravele et lon transfert les reacutesultats obtenus au problegraveme reacuteel Citons agrave titre dexemple les modegraveles analogiques eacutelectriques qui ont donneacute de bons reacutesultats(G 2729 F 2045)
b) Meacutethodes numeacuteriques
Les progregraves de linformatique permettent aujourdhui la reacutesolution directe de toutes sortes de problegravemes physiques et en particulier les problegravemes deacutecoulement souterrain (G 4944 G 51341 G 2264 bis F 2045 G 4329 F 3918)
D - POUVOIR EacutePURATEUR DU SOL
Le passage des eaux de recharge agrave travers le milieu poreux que constitue le sol deacuteclenche au sein de celui-ci diverses reacuteactions de caractegravere physique chimique ou biologique Ces reacuteactions deacuteterminent la capaciteacute de reacutetention des contamishynants par le sol Nous ne citerons que quelques cas de reacutetention
1) ReacutetervLLon deA raatJeAeyi en AUApenyjLon
Le premier processus qui intervient est la filtration les particules de dimenshysions supeacuterieures aux pores du sol sont rapidement stoppeacutees Cest ensuite
- 34 -
laction combineacutee de linterception des particules des forces dinertie du pheacutenomegravene de seacutedimentation et de diffusion qui assure la reacutetention des particules les plus fines
Ces processus entraicircnent la constitution dune couche colmatante qui freine le cheminement de leau dans leacute sol
Lefficaciteacute de leacutelimination des matiegraveres en suspension croicirct avec la distance parcourue De nombreuses eacutetudes en milieux non fissureacutes ont montreacute leacutelimination totale de la turbiditeacute apregraves seulement quelques megravetres de trajet des eaux dans le sol
2) HeacuteAgraveLeniugrave-on deA geAmeA pathogknesi
Les eaux notamment les eaux useacutees dorigine urbaine contiennent des germes pathogegravenes que les traitements en station neacuteliminent que partiellement Il est donc important pour des raisons sanitaires eacutevidentes deacutetudier la reacutetention des germes pathogegravenes dans le sol
Le meacutecanisme de 1eacutepuration des germes pathogegravenes par le sol est double
- tout dabord une reacutetention des germes par filtration ou adsorption dans le sol
- puis un deacutepeacuterissement i
Lefficaciteacute de leacutelimination des germes pathogegravenes par les sols est fonction de leur survie de la capaciteacute de reacutetention du sol
a) Survie des germes pathogegravenes le tableau 4 nous en donne des exemples
TABLEAU 4
Entamoeba histolytica
Oeufs dAscaris
Salmonella
Coliformes feacutecaux
Entero vicircrus
Survie dans le sol
8 jours
6 ans
9 mois
6 mois
12 jours
Source
DUNLOP (1968)
POUND et CRITES (1973)
VAN DONSEL et al (1967)
EDKONDS (1976)
DUNLOP (1968)
(ExticiLt du Document Ccedil 5920)
- 35 -
b) capaciteacute de reacutetention du sol elle est elle-mecircme fonction du climat de la nature du sol de la nature des microorganismes
- Climat (G 6212)
la tempeacuterature la survie des pathogegravenes est grandement prolongeacutee aux basses tempeacuteratures
la pluviomeacutetrie lhumiditeacute du sol favorise la survie des germes pathogegravenes
- Nature des sols (G 5920)
les terrains fissureacutes doivent ecirctre consideacutereacutes avec beaucoup de preacutecautions car de nombreuses expeacuteriences ont donneacute des reacutesultats totalement diffeacuterents
les sols granulaires sont en geacuteneacuteral de bon eacutepurateurs Cependant la capaciteacute de reacutetention des germes pathogegravenes est lieacutee agrave leacutecoulement au sein du sol Ainsi la reacutetention en milieu non satureacute est tregraves supeacuterieure agrave celle en milieu satureacute
- Nature des microorganismes nous distinguerons les bacteacuteries et les virus
Le tableau 5 reacutesume les facteurs geacuteneacuteraux qui conditionnent le cheminement des virus et des bacteacuteries dans le sol
TABLEAU 5
FACTORS THAT INFLUENCE THE MOVEMENT OF VIRUSES AND BACTERIA IN SOIL
1 Rainfall bull 2 pH I 3 Soil composition j h Flow rate 5 Soluble organics I 6 Cations bull 7 Adsorptiumlon characteristics of the virus and bacteriumla |
(Sxtnltxut du Document Ccedil 6212)
De nombreuses eacutetudes ont montreacute que
- les bacteacuteries sont eacutelimineacutees par filtration et adsorption dans les premiers deacutecishymegravetres du sol Leur cheminement vertical (en non satureacute) ne deacutepasse pas 2 agrave 3 m Par contre leur cheminement horizontal (en satureacute) peut atteindre 10 m
- les virus plus petits sont eacutelimineacutes principalement par adsorption dans les preshymiers centimegravetres du sol comme le montre la figure 10 pour trois virus diffeacuterents
bullbullbullbullbull
- 36 -
FIGURE 10
ADSORPTION OF DIFFERENT ENTEROVIRUSES BY A SOIL COLUMN
001 n U
mdash 40 e o i 80 1mdash CL LU
deg 120
160 J
mdash
VIRUSES 01
1
REMAINING ) 1 10 100
l ^ ^ f S p ^ ^
1
bull POLIO OECHO 1
AECHO 29
(Extrait du Document Ccedil 6212)
31 6-LugraveriLncution du cxjuibone oyjganique
Sous lappellation carbone organique sont regroupeacutees la DCO (demande chimique en oxygegravene) et la DBOf- (demande biologique en oxygegravene agrave 5 jours)
Leacutelimination du carbone organique ne peut se faire quen conditions aeacuterobies donc dans la tranche non satureacutee du sol Ainsi les eaux de recharge destineacutees agrave linjection doivent subir une oxydation biologique en station avant injection
- 37 -
De nombreuses eacutetudes ont montreacute que la DBO dune eau eacutepureacutee par passage agrave travers un sol convenablement aeacutereacute est quasiment nulle (G 6230 G 5920)
U) Reacutetention deA eacuteleacutements Viace^i N
Ils sont ainsi appeleacutes car leur concentration dans les eaux reacutesiduaires est geacuteneacuteshyralement faible Cette appellation regroupe des eacuteleacutements tels que les meacutetaux lourds le bore le fluor etc
Les eacuteleacutements traces preacutesents dans les eaux de recharge peuvent soit saccumushyler dansle sol soit rester dans leau eacutepureacutee (6619645)
La reacutetention dun eacuteleacutement trace deacutepend de sa nature ainsi que de la composition du sol (G 6230) Ainsi on peut souligner limportance des argiles dans ladsorp-tion des eacuteleacutements traces (G 6212) De mecircme la valeur du pH du sol conditionne la solubiliteacute des corps complexes creacuteeacutes et par lagrave leur mobiliteacute (G 5920)
- en sol calcaire ou crayeux (pH gt 8) la grosse majoriteacute des eacuteleacutements traces est immobiliseacutee
- en sol acide (pH ^ 7) laugmentation de la solubiliteacute entraicircne une migration des eacuteleacutements vers la nappe
On recommande donc deacuteviter les sols ayant un pH infeacuterieur agrave 65
5) Reacutetention CLQA -4eAgraveA ^oAgraveubteA
On a constateacute par des expeacuteriences in situ que les reacuteactions chimiques portant sur les ions mineacuteraux ordinaires de leau (Ca Mg Na) seacutequilibrent peu de temps apregraves le deacutebut de lalimentation artificielle (G 6501) Cependant une teneur trop eacuteleveacutee en sodium (Na) par exemple par rapport au calcium (Ca) et au magneacuteshysium (Mg) peut entraicircner une deacutegradation de la structure du sol et ainsi entraver linfiltration
Une importante concentration en sels solubles de leffluent peut se corriger par une dilution notamment par lintermeacutediaire des preacutecipitations (G 6230) En pays aride une deacutemineacuteralisation preacutealable peut simposer
6) Reacutetention de lazote
La quantiteacute dazote total ameneacutee par les effluents de recharge est souvent supeacuteshyrieure agrave la quantiteacute qui peut ecirctre exporteacutee par les cultures Il faut doncsous risque de pollution de la nappe opeacuterer une deacutenitrification dans le sol Ceci impose dapporter agrave la fois des nitrates et du carbone dans un milieu anaeacuterobie
La deacutenitrification maximum est lieacutee agrave la peacuteriode de submersion des bassins ainsi quagrave la quantiteacute des effluents infiltreacutes Ces deux facteurs deacutependent eux-mecircmes des paramegravetres suivants
- capaciteacute deacutechange du sol - pourcentage dammonium eacutechangeable - teneur en azote de 1effluent
bull bull bull bull bull
- 38 -
- taux de diffusion de loxygegravene dans le sol au cours de la dessication des bassins - tempeacuterature
On a constateacute une augmentation exponentielle de leacutelimination de lazote avec une diminution de la charge (G 6230)
En conclusion on peut simplement dire quil est neacutecessaire deffectuer de nomshybreux essais in situ afin de deacuteterminer la peacuteriodiciteacute des submersions-disseacuteca-tions optimales donnant une eacutelimination maximale de lazote total
71 deacutetention du pho-ophoie
Comme dans le cas de lazote le phosphore ameneacute par les eaux de recharge est tregraves supeacuterieur agrave la quantiteacute exportable par la veacutegeacutetation
Le seul meacutecanisme rentrant en jeu dans leacutelimination du phosphore est sa preacutecipishytation
Des eacutetudes ont montreacute que 90 du phosphore peut ecirctre eacutelimineacute apregraves un parcours de 100 m dans le sol Cependant pour un sol contenant peu de cations et ayant un pH acide le phosphore est tregraves mobile il est alors neacutecessaire deffectuer sa preacutecipitation preacutealablement en station avant linfiltration (G 6230)
Lefficaciteacute de la reacutetention du phosphore diminue comme dans le cas de lazote avec laugmentation des doses dinfiltration
8) Exemples) - Compcuiaision deA 4UAterneA de Lechcmge cuitlp-cJ-ette (ptibUi dbullinjection et baAAUiA dinp-AiMatioal
Les tableaux 6 et 7 reacutesument sur deux cas particuliers de recharge artificielle (lune par injection lautre par infiltration dans un bassin) leacutevolution des contaminants par passage de leau dans le sol en fonction de la distance de parcours
TABLEAU 6
Waler Quality of Percofaie at Whlttieacuter Narrows Test BasinmdashConcentration mgl
Conslitutent Constituent That Did Not Changa
Sodium Nraquo Sulate SO Chloride CI PH
Comtitucnts That Increaxd Calcium Ca Magneacutesium Mg Bicarbonate HCOa Nitrate N O T D S Hardneu total (as CaCO)
Comtituentraquo That Decreascd Potalaquoiurn K Ammonium N H Phosphate PO COO
Surface
152 164 126
802
laquo08 199
385 440
1011 234
145 40
54 393
2 f t
120 160 134
769
132 209
369 440
994 411
130 0 060
104
4 f t
142 164 131
787
127 194
336 104
10S0 393
154 0
100 97
6 f t
140 161 130
784
139 179
395 842
108raquo 422
126 0 0 3 0
170
Eft
138 168 126
778
158 301
487 880
1200 520
51 0 02
146
bullMcMcHiiu F C amp MCKEE J E Report of Research on Wastewater Reacuteclamation at Whittier Narreraquoraquo Pr-pand fer Rcioorccj Agency of Califomia State Wtr QC Bd Sacramento Calif (Sep 1965)
(Extrait du Document 6603313)
- 39 -
TABLEAU 7
Yater-Quality Changes al Orange County Coastal Sarrier Project Injection Wellmdashaig1
Constituent
Constituent That Did Nol Changa bull Chtorides
SuUato Magnewura Borna Nitrate Ocor threshold odor numberf Sodiusi
CoiMiituenuThat Increased Calcium Volatilraquo solids Bicarbonate Hardncu total T D S
ConstltuentsThat Cecreased Potassium Organif nitrogen Ammonium nitrogen Carbon dioxido
con Color
bull B U E raquo D C amp VesHEK G M sources Bull 75 (Oct 1971)
f T O N unitraquo
Injection Water
272 430
30 1
OJS 40
251
98 100 213 368
1220
30 1
19 69 5 15
Native Grottnd
Water
12 40
7 01 0 0
35
40 0
185
233
3 0 0 2 0 0
Distance From Injection Wellmdashft
100
293 405
31 1 0J
40 239
156 65
317 517
1330
22 0 134 30 27 13
245
288 445
28 1 OJS
40 243
164 125 293 385
1325
21 11 77
30 25
8
545
261 430
32 08 0 J
40 207
200 170 317 631
1290
9 0 00
10 22 i
0
Rcclaimed Waste Water lot Ground Water Recharge Wtr Fe-
1
(ExtnaLt du Document 6603313)
9) CoacAgravewiLon
Leacutepuration des eaux de recharge par les sols granulaires ayant une tranche non satureacutee est excellente ils permettent une eacutelimination importante des pollutions organiques phosphoreacutees et bacteacuteriologiques ainsi quune diminution de 30 agrave 40 de la pollution azoteacutee (G 7221 Doc Geacutenie Rural Dec 1977 voir page suivante)
La recharge artificielle par des bassins dinfiltration est un moyen deacutepuration des eaux en soi
La recharge artificielle par injection demande des eaux reacutepondant agrave des critegraveres aussi stricts que ceux dune eau potable La recharge par injection demande donc linstallation dune uniteacute de traitement agrave part ce qui peut mettre en balance la rentabiliteacute de lopeacuteration de recharge toute entiegravere
bullbullbullbullbullbull
- 40 -
FIGURE 11
PRESENTATION SCHEMATIQUE DU ROLE EPURATEUR DU SOL
oltra2r g g o n t e g d Wvdy bull-bull z-
amp ^ v
mf-
A S S I M I L A T I O N PAR L A
V E G E T A T I O N
f au -bull Selraquo Mineacuteraux N P K cfc-
gt-$[ FILTRATION Xamp^^^iumlacircdZl Arrecirct elt3 Germes Satfioocna
bull
bull - - bull lt bull ^ Jk y rCOa
- -- )rpoundsjkbull - - v v k - mdash O O
RETENTION
E A U
e t
MATIERES DfSSOUTES
Heoradalicircon des natiegraveres On
(action acs s rT coarr jomvno
DT
P E R C O L A T I O N
o o
O o tgt o I
jStocffaqe Jes Eleacutement fini
(oJaorplion - mSOiulraquoilaafi
e s a V o o c
des ionraquo
Jhort^ort sap bull Jtieumla numifOx
lone de
prospection
racine^
^ 7 M c a t ^ xmP 3faltlaquo
M yccedilou ctltfuirerc
Na+CaV Nps~ Cl~S0f DifmrjenS
Fer
itxtAaAJi du CcedileacuteruLe liiuiaAgrave Nov-Deacutec 7977)
1 bull bull bull
- 41 -
E - CONCLUSIONS GEacuteNEacuteRALES
Dapregraves ce que nous venons de voir un sol ideacuteal pour la mise en oeuvre dune recharge artificielle aurait (F 3469)
1) des taux dinfiltration et de transmission eacuteleveacutes
2) au-dessus de lui un sol sans argile ou autres substances reacuteduisant linfiltrashytion
3) pas dargiles gonflantes ou contractantes qui creacuteent des fissures en seacutechant et permettent ainsi agrave leau de circuler rapidement pendant les premiegraveres phases de la recharge
4) suffisamment dargiles pour pouvoir adsorber les eacuteleacutements traces et les oligoshyeacuteleacutements et pour permettre aux microorganismes du sol de deacutecomposer les eacuteleacuteshyments organiques
5) du carbone pour favoriser une rapide deacutenitrification et pour supporter une popushylation microbienne active combattant les germes pathogegravenes et enfin pour favoshyriser une deacutecomposition rapide des substances organiques introduites
Il est clair que certaines de ces propositions sont contradictoires Une opeacuterashytion de recharge artificielle est donc le reacutesultat dun compromis entre la capashyciteacute dinfiltration du sol et sa capaciteacute deacutepuration
- 43 -
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6604550
6604561
6617781
Lameacutenagement dinfiltration des eaux useacutees de Port-Leucate Soc Ameacutenag Mixte dEquip et dAmeacutenag de lAude Novembre 1981 45 pages
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KEYS WS BROWN RF The use of tempeacuterature logs to trace the movement of injected water Groundwater Janv-Feacutev 1978 p 32-48
- 45 -
6619100 W00D WW EHRLICH GG Use of bakers yeast to trace microbial movement in groundwater Groundwater Nov-Deacutec 1S78 p 398-403
6619645 ROBERTS PV McCARTY PL Direct injection of reclaimed water into an aquifer J Environ Eng Div 1978 104 p 933-949
- CHAPITRE III -
DISPOSITIFS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE
NAPPE SOUTERRAINE
- 49 -
Pour la mise en oeuvre dune alimentation artificielle de nappe souterraine on distingue principalement les dispositifs dinfiltration et les dispositifs dinjection Ces deux types fondamentaux de dispositifs se diffeacuterencient nous allons le voir aussi bien par leur fonctionnement que par leur technologie et leur gestion
A - D I S P O S I T I F S D INFILTRATION
I - CONDITIONS GENERALES DUTILISATION
Les dispositifs dinfiltration sont utiliseacutes pour alimenter les nappes libres ou surmonteacutees dune eacutepaisseur de terrain impermeacuteable assez petite pour que lon puisse la deacutecaper
Il sagit essentiellement de bassins dinfiltration mais aussi de canaux fosseacutes fosses lits de cours deau ameacutenageacutes zones deacutepandage souterrain puits filshytrants
Ce sont en geacuteneacuteral des dispositifs de surface exception faite pour les disposishytifs deacutepandage souterrain par reacuteseau de drains
II - PRINCIPE GENERAL DE FONCTIONNEMENT CAS DUN BASSIN
1 ) fLoceA^uA cjomplampt de X infLLugravebiatLon provoqueacutee (F 2028)
Placcedilons nous dans le cas dun bassin dinfiltration que lon remplit
Lavanceacutee du front humide peut ecirctre deacutecomposeacutee en trois phases comme le montre la figure 1
FIGURE 1
SCHEMA DES TROIS PHASES DE LINFILTRATION PROVOQUEE
(poundxtLltzugravet du document 2028 )
- 50 -
1egravere phase avanceacutee du front humide vers la nappe
2egraveme phase eacutecoulement mixte (verticalement en milieu non satureacute horizontaleshyment en milieu satureacute)
3egraveme phase eacutecoulement en milieu satureacute aussi bien verticalement que horizonshytalement
2) AppaKJjtLon dune couche co-bnaiante agrave ta AwifLace du -ocircot pendant la jubmesiAton
Mis agrave part le cas ougrave lon utilise une eau tregraves pure et neutre vis-agrave-vis des consshytituants chimiques et biologiques du sol lexistence dans leau de recharge de toutes sortes dimpureteacutes entraicircne au contact de leau avec le sol des reacuteactions dorigine physique chimique et biologique
Le reacutesultat de ces diffeacuterentes reacuteactions est lapparition dune couche colmatante qui se comporte vis-agrave-vis de linfiltration comme une couche peu permeacuteable (parshytie C sur la figure 2)
FIGURE 2
EVOLUTION DE LINFILTRATION DANS UN BASSIN EN CAS DE SUBMERSION
PROLONGEE AVEC DES EAUX PEU COLMATANTES
Q (mj)
09-
0 8
07-
n fi_
n ccedil U 3
UJ 0
a
1
a
b
c
c
b
c
N d
2 3 4 5 6
= gonflement des colloiumldes du sol
= dissolut ion des bulles d a i r
= formation du voile bacteacuterien
1 = asphyxie du fond du bassin
i
mois
(Extrait du Document Ccedil 5920)
51 -
Si lon se place dans le cas ougrave la profondeur de laquifegravere ainsi que sa trans-missiviteacute sont suffisantes cest alors leacutecoulement mixte (phase ndeg2 dans le scheacutema preacuteceacutedent) qui constitue le reacutegime permanent deacutecoulement des eaux sous le bassin
Cest donc lexistence du pheacutenomegravene de colmatage du fond du bassin qui permet agrave leacutecoulement vertical en milieu non satureacute de se poursuivre
Nous deacutetaillerons le processus de colmatage plus loin On peut cependant deacutejagrave noter en observant- la figure 2 que le colmatage eacutevolue avec le temps et peut devenir intoleacuterable vis-agrave-vis du taux dinfiltration rechercheacute une vidange du bassin et une reacutenovation du sol constituant son fond simposent alors
La figure 3 donne une scheacutematisation de leacutecoulement de leau dans le sol avec existence dune couche colmatante agrave la surface
FIGURE 3
~~L
Eau
Colmatage ( 2 agrave 3 c m )
h = 1 m eacutepaisseur deau
t (succion)
4
S
JI7777777T777T77777m77777r
eacutecoulement vertical en milieu sature
eacutecoulement vprtica en milieu I non sature
eacutecoulement horizontal en milieu
satureacute (nappe)
IExtnaJjt du Document Ccedil 7220)
bull bull laquo bull
52 -
III - LES DISPOSITIFS DINFILTRATION
1 ) LeA ba^4inA dirLfJJjtAatiorL
a) Principe il peut sagir dune excavation faite dans le sol et pouvant avoir des origines diverses (anciennes carriegraveres par exemple) ou bien dun ouvrage de geacutenie civil comportant la construction de berges Le bassin ainsi formeacute reccediloit une certaine quantiteacute deau qui sous leffet de la charge hydraulique va peacuteneacuteshytrer dans le sol
La figure 4 donne un scheacutema densemble dune installation utilisant des bassins d infiltration
FIGURE 4
Ci) LoVe pump
( 2 ) Flocculanl-injection sysK
(3) Settling basi
Ccedil ) Clear-wafer pickup
(5) Sprecding basins
I d e a l i z e d S p r e a c s n g -Bas in I n s t a l l a t i o n W i t h V a t e r - icirc n i a k e Syste
(Lake Pump and C i e a r - W a t s r P ickup ]
F l o c c u l a n t - l n j e c t i o n System and Se t t l i ng Ba$ucircraquos
ms
(Extrait du Document Ccedil 5191 ) m bull bull bull bull bull
- 53 -
b) Forme dimensions des bassins la forme des bassins peut ecirctre quelconque Cepen-dacircnt_locircrsqueuml-T1l)7riJtrrrse~~plusieurs bassins on cherchera un encombrement au sol minimum
Le nombre de bassins deacutepend de la gestion de ceux-ci nous aborderons ce point plus loin
Dans la reacutealisation dun bassin dinfiltration ou plus geacuteneacuteralement dun disshypositif dinfiltration une contrainte importante est la distance entre le sol et le niveau de la nappe On estime quune distance de 3 agrave 5 m est un minimum pour assurer la bonne marche dun bassin
c) Construction dun bassin la construction dun bassin ne peut se faire que sur deumll-~teumlrracircins reTacirctfvement plats Sa mise en oeuvre peut se faire agrave laide dun bulldozer ou par des moyens plus simples Toutefois en cas dutilisation denshygins lourds il faudra prendre garde agrave ce que leurs passages successifs nentraicircshynent pas un tassement excessif du sol qui se traduirait par une reacuteduction signishyficative du taux dinfiltration
Les berges des bassins doivent ecirctre rendues impermeacuteables par beacutetonnage ou deacutepocirct de seacutediments tregraves fins ceci afin deacuteviter toute infiltration horizontale La pente recommandeacutee pour les berges dun bassin est de 2 pour 1 on limite ainsi leacuterosion due aux mouvements de leau dans le bassin Enfin pour faciliter la vidange du bassin on procegravede agrave la creacuteation dun point bas
d) Ameneacutee de leau lameneacutee de leau dans le bassin peut se faire par graviteacute ou par pompage Ces dispositifs sont en geacuteneacuteral aussi des dispositifs aeacuterateurs en favorisant les conditions aeacuterobies dans le bassin on permet une eacutepuration importante des eaux dans celui-ci
Cette aeacuteration se fait souvent agrave laide dune ou plusieurs cascades (figure 5)
FIGURE 5
lExiAcdA du Document t 2028)
e) Revecirctement du fond le revecirctement du fond peut ecirctre varieacute ainsi on distingue les bassins agrave fond nu agrave veacutegeacutetation agrave sable
bull raquo bull raquo raquo bull
- 54 -
Bassins agrave fond nu leur mise en oeuvre est simple car ils sont utiliseacutes tels quels Cependant ils sont soumis agrave un colmatage rapide Pour diminuer limporshytance de ce colmatage et pour assurer lentretien on peut utiliser divers proceacuteshydeacutes simples tels que le labourage ou leacutepandage de paille de bleacute (Confeacuterence AFEE Orleacuteans 1970) La lame deau dans ces bassins doit ecirctre de quelques deacutecimegravetres
Bassins agrave veacutegeacutetation leffet de la veacutegeacutetation est multiple (G 6230) - permeacuteashybiliteacute suppleacutementaire due aux racines protection du soi contre les gouttes deau lors des peacuteriodes pluvieuses exportation deacuteleacutements mineacuteraux si toutefois la veacutegeacutetation est reacutecolteacutee (5 environ) Par ailleurs elle favorise la deacutenitrifi-cation Cependant la preacutesence de veacutegeacutetation dans le bassin preacutesente certains inconveacutenients niveau assez faible deffluent dans le bassin (au printemps et en eacuteteacute notamment quelques centimegravetres seulement) assegravechement peacuteriodique du bassin pour permettre la reacutecolte
Malgreacute tous ces inconveacutenients de nombreuses eacutetudes ont montreacute linteacuterecirct de la veacutegeacutetation dans un bassin Le bermuda-grass geacuteant le riz et le souclan-grass paraissent bien sadapter agrave ces conditions de vie (G 6230 F 275)
Bassins agrave sable (Confeacuterence AFEE Orleacuteans 1970) Le fond du bassin est alors tapisseacute dune couche de sable rapporteacutee Le diamegravetre efficace du sable est en geacuteneacuteral compris entre 02 et 03 mm Cette couche sert de support meacutecanique et biochimique agrave leacutepuration des eaux Son eacutepaisseur doit ecirctre de lordre de 50 cm
Le sable agissant comme un filtre subit un colmatage progressif et demandedonc un entretien peacuteriodique apregraves vidange du bassin on procegravede agrave un remaniement du sable par diffeacuterents moyens allant du simple grattage agrave lexplosif ou bien on procegravede agrave un lavage du sable apregraves ramassage
Leacutepaisseur de la lame deau dans un tel bassin peut varier de quelques deacutecimegravetres agrave plusieurs megravetres
f) Taux dinfiltration dune maniegravere geacuteneacuterale on peut dire quil est impreacutevisible et que lon doit proceacuteder agrave des essais On dispose de deux types de meacutethodes pour ces essais (G 51341)
essais sur toute la zone deacutepandage cest cette meacutethode qui donne les reacutesultats les plus sucircrs mais sa mise en oeuvre neacutecessite des dispositions coucircteuses transport de leau acquisition des terrains
essais sur des mares deacutepandage cette meacutethode impose pour ecirctre fiable des essais de longue dureacutee ainsi que la connaissance des renseignements techniques tels que la geacuteologie du sous-sol la profondeur de la nappe etc
En geacuteneacuteral les taux dinfiltration se situent au-dessus de 015 - 030 m par jour (G 5191)
Le tableau 1 page suivante donne agrave titre dexemple la valeur des taux dinfilshytration de bassins reacutealiseacutes aux USA
NB du fait du colmatage le taux dinfiltration eacutevolue avec le temps pendant la submersion Il convient donc de parler de taux dinfiltration moyen
bullbullbullbullbullbull
- 55 -
TABLEAU 1
REPRESENTATIVE SPREADING BASIN RECHARGE RATES
Location
Sauta Cmz River-Ariz Los Angeles County Calif i Madera Colif San Gabriel River Calif Santa Ans River Calif Santa Clara Valley Calif Tulare County Colif Ventura County Calif Des Moines Iova NewtoD Mass East Orange N J Princeton N J Long Island N Y Richland TVash
Rateftday T
1 11-38 22-62 10-41 19-54 lS-96 14-73 04 12-1S i 15 l 43 04 | 01 31 77
(SxtAaJjt du Document t 275)
Suivant la nature du revecirctement du fond le taux dinfiltration est variable Ainsi (F 2028)
- pour les bassins nus 030 agrave 1 m par jour - pour les bassins agrave veacutegeacutetation 020 agrave 060 m par jour - pour les bassins agrave sable 2 agrave 5 m par jour
Des eacutetudes reacutecentes ont montreacute que dans le choix du revecirctement la veacutegeacutetation et le sable donnent les meilleurs reacutesultats ( G 6230)
g) Dispositifs de reprise des eaux trois dispositifs sont utiliseacutes pour reacutecupeacuterer les eaux apregraves leur infiltration dans la couche non satureacutee du terrain et leur transfert dans laquifegravere
les puits de pompage classiques
les drains placeacutes dans laquifegravere lui-mecircme
les exutoires naturels tels que les sources
Ces trois dispositifs sont repreacutesenteacutes sur la figure 5 bis
bullbullbullbullraquo
- 56 -
FIGURE 5 BIS
COLLECTION OF RENOVATED WATER FROM RAPID-INFILTRATION SYSTEMS WITH
WELLS (TOP) DRAINS (CENTER) OR VIA NATURAL SEEPAGE
INTO STREAMS (BOTTOM)
PUMPEO WELL - 0 8 3 WEU
IMPERMEABLE
bull- ygru ffi -
7 7 STREAM
rff
IMPERMEABLE v ^ v
(poundxampLltzugravet du Document Ccedil 62121
- 57 -
2) LeA poundcM^eacute4 XampA canaux leA jampM-ae-d
Ces dispositifs sont assez semblables aux bassins Neacuteanmoins on peut faire les remarques suivantes
- contrairement aux bassins sces dispositifs utilisent linfiltration horizontale agrave travers les berges Celles-ci sont en geacuteneacuteral tregraves releveacutees
- les fosseacutes de largeur plus reacuteduite (1 agrave 4 m) que les bassins sadaptent mieux aux variations de relief du terrain car ils peuvent eacutepouser sans difficulteacute les courbes de niveau
- les fosses sont caracteacuteriseacutees par une profondeur importante vis-agrave-vis de ses autres dimensions La charge hydraulique peut y ecirctre importante (plusieurs megravetres) Leur utilisation est particuliegraverement inteacuteressante pour linfiltration deaux brutes le fond et les bords jouant respectivement le rocircle de plage de seacutedimentation et de filtration
3) LAgraveJLA do AxvX0Ae ameacutenageai
a) Ppoundi|2poundiPpound le principe de ce dispositif est essentiellement damplifier artifishyciellement linfiltration naturelle des eaux de riviegraveres dans les terrains allushyvionnaires sous-jacents Pour cela on peut
soit augmenter la surface de contact entre leau et le sol cest le cas dun ameacutenagement dun lit mineur en chocircmage ou de leacutepandage des crues
soit augmenter la charge hydraulique en diffeacuterentes zones du lit cest le cas avec la construction de diguettes
soit les deux cestle cas avec la reacutealisation dune retenue
b) Les ameacutenagements (G 7220)
ameacutenagement dun lit mineur en chocircmage en dehors des peacuteriodes de crue par creuseshyment au bulldozer par exemple (figure 6)
eacutepandage des crues cette meacutethode ne peut ecirctre mise en oeuvre que dans des reacutegions peu habiteacutees Sa reacutealisation ne demande pas de moyens eacutelaboreacutes ni de main doeuvre qualifieacutee (figure 7)
construction de diguettes (G 7220) construites en travers du courant les diguettes permettent laugmentation de la charge hydraulique agrave lamont de celles-ci (figure 8)
bull bull bull bull bull
FIGURE 6
- 58 -
FIGURE 7
FIGURE 8
(poundxtnaAcircJA du Document Ccedil 72201
- 59 -
La hauteur des diguettes est de lordre de 150 m Pour ecirctre eacuteconomiques les diguettes doivent ecirctre reacutealiseacutees avec des mateacuteriaux locaux et des moyens simples
La figure 9 donne une coupe dune diguette
FIGURE 9
SEDIMENTS FINS PRE-DECANTES
TOUT-VENANT A OOMINANCE SABLEUSE
GALETS ET GRAVIERS
lSxiMalA du Document Ccedil 7220)
c) Construction dune retenue sa mise en oeuvre est coucircteuse car elle neacutecessite des eacutetudes eacutelaboreacutees ainsi que des moyens lourds
Remarque la construction de diguettes ou de barrages ne doit pas aggraver les crues ou bien deacutevier le fleuve de son lit naturel
U) poundpandage 4oupoundeAAain pan ieacuteAeau de diaisvocirc
Le principe de ce dispositif reste le mecircme que celui dun bassin mais la plage dinfiltration est alors constitueacutee par un drain permeacuteable enterreacute dans la partie supeacuterieure du sol
La figure 10 page suivante donne deux exemples de drains fonctionnant en disposhysitifs dinfiltration
Lavantage majeur de ce proceacutedeacute sur les bassins dinfiltration est de laisser les terrains libres en surface pour une autre utilisation (terrain de sports par exemple)
Le principal deacutefaut de ce proceacutedeacute est decirctre un dispositif souterrain donc decirctre deacutelicat agrave entretenir
bull bull bull
- 60 -
FIGURE 10
(Cxt^œU du Document 6608781 )
La figure 11 page suivante donne le plan dune reacutealisation dinfiltration par drains
5) PuLts) fJJjUiant
Le puitsfiltrant se diffeacuterencie du puits deau par le fait quil natteint pas la nappe Cest un proceacutedeacute assez peu utiliseacute
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINFILTRATION
Le colmatage progressif du fond dun bassin par exemple se traduit comme nous lavons vu par une reacuteduction du taux dinfiltration
Le pheacutenomegravene de colmatage reacutesulte de la combinaison de deux meacutecanismes
- dune part deacutesorganisation de la porositeacute du sol
- dautre part bouchage des pores
bull bullbullbullbullbull
- 61 -
FIGURE 11
bullrO bullmdash bull - v - gt
5icirc4s-SIcirciumlSIcirc
PJan geacuteneacuteral deraquo installations de recircalimentation agravea la nappa souterrains agrave Vejsy Construction existante A digue B usin9 hydraulique ilouvellss construction l_ prisa deau i avec creacutepine laquo Hydromat raquo autonettoyante 2 conduitraquo 7 0 0 mm pour leau bruts 3 station de pompagraquo et de traitement dej bullaux 4 conduite de rejet agrave TArva 5 conduite 30O mm pour 1er eaux traiteacutees 6 aire dinfiltration dans le sol au moyen de tuyaux perforeacutes
1 ) CoAnatage pan deacute^origanAgravejiation de Xa pon-O^Lteacute du -OcircOJ
Cest le reacutesultat de divers meacutecanismes eacutelectrochimiques
- destruction des agreacutegats par un excegraves dions dispersant les argiles ou bien solu-bilisation du ciment liant ceux-ci en milieu reacuteducteur
- gonflement important des argiles
2) Co-ugravenatage pan bouchage deA posiez du AOX
Les origines de cette diminution de la porositeacute intrinsegraveque peuvent ecirctre diverses (physique chimique biologique) ou encore ecirctre dues agrave la preacutesence dalgues
bull bullbullbullbullbull
- 62 -
a) Colmatage dorigine physique le fond du bassin agit vis-agrave-vis des matiegraveres en sucircspeumlnsiuml8n~TM7Euml7s7 comme un filtre Limportance du colmatage dorigine physique est donc fonction de la concentration en MES des effluents (figure 12)
FIGURE 12
INFILTRATION SUR COLONNES DE SABLE - EVOLUTION DU COLMATAGE POUR
DIFFERENTES CHARGES EN MATIERES EN SUSPENSION
10 11 II
(CxiAaJJ du Document h 2028)
b) Colmatage dorigine chimique il est le reacutesultat de la preacutecipitation des sels contenus dans leffluent au contact de certains constituants du sol
c) Colmatage dorigine biologique le meacutecanisme exact du colmatage biologique nest pas entiegraverement connu mais on sait que le rocircle des bacteacuteries y est tregraves imporshytant (G 51341) Ainsi le deacuteveloppement des bacteacuteries et la production de proshyduits reacutesultant de leur meacutetabolisme peuvent entraicircner un colmatage par obstrucshytion des pores du sol
d) Colmatage par les algues la preacutesence deacuteleacutements nutritifs tels que le phosshyphore dans les eaux combineacutee avec un eacuteclairage suffisant permet si toutefois la tempeacuterature est assez eacuteleveacutee le deacuteveloppement des algues dans le bassin Laccumulation de celles-ci peut conduire au colmatage de la plage dinfiltration comme le montre la figure 13
bullbullbullbullbullbull
- 63 -
FIGURE 13
EFFECT OF OPEN RECHARGE ON RECHARGE RATE
dork recharge (no woter llaquovlaquol)
j
open recharge (50cm water levai) j
i
1 -j
O -j 1 I I 1 1 ~X 1 1 1mdash 1 p I
J F M A M J J A 5 0 N D
(CxtnaU du Docimervt 6610709)
La preacutesence dalgues dans un bassin apporte les avantages suivants
- les feutrages des algues favorisant la filtration de leau et la coagulation des particules en suspension
- la croissance algale preacutelegraveve des eacuteleacutements nutritifs dans le milieu et peut eacutegashylement concentrer dans la cellule veacutegeacutetale des substances nocives et en particushylier les meacutetaux lourds
Mais ces algues preacutesentent les inconveacutenients suivants
- le deacutegagement dodeurs deacutesagreacuteables
- la reacuteduction de la permeacuteabiliteacute des bassins par deacuteveloppement dun tapis dense agrave la surface du sol
En geacuteneacuteral le bilan global des actions dues agrave la preacutesence dalgues est nul ou neacutegatif
En conclusion on peut donc dire que le rocircle des algues est complexe Aussi chaque cas eacutetudieacute sera un cas particulier (6617223)
bulla
E
14 i 13
12
11
10
9
B-
7 -
6
5 -
4 bull
3
2 bulllt
star to f ctgal growthmdashj
start of woter Isvol -i t I
I
I I I I L
I l_ - t
I
ltSgt
bull bull raquo bull bull bull
- 64 -
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE - GESTION DES DISPOSITIFS DINFILTRATION
1) Meacutethodes permettant de AeacuteduAgraveJie -Le cotmatage
a) Colmatage_par_les M E S _ on peut le reacuteduire par diffeacuterentes meacutethodes
- deacutecantation de leffluent ou filtration agrave travers un massif de graviers
- creacuteation dune couverture veacutegeacutetale dans le fond du bassin
- addition de matiegraveres organiques ou de produits chimiques dans la couche supeacuteshyrieure du- sol
b) Colmatage biol_ogique on peut le reacuteduire principalement par une javellisation de leffluent Mais ceci a linconveacutenient de supprimer leacutepuration biologique dans le bassin lui-mecircme
c) Colmatage par les algues le controcircle du deacuteveloppement des algues peut se faire
- par lemploi dalgicides mais avec un certain danger pour la qualiteacute future des eaux
- par une gestion approprieacutee des bassins
2) CcedileAtLon de dLipoj-LtLfLi dinp-AgravetsicutLon
Comme nous venons de le voir on ne peut et on ne veut pas annihiler complegravetement le pheacutenomegravene de colmatage En effet la toleacuterance dun certain colmatage est essentielle pour preacuteserver un eacutecoulement en milieu non satureacute sous le bassin Cet eacutecoulement reacutepeacutetons-le joue un rocircle deacuteterminant dans leacutepuration des eaux de recharge par le sol Le problegraveme est que le colmatage est un pheacutenomegravene qui samplifie avec le temps jusquagrave devenir inadmissible Il faut donc que les peacuteriodes dinfiltration alternent avec des peacuteriodes de dessegravechement afin de pouvoir dune part aeacuterer le sol et ainsi permettre agrave la vie microbienne dans le sol de se reconstituer et dautre part eacuteliminer les deacutepocircts de matiegraveres en suspension
Le dessegravechement des bassins permet une reacutecupeacuteration totale de la capaciteacute dinshyfiltration comme le montre la figure 14
Le problegraveme de gestion des systegravemes dinfiltration se reacutesume donc agrave la deacuteterminashytion du rythme dalternance entre les peacuteriodes de submersion et les peacuteriodes de seacutechage et dentretien pour que le rendement de linstallation soit optimum
La peacuteriode de submersion est deacutefinie par lapparition dun colmatage inacceptable
La dureacutee du seacutechage est fonction du climat et de la saison (cf figure 14)
copy bull raquo bull bull bull
- 65 -
FIGURE 14
AMENAGEMENT DE PHOENIX
EVOLUTION DE LA CAPACITE DINFILTRATION EN FONCTION DU COLMATAGE ET TAUX
DE RECUPERATION AU COURS DES PERIODES DE CHOMAGE DES BASSINS
degh de reacutecupeacuteration de la capaciteacute dinfiltration
40
Nombre de Jours
(Extrait du Document Ccedil 5920)
Examinons divers cas
a) Cas des bassins la peacuteriode dinfiltration doit ecirctre en principe de moitieacute par rapport agrave la peacuteriode de seacutechage
La figure 15 donne un exemple du fonctionnement dans le temps dun bassin
bullbullbullbullbull
- 66 -
FIGURE 15
EXAMPLE OF VARIATION OF INFILTRATION RATE WITH TIME
sect 30
rz
o
1 10
0
- ~
^ V
bull i i t 1 l 50
1 Drying period
i t l 1 II l l 100
Titns (days)
bull^^
i f i 150
1 i 200
I
j
|
i
ltxtnaijt du Document F 3918)
Dans le cas ougrave lon veut un fonctionnement en continu de linstallation il est donc neacutecessaire de preacutevoir la construction de trois bassins au moins (en geacuteneacuteral plus de trois dans les reacutegions agrave climat humide ou tempeacutereacute) Le fonctionnement de ces bassins se fait alors en deacutephasage
b) Cas des ameacutenagements en lit de riviegravere la peacuteriode de submersion est alors conshyditionneacutee par le reacutegime deacutecoulement du fleuve
B - D I S P O S I T I F S D I N J E C T I O N
Il sagit principalement des puits dinjection
CONDITIONS GENERALES DE FONCTIONNEMENT
Les dispositifs dinjection sont utiliseacutes lagrave ougrave les dispositifs dinfiltration sont impossibles ou difficiles agrave mettre en oeuvre
cas ougrave la nappe phreacuteatique est captive (F 3918) existence dune couche dargile entre le sol et le niveau de la nappe (F 3918) cas ougrave le sol est alcalin (F 3969) existence de terrains en couches superposeacutees seacutedimentaires ou alluviaux ayant
bull bullbullbullbullbull
- 67 -
une conductiviteacute hydraulique horizontale beaucoup plus eacuteleveacutee que la conductiviteacute verticale (G 51341)
- neacutecessiteacute dun encombrement reacuteduit
El _ PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES PUITS DINJECTION
Comme nous lavons vu plus haut un puits dinjection est un forage plongeant dans la nappe Son principe est donc tout agrave fait semblable en premiegravere approxishymation agrave celui dun puits de pompage fonctionnant en sens inverse
Enfin contrairement au cas des dispositifs dinfiltration le colmatage mecircme leacuteger na aucune fonction eacutepuratrice dans le cas dun puits dinjection Il devra donc ecirctre eacuteviteacute agrave tout prix
II - LES PUITS DINJECTION
1) CorvitnucJuon
Dans leur construction les puits dinjection sont des forages classiques
La figure 16 donne le scheacutema dune installation complegravete dinjection FIGURE 16
(euroxtnc-ut du Document Ccedil 5191 ) bull bull bull bull bull bull
68 -
La figure 17 montre sur un exemple la coupe dun puits dinjection
FIGURE 17
PUITS DINJECTION DE LA VALLEE DE LA DURANCE
Arriveacutes deau provenant du bassin ite decirccantutioci
bull~X_ Buses ccediljOacircO non iointivas
FI Sable oM F^ Gravierraquo fe^-Wraquo-mdash
iumlMM Sraquo 203 - j -
Wf
bulllaquolaquobullraquo | p -
bullT 3350
te2 ^ bull bull bull V -
rampt
Niveau de la nappe
lExtnaAJi du Document F 2028)
Pour les puits dinjection il nexiste pas de dessin optimum mais certaines techniques de construction donnent manifestement de meilleurs reacutesultats que dautres Toute technique de construction qui reacuteduit la permeacuteabiliteacute du terrain comme cela est le cas avec linvasion des terrains entourant les puits par les boues de forage ou bien avec leffondrement des particules fines dans le puits peut conduire agrave une perte deacutefinitive de permeacuteabiliteacute (G 5191)
Lenvahissement du puits par des particules fines peut ecirctre contrecarreacute par la constitution autour du trou de forage dun eacutecran de graviers suffisamment petits pour empecirccher la migration des fines particules et assez gros pour ne pas gecircner leacutecoulement La figure 18 donne une coupe de cet eacutecran
Enfin la circulation de leau dans le puits dinjection doit ecirctre eacutetudieacutee pour ne produire ni eacuterosion ni effondrement des terrains qui pourrait se traduire par un colmatage du puits par les mateacuteriaux fins
bull bull bull bull bull bull
- 69 -
FIGURE- 18
FUNCTION OF A GRAVEL PACK IN RETARDING THE MIGRATION
OF FINE SAND TO A WELL SCREEN
(Sxtnalt du Document Ccedil 5191 )
2) Ameneacutee de leau darv4 le puAgraveJbs
Lintroduction de leau de recharge dans laquifeumlre peut se faire sous la presshysion atmospheacuterique ou sous une pression plus eacuteleveacutee
Contrairement au cas des dispositifs dinfiltration lair contenu dans leau doit ecirctre eacutelimineacute au maximum En effet lentraicircnement de bulles dair ou de gaz dissous joue un rocircle capital vis-agrave-vis du colmatage Certaines preacutecautions sont agrave prendre nous les examinerons plus loin
3) Taux dinfection
La preacutevision du taux dinjection peut se faire agrave partir dessais de pompage Cependant diffeacuterents facteurs rendent souvent peu fiables les extrapolations agrave partir de ces essais En effet la diffeacuterence entre une injection et un pompage ne se limite pas agrave un changement de sens du flux deau des problegravemes lieacutes agrave la preacutesence de MES dair de substances chimiques et organiques interviennent Cest pourquoi les deacutebits dinjection sont toujours plus faibles que les deacutebits du pompage (F 275)
Une autre meacutethode de preacutevision est lutilisation dune loi statistique donneacutee par la figure 19
bull bull bull bull bull bull
- 70 -
FIGURE 19
F O R A Q E S
DEacuteBIT INJpoundCTacirc MOTIN
bull M roHCTtOH pu m o o u l iuml
H x TTx P X P
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(ExtgtiaJjt du Document 6600637)
Le tableau 2 donne agrave titre dexemple la valeur du taux dinjection obtenue pour diffeacuterentes reacutealisations au USA
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINJECTION
Le colmatage des puits dinjection a trois origines principales (F 2028)
- preacutesence de gaz dissous dair et de particules en suspension dans les eaux dinshyjection
- reacuteactions entre les eaux dinjection et les eaux du gisement
- reacuteactions entre les eaux dinjection et certains constituants du sol bull bull bull bull bull t
- 71 -
TABLEAU 2
AVERAGE WELL RECHARGE RATES
Location
Fresno Caliicirc Los Angeles Calif Manhattan Beach Calif Orange Cove Calif San Fernando Valley Calif Tulare County Calif Orlando Fia Mud Lake Idaho Jackson County Mich Newark N J Long Island N Y El Paso Texas Williarosbtirg Va
Rate cfs 1
02-09 12 1 04-10 1 07-09 03 | 012 02-21 02-10 01 06 02-22 23 03
(
(ExtnaLt du Document F 275)
Les processus de colmatage
Comme dans le cas des dispositifs dinfiltration les processus du colmatage sont dordre physique chimique ou biologique
1 ) TioceAsiuA meacutecaniques
- deacutepocirct des MES qui forme un eacutecran impermeacuteable
- entraicircnement dair et libeacuteration des gaz dissous Les bulles de gaz ainsi formeacutees peacutenegravetrent dans laquifegravere et en obstruent les pores ceci entraicircne une reacuteduction de la permeacuteabiliteacute Par ailleurs un autre pheacutenomegravene lieacute agrave la preacutesence dair dans les eaux dinjection est agrave craindre il sagit de la formation de poches de gaz sous pression qui par deacutetente lors de larrecirct de linjection peut entraicircner la destruction complegravete de louvrage La fig 20 illustre ce dernier pheacutenomegravene sur un exemple
2) VsioceAALLA chAgraventlque
- dispersion et gonflement des a rg i l e s
- preacutec ip i ta t ion de se ls meacutetalliques ou a lca l ino- ter reux
3) ioceAMA bLoioglqaeA
- pro l i feacutera t ion des bac teacuter ies
- production par l a c t i v i t eacute microbienne de substances chimiques colmatantes
FIGURE 20
PHENOMENE DENTRAINEMENT DAIR AU COURS DE LINJECTION DANS LES DOLOMIES
ET CALCAIRES KARSTIQUES DbullISRAEumlL
(poundxampiaLpound du Document h 2028)
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE ET GESTION DES DISPOSITIFS DINJECTION
1 ) Meacutethodesi pousi la idducjtLon du colmatage
a) Cas des MES la concentration en MES des eaux dinjection peut ecirctre reacuteduite par un traitement preacutealable comme nous lavons vu dans la premiegravere partie de ce travail
k) pound^_Eumlpound_i ficirciiumlL es Iz dissous un traitement preacutealable permet une deacutesaeacuteration de leau dinjection Par ailleurs pour eacuteviter lentraicircnement dair on peut prendre les preacutecautions suivantes
le tube dameneacutee deau doit toujours ecirctre noyeacute Aussi lintroduction en chute libre est agrave exclure
la construction du puits doit ecirctre telle que tous ces eacuteleacutements soient agrave une pression supeacuterieure agrave la pression atmospheacuterique On eacutevite ainsi tout pheacutenomegravene de succion le long du puits dinjection Ce problegraveme peut ecirctre reacutesolu en utilishysant en pied de forage une valve antisuccion La figure 21 donne la coupe dun tel dispositif
- 73 -
FIGURE 2i
FOOT VALVE USED FOR CONTROLLING RATES OF RECHARGE
THROUGH AN INJECTION UELL
bullRECHARGE PIPE
DISCHARGE SLOTS
bullPISTON
-CYUNDER
-COMPRESSION SPRING
bullSPRING END DISC
SPRING TENSION SPACER
^SPRING RETAINER END PLUG
LxtnaU- du Document Ccedil 5191 )
les deacutebits doivent ecirctre limiteacutes ce controcircle peut se faire en utilisant des tubages ayant un faible diamegravetre ou encore ayant une rugositeacute suffisante
La figure 22 donne
dune part leacutevolution des deacutebits dinjection avec le diamegravetre du tubage
dautre part leacutevolution de ces deacutebits avec la rugositeacute du tubage
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FIGURE 22
GRAPH OF FLOW RATES IN SMALL PIPES WITH UNIT HEAD LOSS
PER UNIT LENGTH OF PIPE
INS1DE DIAMeacuteTER OF PIPE IN MllUMETRES 20 40 60 80 J _1 L
2 3 IHS1DE DIAUETEacuteR OF PIPE IN INCHES
(CxtnaLt du Document 6607^39)
c) c3pound_du_colmatage_chimique pour reacuteduire le colmatage chimique lors de linjecshytion on peut suivant le cas
effectuer une deacutemineacuteralisation partielle ou complegravete lors dun traitement preacuteashylable
diluer les eaux dinjection avec une eau neutre vis-agrave-vis du gisement
^ poundpound_^_pound2imaicirclpound_BE_^es bacteacuteries une chloration des eaux dinjection permet en geacuteneacuteral de reacuteduire iumleumlffeumlt_deumls bacteacuteries
bull bull bull bull bull bull
- 75 -
2) CcedileAtLon dltiA puLtt dijyectLon
Comme dans le cas des dispositifs dinfiltration il apparait lors dune recharshyge artificielle de nappe par injection un colmatage progressif Lorsque celui-ci a atteint une valeur inadmissible on doit proceacuteder agrave un deacutecolmatage
La figure 23 montre leacutevolution du taux dinjection avec le temps ainsi que la reacutenovation de ce taux apregraves deacutecolmatage
FIGURE 23
INJECTION RATE VERSUS TIME FOR SHAFT
12
sectraquo o laquo_gt UJ ta 10
T 1 1 1 r~- r
Racharga ahoft
T_
16 24 32 40 48 TIME - DAYS
56 _1_ 64
MlxtnaUL du Document 6607790)
La freacutequence des deacutecolmatages est extrecircmement variable suivant les installations
Les proceacutedeacutes de deacutecolmatage les plus employeacutes sont le pistomage et le repompage dans ce dernier cas la pompe de nettoyage est geacuteneacuteralement laisseacutee agrave demeure dans louvrage (6600637) En effet le deacutemontage de la pompe est coucircteux et deacutelicat Toutefois il faut noter que la preacutesence de la pompe induit une reacutesisshytance hydraulique dans le circuit qui peut reacuteduire dun tiers la capaciteacute deacutecoushylement (G 51341)
La figure 24 donne les deacutetails dun puits dinjection ougrave le systegraveme de nettoyage est inteacutegreacute agrave lensemble de linstallation
- 76 -
FIGURE 24
SCHEMATIC OF INJECTION - WELL COMPLEX
EXTERIOR VIEW OF INJECTION-WELL COMPLEX (from Cohen and Durfor 1956 P D254)
18-ln-diamstelt ffbergtajs injection casing
Dopth below land surface In fost
36-in-diametraquor dritl hotraquo
3-ln-diamater liberglass treacutemie pipe
1 9 2
4-in-diumlamete annuiumlar-space observation wall casing
5-in-X62-f t- _ long scainlesJ Steel annular-space observa-tion-wall scroen
TO-ft-long statn less-steel sand traps
4-In-diamraquoter fibargtass injection pipraquo
1-in-diamraquoter fiberglass pressure-measuring pipraquo
3-in-diemeter fibargtass tromio pipraquo
Cernant grout
2-ft-thick layer of fine sand
16-iumln-X62-fr-long staintess-steel injection screen
Filtsr pack
Ceacutement grout
PLAN VIEW OF INJECTION-WELL COMPLEX
3-in-diameter treacutemie pipe 6-in-diameter opening
18-in-aiameter casing
6-in-diameter pump column
Q 4-in-diameter annular-space
well 4-in-diameter
instrurnent-
192 - f t - deep -^ ) Q-3-in-diameter injection pipe treacutemie pipe
WELL-HEAD FFATURES LOOKING NORTHEAST
50-hp redevelopment-pump motor
Support grate
6-in-diameter pump column-
Main casing access hole
4-iumln-diameter annular-space well
3-jn-diameter -treacutemie pipe
18-in-diameter 53 fiberglass casing^ 5
floor
A-in-diameter instrument-access pipe
Redevelopment lioe
diameter treacutemie pipe
4-in-diameter shaljow-
lnjectiocirc~npipe
4-in-diameter deep-injection pipe
(ExtsiaLt du Document Ccedil 1787b)
- 77 -
Le reacutesultat du deacutecolmatage des puits est en geacuteneacuteral une reacutecupeacuteration quasi-complegravete de la capaciteacute dinjection initiale Mais on peut dire dune maniegravere geacuteneacuterale que les ouvrages dinjection sont dune gestion deacutelicate et que leur dureacutee de vie est impreacutevisible mais de toute faccedilon infeacuterieure agrave celle des disposhysitifs dinfiltration
- 79 -
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- CHAPITRE IV -
DONNEES ECONOMIQUES DUNE OPERATION DALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE NAPPE SOUTERRAINE
- 83 -
La faisabiliteacute technique (existence de conditions geacuteologiques et hydrogeacuteologiques favorables) dune opeacuteration dalimentation artificielle ayant eacuteteacute prouveacutee il convient alors den veacuterifier lopportuniteacute eacuteconomique Pour cela une analyse minutieuse de tous les facteurs entrant dans la composition dune part du revenu et dautre part du coucirct doit ecirctre faite La comparaison de ces deux derniers points permet de deacuteterminer le beacuteneacutefice que peut apporter une telle opeacuteration
La suite du travail consistera alors agrave comparer le prix de revient de lopeacuteration de recharge avec le prix de revient dautres meacutethodes reacutepondant au mecircme objectif (agrave condition bien sucircr que ces autres meacutethodes soient techniquement reacutealisables) Par exemple
- choix entre une opeacuteration de recharge par bassin dinfiltration ou bien par puits dinjection
- choix entre une opeacuteration de recharge par bassin dinfiltration et une uniteacute de traitement des eaux
- choix entre une opeacuteration de recharge par puits dinjection et la construction dune adduction deau
- choix entre un stockage en surface et un stockage souterrain
Nous donnerons un deacuteveloppement de ces diffeacuterentes comparaisons dans le parashygraphe III de cette partie
- REVENUS APPORTEacuteS PAR UNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
Ces revenus peuvent ecirc t re d i rec ts ou ind i r ec t s
1 ) RevemiA dLuiecJ^i
Les revenus directs sont le reacutesultat de la vente des eaux de recharge apregraves passage dans le sol et pompage Cette vente se fait suivant la tarification en vigueur des eaux Il faut noter que le prix de leau varie suivant lendroit et dans le temps et que par conseacutequent lestimation des revenus directs dune opeacuteration de recharge suppose la connaissance agrave long terme de la politique de tarification de leau
2) Revenue indiAecJ^i
Les revenus indirects sont le reacutesultat de limpact dune opeacuteration de recharge sur la vie eacuteconomique dune reacutegion ou dun Etat Par exemple
- si lobjectif de lopeacuteration de recharge est la suppression dune surexploitation de la nappe le revenu apporteacute par une telle opeacuteration reacutesultera de la diminution des coucircts de pompage mais aussi de leacuteconomie de travaux dapprofondissement des puits
- si lobjectif de lopeacuteration de recharge est le stockage deau pour une utilishysation posteacuterieure le revenu apporteacute viendra de laccroissement du revenu agrishycole ainsi que de lexpansion humaine et industrielle de la reacutegion concerneacutee
bullbullbullbullraquobull
- 84 -
Compte tenu de la multipliciteacute et de la complexiteacute des paramegravetres entrant dans la composition du revenu indirect apporteacute par une opeacuteration de recharge lestishymation de ce revenu est assez difficile
B - COUcircTS DUNE OPEacuteRATION DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE NAPPE
La reacutepartition des coucircts se fait en trois eacutetapes
- coucircts des eacutetudes - coucircts de construction - coucircts de fonctionnement et dentretien
11 COLUA desi ltipoundudampsj
Les eacutetudes comprennent (G 51341)
les travaux de recherche des caracteacuteristiques geacuteologiques et hydrogeacuteologiques des terrains les reacutesultats de ces travaux permettent de conclure agrave la faisabishyliteacute technique ou non dune telle opeacuteration Cette eacutetape conditionne bien sucircr la suite des opeacuterations
le traceacute de cartes
les travaux de conception de linstallation de recharge
la recherche et lachat des terrains
les proceacutedures juridigues si lon doit recourir agrave lexpropriation
2) Travaux de cori4tnucJJoa
Le deacutetail des diffeacuterents points intervenant dans le coucirct dun bassin dinfiltrashytion et dun puits dinjection est donneacute par la figure 1
La figure 2 repreacutesente sur un diagramme le coucirct de certains eacuteleacutements de ces deux dispositifs de recharge artificielle Lanneacutee de reacutefeacuterence est 1975
Chaque installation de recharge est reacutepeacutetons-le un cas particulier Aussi ce sont les conditions locales qui dicteront leacutequipement neacutecessaire si par exemshyple tous les eacutecoulements agrave linteacuterieur de linstallation peuvent se faire par graviteacute le nombre total de pompes neacutecessaires sera reacuteduit ce qui aura pour effet de diminuer le coucirct global de leacutequipement de linstallation (G 5191)
bullbullbullbullbullbull
- 85 -
FIGURE 1
TRAVAUX DE CONSTRUCTION
1 Installations deacutepandage
a) Terrains ou bassins
- leveacutees ou digues - canaux dameneacutee - canaux deacutevacuation
b) Appareils enregistreurs
c) Installations de deacuterivation
d) Dispositifs de controcircle
e) Voies daccegraves
f) Clocirctures
g) Abris
h) Mateacuteriel de traitement de leau
2 Installations dinjection
a) Construction du puits dinjection
- colonne de tubage - compactage du gravier ou de la gravette-filtre
- injections pour eacutetancheacuteiteacute - packers - meacutethode de forage (rotation avec circulation de boue inverseacutee rotation normale battage au cacircble autres meacutethodes)
- perforations
b) Puits dobservation
- tubage - massif de gravette-filtre - injection pour eacutetancheacuteiteacute - meacutethode de forage (rotation avec circulation de boue inverseacutee rotation normale battage au cacircble autres meacutethodes)
- travaux dachegravevement (perforation dispositifs pour leacutetude du puits par la meacutethode du carottage geacuteophysique)
- installations de controcircle des expeacuteriences
- 86 -
c) Puits dextraction mdash mecircmes opeacuterations que pour les puits expeacuterimentaux avec en plus
- mateacuteriel de pompage - eacutenergie (eacutelectriciteacute moteurs agrave combustion interne)
d) Installations de controcircle de lexploitation
- poste de reacutegulation de la pression - compteurs - vannes (de fermeture controcircle soupape de seacutecuriteacute de purge soupape agrave vide)
e) Installations de traitement de leau
- javellisation - acidification - autres proceacutedeacutes
f) Conduites
- mateacuteriaux (buses en beacuteton acier recouvert et doubleacute de beacuteton amiante-ciment matiegraveres plastiques)
g) Bacirctiments
h) Appareillage de controcircle
- enregistreurs - sondeurs - eacutechantillonneurs (pompe submersible eacutechantillonneur aleacuteatoire pompe eacuteleacutevatoire agrave air conductiviteacute eacutelectrique)
(CxampiaU du Document Ccedil 513^1 )
- 87 -
FIGURE 2
DIAGRAM SHOWING COST FACTORS OF AN ARTIFICIAL-RECHARGE INSTALLATION
Playa lake
Screen wire enclosure styrofoam floating inlef
Flexible suction hose 50 et S 8 0 0 per foot
Chemical feed pump and tank capacity 03-2 galhr S 210 Chemical flocculant S 3 - S 3 0 acre-foot
reg
Q Pump-capacity 500 galmin at 80 head
Aluminum irrigation picircpe 6 at S 105 per foot 100 feet
Excavation of settling basiumln 10x 10x 100
Screen wire baffles I 14 pipe frames
Pump-capacity 500 galmin at 80 head __
Aluminum irrigation pipe g 6 o t S 105 per foot 100 feet
Excavotion of spreading basin
Flexible suction hose 20 at S 8 00 per foot
Injection well 200 depth =deg I0diamefer 150 wire
wrapped screen 50casicircng 30 yds gravel pack
Spreading basin
S 150 2 0
4 0 0
1800
105
80O
20O
160 1800
105 S540O
StOOO
Not to scate
lpoundxtnaAgraveJL du Document Ccedil 5191 ) - Anneacutee de sieacutepoundeacutesience 1975 -
- 88 -
3) Fonctionnement et entnetien
La figure 3 donne la liste des diffeacuterents eacuteleacutements constituant le coucirct du foncshytionnement et dentretien pour des bassins dinfiltration ou des puits dinjecshytion
U) Coucirct gj-obat
La reacuteunion des coucircts preacuteceacutedents deacutetermine le coucirct global dune opeacuteration de recharge Ce coucirct calculeacute sur une anneacutee de fonctionnement et rapporteacute au volume deau annuel ainsi utiliseacute donne le prix de revient du m3 deau de recharge
Lexamen de plusieurs installations montre que ce prix de revient est variable neacuteanmoins en utilisant les reacutesultats dune enquecircte faite il y a quelques anneacutees on peut deacutefinir les valeurs moyennes pour les diffeacuterents facteurs eacuteconomiques dune recharge artificielle Ainsi le tableau 1 donne la valeur moyenne des investissements neacutecessaires pour diffeacuterents dispositifs de recharge
TABLEAU 1
INVESTISSEMENT EN FRANCS PAR M3AN INFILTRE
Prctrait
Moyennes
Bassins et canaux
avec
0362
sans
0139
Puits ou forages
avec
0125
sans
0052
(Extrait du Document 6600637) - Anneacutee de AeacutefLeacutenence 1971 -
Lexamen du tableau 1 suggegravere les remarques suivantes
- le coucirct moyen des investissements par m3 et par an semble 2 agrave 3 fois plus eacuteleveacute pour les canaux et bassins que pour les puits et les forages dinjection Cette importante diffeacuterence dans les investissements sexplique en grande partie par la neacutecessiteacute dans le cas dun bassin ou dun canal dacheter une importante superficie de terrain Ainsi en zones urbaines lacquisition des terrains peut repreacutesenter jusquagrave 50 des investissements
mdash le coucirct dinvestissement du preacutetraitement constitue une part importante du coucirct total dinvestissement Le tableau 2 montre lincidence dun preacutetraitement sur le prix de revient moyen dun m3 deau (reacutesultats pour les dispositifs dinfilshytration seulement)
laquobullbullbullbullbull
- 89 -
FIGURE 3
FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN
1 Installations deacutepandage_
a) Nivellement eacutegalisation des surfaces
b) Protection contre les orages
c) Reacuteparation et remplacement des structures
d) Entretien du mateacuteriel
e) Combustible pour le mateacuteriel
f) Location du mateacuteriel
g) Ponccedilage et ramassage de la boue
h) Protection contre les insectes
i) Lutte contre la veacutegeacutetation parasite
j) Ameacutelioration de lapparence estheacutetique des installations (notamment plantation de rideaux darbres et systegraveme darrosage)
k) Protection contre les rongeurs
1) Patrouilles de surveillance
m) Traitement de leau (floculants)
n) Entretien des pentes
o) Actes de vandalisme
2 Installations dinjection
a) Appareillage dobservation et de controcircle
b) Appareillage pour la mesure du niveau deau
c) Echantillonnage de leau
d) Remise en eacutetat des puits et enlegravevement des deacutechets
e) Traitement de leau
- javellisation - acidification - autres proceacutedeacutes
f) Entretien du mateacuteriel
g) Reacuteparation des structures
- 90 -
h) Combustibles
i) Location de mateacuteriel
j) Patrouilles de surveillance
k) Analyses de leau
1) Acte de vandalisme
3 Bureaux
a) Controcircle et surveillance
b) Administration
c) Paiement des salaires et reacutemuneacuteration
d) Frais geacuteneacuteraux (bureaux et services locaux)
- location et services publics - teacuteleacutephone - fournitures
- entretien de leacutequipement de bureau
e) Salaires et traitements
f) Responsabiliteacute civile (assurances)
g) Impocircts et taxes
h) Inteacuterecircts
(poundxampiaLt du Document Ccedil 513^1 )
- SI -
TABLEAU 2
INCIDENCE DU PRETRAITEMENT SUR LE PRIX DU M3 DEAU
Moyennes
Prix du m3
en F F
0249
Incidence du
preacutetraitement
27
Prix du preacutetraitement par m5 (FF)
00787
(6xtnaLt du Document 6600637 ) - Anneacutee de ieacuteLeacutenence 1971 -
Le coucirct du preacutetraitement eacutetait donc en 1971 en moyenne de 8 centimes par m3
Nous avons vu que le preacutetraitement des eaux dinfiltration retarde lapparition dun colmatage inadmissible et donc reacuteduit lentretien du dispositif concerneacute Un calcul rapide montre cependant que leacuteconomie ainsi reacutealiseacutee est loin de venir compenser les deacutepenses dues au preacutetraitement de leau On cherchera donc dans le cas dun dispositif dinfiltration agrave reacuteduire au maximum le preacutetraitement des eaux de recharge
La figure 4 donne les reacutesultatsde correacutelations statistiques eacutetablies entre linshyvestissement neacutecessaire agrave la reacutealisation dune opeacuteration dalimentation artifishycielle de nappe et le volume annuel introduit par ce moyen dans laquifegravere
FIGURE 4
INVESTISSEMENT ET VOLUME
ANNUEL INTRODUIT DANS LAQUIFERE
-Don I raquo eacuteqootionraquo claquo tfroicircfraquoraquo draquo recircccediltbullgt
2 bullbullraquo bulltpfinegrave bullraquo | 0 Fiones
V bullbullraquo apgtrtmraquo raquon tOS ttram
mdashLlaquoraquo coMcirraquotraquo poundbull corttal ioraquo obtraquoraquoraquo
t E C E N D E
H+f+ nraquowl
p a raquo t t i laquoalelaquof
bull bull bull laquo
A m bull
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raquobullbullraquo
A a o
o o
lSxtnait du Document h 2028) - Anneacutee de leacutefLeacutenence 1971 -
A Forage P 3 raquolaquo Cooi o DruI
IOraquo i o lO
Vol me AIMCCcedilI tulro-Stucirct 4raquouraquo IV^utfire Inraquo)
- 92 -
Sur la figure preacuteceacutedente on peut remarquer quune installation de recharge a un coucirct dinvestissement qui en moyenne croicirct plus vite que le volume annuel introduit Pour une installation sans preacutetraitement cest linverse
- ETUDE DE LOPPORTUNITEacute EacuteCONOMIQUE DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
ARTIFICIELLE - COMPARAISON AVEC DAUTRES MEacuteTHODES DE MISE EN VALEUR
DES RESSOURCES EN EAU
Lalimentation artificielle de nappe est une opeacuteration rentable pour autant quelle soit moins coucircteuse que les autres meacutethodes de mise en valeur des ressou-ces en eau (G 51341) Il convient donc avant de choisir une meacutethode deacutetablir une comparaison de coucirct avec les autres meacutethodes (agrave condition bien sucircr que celles-ci soient techniquement reacutealisables)
Nous donnons ci-dessous quelques cas de comparaisons qui peuvent se preacutesenter
) CompcuiaLion enjQie un basi^in dinfJJjjtnaAlon et un puiAsi din^ecAion
Nous avons vu que agrave deacutebit annuel fixeacute le coucirct dinvestissement moyen dans le cas dun bassin dinfiltration est 2 agrave 3 fois plus eacuteleveacute que dans le cas dun puits dinjection Cependant le prix de revient dun m3 deau infiltreacute dans un bassin est en geacuteneacuteral un tant soit peu moins eacuteleveacute quun m3 deau injecteacute dans un puits Ceci sexplique par trois faits (6622466)
les coucircts de traitement sont reacuteduits dans le cas dune installation de recharge fonctionnant avec des bassins
lentretien des bassins est beaucoup plus aiseacute que celui des puits dinjection les frais dentretien des bassins sont donc moindres
la dureacutee de vie des ouvrages dinjection est en geacuteneacuteral beaucoup plus courte que celle des bassins Par conseacutequent lamortissement des premiers doit se faire plus rapidement que celui des seconds
Pour ecirctre compeacutetitifs vis-agrave-vis des bassins dinfiltration les puits dinjection doivent donc ecirctre conccedilus et geacutereacutes de maniegravere rigoureuse Cest pourquoi dans bien des cas on a preacutefeacutereacute malgreacute leur prix les bassins aux puits dinjection
2) CompcuiaLion entie une insitaUAation de Aechange anAAficJ-eAAcirce et une uniteacute de tnaAjtement damp4 eaux
Placcedilons nous dans le cas ougrave linstallation de recharge est un bassin Nous avons vu que par passage dans le sol leau dun bassin peut ecirctre grandement purifieacutee Ce traitement par le sol vient donc concurrencer techniquement le traitement en station
Examinons alors les eacuteleacutements de comparaison suivants (5600836)
a) implantation lespace neacutecessaire pour la construction dune uniteacute de traitement est infeacuterieur agrave celui neacutecessaire pour une recharge par bassin
b) besoin en eau dans le cas dune recharge les pertes en eau peuvent seacutelever a 40 du volume introduit
- 93 -
c) estheacutetique dans un cas comme dans lautre les installations paraicirctront inesshytheacutetiques
d) seacutecuriteacute de lexploitation dans le cas dune recharge par bassin on doit sattendre agrave des variations des deacutebits dinfiltration (colmatage fluctuations saisonniegraveres agissant sur la viscositeacute de leau) Mais la simpliciteacute des instalshylations avec bassins fait quelles sont moins exposeacutees aux pannes Pour ecirctre fiables les uniteacutes de traitement exigent pour leur part une gestion et un entretien rigoureux mis en oeuvre par un personnel qualifieacute
e) Possibiliteacute de surcharge les uniteacutes de traitement peuvent supporter jusquagrave 25 de surcharge Par contre la possibiliteacute de surcharge pour les bassins est faible En effet les bassins ont des dimensions fixeacutees et par conseacutequent ils ne peuvent recevoir plus deau quils peuvent en contenir
f) possibiliteacute dagrandissement les uniteacutes de traitement peuvent ecirctre facilement agrandies ce qui nest pas le cas pour les bassins
g) constitution de leau eacutepureacutee leau reprise apregraves infiltration dans le sol est agrave condition de respecter certaines conditions (cf 2egraveme partie de cette eacutetude) toujours claire et saine Leau traiteacutee pose souvent des problegravemes dodeur de saveur et de tempeacuterature
La comparaison eacuteconomique entre une installation de recharge par bassins et une uniteacute de traitement des eaux a souvent montreacute lagrave ougrave les conditions geacuteologiques et hydrogeacuteologiques sont favorables et le prix des terrains pas trop eacuteleveacute la rentabiliteacute de cette premiegravere meacutethode de traitement et de reacutegeacuteneacuteration des eaux
3) CompgiltxLion entte une i-nAtaAAaALon de iechaAge antAfcAcieMle et une adducJLJon deau (66025W7 ^
Placcedilons nous dans le cas ougrave linstallation de recharge est un puits dinjection
Pour ces deux installations on peut en premiegravere analyse confondre les frais de production et de pompage Si par ailleurs on neacuteglige les autres frais dexploishytation tels que lentretien la comparaison eacuteconomique entre les deux installashytions est alors rameneacutee agrave la comparaison des coucircts dinvestissement
pour les puits dinjection les coucircts dinvestissement sont composeacutes principaleshyment du coucirct du forage et du coucirct de la station de pompage
pour ladduction les coucircts dinvestissement sont reacuteduits aux coucircts de la canashylisation et des ouvrages annexes
La figure 5 donne un exemple chiffreacute dune telle comparaison pour lalimentation dune agglomeacuteration situeacutee au-dessus de la nappe souterraine de lAlbien (Reacutegion Parisienne)
Le coucirct dinvestissement pour une adduction deau eacutetant fonction de la longueur de la canalisation il apparaicirct donc quil existe une distance optimum au-delagrave de laquelle une installation de recharge est moins oneacutereuse quune adduction deau
bull bullbullbullbullraquo
- 94 -
FIGURE 5
ALIMENTATION A PARTIR DE LA NAPPE DE LALBIEN COMPARAISON AVEC UNE
SOLUTION DE TRANSPORT DEAUX DE SURFACE
exemple Lapprovisionnement en eau potable dune aggloshymeacuterat ion de 25 000 habitants dont les besoins atteishygnent laquon peacuteriode de pointe 7 000 m3jraquo peut ecirctre assureacute
soit p a r u n e adduct ion directe en premiegravere ecirclegrave-vation d eaux de surface depuis la plus proche usine de trai tement
soit par -des preacutelegravevements dans TAlbicircen effectueacutes sur place et compenseacutes pa r linjection simultaneacutee bullau niveau de la mecircme usine de Yolumes eacutequishyvalents
En premiegravere approximation l a comparaison entre ces deux solutions peut ecirctre rameneacutee agrave la comparaishyson des investissements correspondants
mdash lthuucircgt le ynetuief cas agrave une conduite de 350 mm de diamegravetre (1) soit environ 035 MFkm
(1) Coucirct moyen approximatifraquo au megravetre lineacuteaire en TOAC scmiuml-urbanicircseacutee y comprisregards ouvrages et toutes sujeacutetions r 350 F
dans le second cas agrave la reacutealisation d un doublet de forages agrave lAlbien
Forage dinjection 09011F Forage de preacutelegravevements 090Icirc1F Geacutenie Civil station de pompage et de tfeacuteferrisaticircon _ 035MF Equipements de pompage 015MF Equipements de deacutefcrrisatioR 015 MF
soit environ 2-15 MF
Comparaison des dsua solutions
Compte tenu des hypothegraveses adopteacutees la solution du doublet de forages agrave lAlbien parait la plus avanshytageuse si la longueur de ladduction directe excegravede 7 km (215035)
(Existait du Document 6602587) - Anneacutee de leacute^eacuteience 197b -
Le c a l c u l p reacuteceacuteden t e s t une s i m p l i f i c a t i o n du c a l c u l r eacute e l q u i en f a i t e s t p lu s complexe En dehors de t o u t e c o n s i d eacute r a t i o n eacuteconomique une opeacute ra t ion de recharge a r t i f i c i e l l e peut s imposer l agrave ougrave l e s r e s s o u r c e s n a t u r e l l e s d a l i m e n t a t i o n en eau s a v egrave r e n t i n s u f f i s a n t e s pour s a t i s f a i r e l e s b e s o i n s Exemple dans l e s icirc l e s ougrave l e s r e s s o u r c e s n a t u r e l l e s son t f a i b l e s e t ougrave l e p r i x du dessalement de l e a u de mer e s t souvent p r o h i b i t i f
- 95 -
U) Compcuiabbion ervUie le ^tocAage de siUAjlace et te 4tockage 4oideAAaln
Lfraquo figure 6 donne les reacutesultats dune correacutelation statistique entre le montant des investissements et le nombre de m3 deau stockeacutes par an pour un reacuteservoir de surface et un reacuteservoir souterrain
FIGURE 6
COMPARAISON DES COUTS DES STOCKAGES SUPERFICIEL ET SOUTERRAIN
1310raquo
I I
T3103
13107
TTykAT-STt 44-
rlt^r~^Trrttr
MaouM
IW3raquo 1V10raquo IVW
(ExtAaLt du Document f- 2028) - Anneacutee de ieacuteeacuteAence 1971 -
A partir de la figure preacuteceacutedente on peut donc deacuteduire que pour des volumes infeacuterieurs agrave environ 30 millions de m3 par an le stockage souterrain est plus inteacuteressant financiegraverement que le stockage de surface
bull bullbullbullbullbull
- S6 -
Par ailleurs le stockage souterrain preacutesente les avantages suivants
- disponibiliteacute de reacuteserve en cas de catastrophe stoppant les possibiliteacutes dimporshytation deau
- eacutelimination des pertes par eacutevapotranspiration
- pas de problegraveme dalgues et moins de risques de contamination
- reacuteduction des risques daffaissements dus agrave une baisse du niveau de la nappe
- possibiliteacute de traiter et de purifier leau par passage dans le sol
- 97
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- CHAPITRE V -
LES INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE DE
NAPPE DANS LE MONDE
- 101 -
Les reacuteserves deaux souterraines constituent une immense ressource En effet on estime agrave 4 millions de km3 la quantiteacute des eaux souterraines situeacutees entre la surface du sol et la profondeur de 800 m agrave titre de comparaison le volume total des lacs deau douce est denviron 120000 km3
Cette ressource en eau souterraine est par ailleurs omnipreacutesente et peut donc ecirctre mis agrave part dans quelques reacutegions du globe exploiteacutee
Dans de larges reacutegions du monde les preacutecipitations sont insuffisantes pour pouvoir couvrir les besoins en eau A titre dexemple la figure 1 donne la carte des reacutegions du globe ougrave les preacutecipitations sont insuffisants vis-agrave-vis des besoins agricoles
FIGURE 1
Waiet-dejiciency (-) and valet-surplus (+) zones in ihe vorld A water deficiency exisls if preacutecipitation supplies less ztiater than would be nrrdedjor vellutatered vrgelalian In the reverse circumslcnccs ihere is a wzter surplus
((L-xtnaJut du Document Z 49 )
En comparant la figure 1 avec la figure 2 on peut se rendre compte que les zones ougrave on constate un manque en eau agricole sont naturellement les reacutegions arides ou semi-arides mais aussi certaines reacutegions tempeacutereacutees
bull bullbullbullbullbull
FIGURE 2
o ru
(euroxpoundnalpound du WoJild Atia by Bantholomew)
- 103 -
Pour situer le rocircle de la recharge artificielle dans la gestion globale des resshysources en eau nous allons eacutetudier deux cas
- cas des zones arides et semi-arides - cas des zones tempeacutereacutees
1 ) CaS desi gonampA avide^ et somL-cuiidesi
Dans ces reacutegions lexploitation des eaux souterraines est souvent la seule solushytion dapprovisionnement en eau Aussi la recharge artificielle vise dans ces reacutegions agrave augmenter la recharge naturelle lors des rares preacutecipitations afin de limiter les pertes par eacutecoulement de surface ainsi que par eacutevapotranspiration Il est possible de faire ainsi un stockage deau dans le sol
Il faut tenir compte du fait que la majoriteacute des pays situeacutes dans les zones arides du globe sont le plus souvent des pays en voie de deacuteveloppement donc dans lesquels on doit utiliser une technologie adapteacutee aux moyens locaux
Prenons lexemple de lAfrique et plus particuliegraverement les pays du Sahel
La figure 3 situe les zones arides et semi-arides dAfrique
Les pays du Sahel sont situeacutes au nord des deacuteserts du Sahara et du Fezzan dans des zones extrecircmement arides Parmi ces pays seules lAlgeacuterie et la Libye disposhysant de revenus peacutetroliers ont un niveau deacuteducation et deacuteconomie suffisant pour pouvoir mettre en oeuvre des techniques sophistiqueacutees de mise en valeur des resshysources en eau et ainsi assurer leur expansion humaine et eacuteconomique
2) CQA desi pay-si tompeacuteAeacuteA_
Laugmentation croissante des besoins en eau combineacutee avec la deacuteteacuterioration de la qualiteacute des eaux de surface ont entraicircneacute le deacuteveloppement de lexploitation des eaux souterraines
La recharge artificielle permet dans les reacutegions tempeacutereacutees
- dune part le soutien et la restauration de nappes surexploiteacutees
- dautre part lameacutelioration de la qualiteacute des eaux de surface par passage dans le sol
Ces deux points visent donc agrave ameacuteliorer en quantiteacute et en qualiteacute les eaux consommeacutees
Afin de preacutesenter les diffeacuterentes reacutealisations dans le monde nous allons les classer en fonction de lobjectif principal viseacute par ces installations
Principalement on distingue 4 objectifs
I - Stockage deau en peacuteriode humide pour utilisation en peacuteriode segraveche I - Soutien et restauration dune nappe surexploiteacutee I -Constitution dune barriegravere hydraulique contre lintrusion deaux saleacutees (ce
point est souvent une conseacutequence du point preacuteceacutedent) V - Ameacutelioration de la qualiteacute de leau par filtration dans le sol
- 104 -
FIGURE 3
TERRES ARIDES DAFRIQUE
E
A
S
rii bull i ri
i i
_
A n d raquo
Trontliraquo im plaquoV
1000 KIUX5
WOJtoeh
lpoundicOixLUt du Document I 1021)
bull bull bull bull bull
- 105 -
- INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF
LE STOCKAGE DEAU
1 ) Liacircte de^i in^taM-atlorvi
(1
(2
(3
(4
(5
(6
(7
(8
(9
(10
(U
(12
(13
Valleacutee du Danube Roumanie - Bulgarie
Valleacutee de la LeeGrande-Bretagne
Camp Peary USA
Valleacutee de la Prut Ukraine
Wroclaw Pologne
Comteacute de Los Angeles USA
Massif de Zaghouan Tunisie
Plaine cocirctiegravere dIsraeumll
Source de Yarkon Israeumll
Dan Project Israeumll
URSS
Valleacutee de lOued Biskra Algeacuterie
Plaine de Karakoum Turkmeacuten
Ahmedabad Inde
istan URSS
(G 51341)
(F 2028)
(F 2028)
(G 51341)
(6609067)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341 F 2028)
(G 51341)
(G 6230 G 6212)
(G 51341)
(G 51341)
(Z 13312c)
2) Le tablexiu 1 donne la reacutepartition suivant le climat et le niveau de deacuteveloppeshyment des pays concerneacutesdes installations preacuteceacutedentes
TABLEAU 1
- _ -NIVEAU DE
C L l r^-C^EVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3) tableau 2
(4) (5) tableau 3
(6) tableau 4
(12) tableau 5
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
(7) (8) (9) (10) tableau 6
(11) tableau 7
(13) tableau 8
- 106 -
3) Lampi tableaux 2 agrave 8 donnent pour chaque cas particulier de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
- tableaux 2 agrave 5 reacutealisations en pays industrialiseacutes
- tableaux 6- agrave 8 reacutealisations en pays en voie de deacuteveloppement
TABLEAU 2 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
PAYS
Roumanie -Bulgarie
GBretagne
USA
1 j LOCALISATION
I 1 j Valleacutee du Danube | (voir fig 4) 1 1 j Valleacutee de la Lee
1 1 J Camp Peary 1 1
EAU
R
R
bull
1 1 | GEOLOGIE |
| 1 | Valleacutee alluviale | j (sables et graviers)j 1 1 1 l j Craie j j(voir fig 5) j 1 1 1 1 (Lentille deau dans | jeau saleacutee j
1 1
VOL
2109
AQUI
m3
DISPOSITIFS
bassins
bull puits
puits
1 ICOLMA
I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 | TRAIT
| Preacute
1 1 1 1 2 1 1 1 j Preacute 1 1
1 | PERFORMANCES r i i i i j12 millions de j m3an
1 1 | entre 45 et 20 j m3h
1 bull
1 1 1 PRIX |
1 1 i i i i i i i i icirc 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Notations
R e eau de riviegravere Preacute= preacutetraitement des eaux 2 raquo traitement secondaire des eaux
FIGURE 4
- VALLEE DUDANUBE - ROUMANIE-BULGARIE
(HODHAHIB)
m - d CALAT
MAJUk
Belgrade SEVEXraquo bull laquo bull 8L
Bucarest deg
(BULGARIE)
(Extrait du Document Ccedil 5 i47 ) bull bull bull bull bull bull
- 107 -
FIGURE 5
VALLEE DE LA LEE - GE0L0GIE-PIEZ0METRIE AVANT ET APRES ALIMENTATION
ARTIFICIELLE DURANT LA PERIODE 1954-1955
1 mite gt 1
Terrains superficiels
Eii3 Argiles de Londres
KiZij VoohvJch e t Reading beds (5mper7traquosbFe
Pampi Sables thanegravetiens
P 3 Craie
mdashmdash Njyrau piucircrorpucirclricircque en octobre 1953
(svanL DIcircirrcntattoT OftificicirccIIe) -~mdash Niveau piumlocircromstriqus maximum apregraves rnjrciian
durant la peacuteriode lS5f-19S5
Sx-Oiaugravet du Document t 2028)
TABLEAU 3 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT CONTINENTAL
i PAYS
| URSS
| Pologne
| LOCALISATION
| I | Valleacutee de la | Prut
I | Wroclaw
i
EAU
R
R
I | GEOLOGIE
iPlaine alluviale |(voir fig 6)
ISeacutediments tertiaires
I I
VOL AQUI I | DISPOSITIFS
|bassins agrave
I I I |fosseacutes et (eacutetangs
i
I |C0LMA
sable| P I I 1 |PCB 1 1
1 1 | TRAIT
I
1 | Preacute
1 1 1 | Preacute
1 1 1
PERFORMANCES
12S0OO m3jour
PRIX
Notations
H = eau de riviegravere P ~ physique C raquo chimique B = biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux
- 108 -
FIGURE 6
VALLEE DE LA PRUT
l l t 1 T
A r g i l e du miocegravene
i _ i J - i J i laquov t iuml j 100 200 300 400 500
P i s t a n e e (en megravetres) 6 0 0
lHxtrialt du Ucircocumervt Ccedil 513^1 )
TABLEAU 4 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
PAYS
USA
1 | | LOCALISATION | EAU
GEOLOGIE 1 I (VOL A8UI | DISPOSITIFS
jComte de Los I Angeles |(voir fig 7) I I
(Bassins remplis de (seacutediments mal |consolideacutes i i
gt agrave 12 10s m3
|bassins et |terrains |deacutepandage I
j COLMA | TRAIT | PERFORMANCES j PRIX
I Preacute | 60 m3s jde re-|vient [de 4 agrave |242 pou H (icirceee n3 I
Notations
R = riviegravere P = physique
Preacute = preacutetraitement
- 109 -
pound O
- H -M
a a
O gtrt bullXi rH a -H o bullraquo-gt
K 3
bull S bull 0)
-=f G rH O
ta
ta 0)
raquoltD 4-raquo bull H KJ u +gt X
d o
n o bulla
a a
ta
o bulla 6raquor4 p O
bullbullgt laquo ta a fcgtd
irvviraquo bullH ni
- 110 -
TABLEAU 5 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT ARIDE
PAYS
U R S S
1 | LOCALISATION
1 1 |P la ines de jKarakourt
l
EAU
R
1 | GEOLOGIE
1 1 JAlluvions forma-j t i o n s de l ta iumlques
1
I |VOL
1 i 1
AQUI 1 | DISPOSITIFS
| Pui t s 1 1
1 ICOLHA
1 1 1 P 1 1
1 |TRAIT
1 1 1 1 1
PERFORMANCES 1 | PRIX
1 1
Notations
R raquo riviegravere P = physique
TABLEAU 6 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT MEDITERRANEEN
1 1 I I I I 1 1 PAYS j LOCALISATION EAU j GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT j PERFORMANCES j PRIX j
1 I I 1 I I 1 1 I I i i l 1 1 1 1 1 bdquo I I
Tunisie |Massif de | R | Calcaires | | P e t i t s barrages| P | Preacute 132 10deg m3an | | Izaghouan | j (voir f i g 8) j | l l l i l j ( v o i r f i g 8) | j j | I I I I I
1 1 1 1 1 1 1 i l I I 1 1 1 1 1 I sraeuml l |P la ine c S t i egrave r e | R | Pla ine l i t t o r a l e | |Pu i t s | PB | 2 | gt 10 10deg m3an | |
| ( v o i r f i g 9) j j (vo ir f i g 9) j j I I I i l
1 1 I I 1 1 1 1 1 i l 1 1 l l l I I I s r a euml l |Source de Yarkon | R | Roches carbonateacutees |900 10deg m3 |Puits mixtes | PB | 2 |entre 500 e t 1000 |de r e - |
1 I 1 p l i s s eacute e s j j l i t 3h jvient j I I I (voir fig 10) | j l l l I001S2 | 1 I I I I l l l Ipar n3 | 1 I l 1 1 i l I I l l l I I
I s r a euml l |Dan Projet (Tel | U | Dunes de sab le s | |Bass ins |PCB | 2 |300000 m3jour |de r e - | 1 Aviv) i l i l l l l jv ient j I i l I I i 1 1 i00262 | j i l i l I I jpar m3 i 1 I I I I l l l I I
Notations
R = riviegravere U = useacutee P = physique C = chimique B = biologique 2 = secondaire
- 111 -
FIGURE 8
MASSIF CALCAIRE DE ZAGHOUAN (Tun i s i e )
fmdash bull (n 1 f F H r
f Hammamet
SOUSSE --
5gt
+gtmdash mdashmdash mdash
^-a mdash
bull bull
9 - c a l c a i r e s du j u r a s s i q u e s u p eacute r i e u r
5 e t 1 - c a l c a i r e s djj l i a s
N-O m s-o
DJSBJL r i A H N C a
ampEacuteEacuteEacuteamp5
lLxtnaJjt du Document Ccedil 513^11 bull bull bull bull bull bull
- 112 -
FIGURE 9
FORMATION AQUIFERE DE LA PLAINE COTIERE
ISRAEumlL
Echelle
Limites des collines et raquoraquogtmdash des montagnes
Canalisations nationales bull deau laquo -Source raquo Ville
Direction de 1raquoeacutecoulement ~- ~ eaux souterraines
Zone de forages dexploitation
N n
Mer Zone de PLAINE COTIERE D1ISRAEumlL - PBOFIL SCHEMATIQUE
Z Z 7 Z ^ 7 7 Z Z Z Z Z Z pound ^ g f l a nappe ^T (ampgtgt p h r eacute a t i q u e bullpoundamp
iuml i d eacute s
S c h i s t e s a rg i l eux
(extrait du Document Ccedil 513U1 ) bull bull bull bull bull
- 113 -
FIGUREacute 10
SOURCE DE YARKON ISRAEumlL
ONO
PROFIL TRANSVERSAL DE LA FORMATION DANS LES MONTS DE JUDEE
Meacute ri i terraneacute e VAVHE
Plsst
J Aquifegravere
(Pleacuteistocegravene (Gregrave
Roches
es M (Neogene Neogsh _ deg
(Schistes
Sench
CeLraquostdol
2J impermeacuteables
(Seacutenonien
raquoraquoraquobull
Eocch
(Marnes crayeuses
(Turonien-Ceacutenomanien (calcaires et dolomites
(Craies (eacuteocegravenes (semi-(impermeacuteables
Q - (Ceacutenomanien infeacuterieur 1 (Dolomites
L e s h (Creacute t aceacute i n f eacute r i e u r ( S c h i s t e s
(dxtAaUL du Document Ccedil 513^1 )
TABLEAU 7 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT SEMI-ARIDE
i r~ I I i l I I I i l I PAYS LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI| DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
i I I I lt i I i I I I I I l i i j Algeacuterie jvalleacutee de loued | R |deacutepots alluviaux | 20 agrave 30 (ameacutenagements du | P | I 510deg m3an | |
iBiskra I I 1 n6 bdquo | H t de loued I I I i l | |(voir fig 11) | | 10 m3 I I I I I 1 1 I I I I I I I I I
Notations
R = eau de riviegravere p = colmatage physique
114
FIGURE 11
VALLEE ALLUVIALE DE BISKRA (ALGERIE)
^r Meacutediterrans
Figure 11 Valleacutee a l luv ia le de Biskra
Echelle
bull M M iumllaquoklaquo
((LxtnaLt du Document Ccedil 513^1)
TABLEAU 8 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TROPICAL
l i t i i | PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS ICOLMA (TRAIT j PERFORBANCES | PRIX |
i i i l i l i i I I 3 I I Inde |Ahmedabad | R | sable (voir f i g 12) | Ipuits dans l e | PB | 1 | 4 5 10 m3jour dinves-| I I I I i 1 l i t de la j j | [ t i s se - | I l I I 1 Iriviegravere | j j jment | I l I I 1 |(voir fig 13) | j j (faible |
1 1 1 I l I I I I
Notations R = eau de riviegravere P = colmatage physique B = crvlmatagccedil hi ni odegique
1 = traitement primaire
bull bull bull bull bull bull
- 115 -
Crosraquo Stetions or tnraquo Sobormali Rivraquor Ot Ahmlaquodotgtod
Aerosi SubhojSBridnt MorScolraquo llOO O lOO 200
O _ 1 _
IO 20
Ver Scolt
SuSfiojhBridsraquo^
RraquofraquorraquofHraquo I I Riraquo to cucircc
groicircnraquod aond lil Sandvrm sill
E 3 Qov wlth raquoirt
Acraraquo Gond 8ridyraquo
J FIGURE 1 2
Sub-surface section or the Sabarmati River bed poundt Ahmedabad as seen in boring during_ the construction of road bridges across the river Data supplied by Ahmedabad Municipal Corshyporation and PWD Govt of Gujarat
FIGURE 1 3
Map of Ahmedabad city shorring locations of Municipal tubcwcll stations (open circlcs) and privatc tubcwclls (closcd circlcs) In the inset a schematic diagram or the suggested injection rcchargicircng scheme is stiown Pairs of double circlcs along the river indicnc pairs of vater supply and injection wclls
Schcmofic diogrom of tbe propoj icircd siphon rechorge schsrae for-tt)8 Ahmtdobod City
-Injection well -Cblorinofor
Ahmedobod City location pion o f tubewolU
Raferlaquoncel Roilwoy lene
mdash AbodMunlimit bull Privofetubewella 0 Mun Corpo
tubraquowlaquoij Sets orwot^r supply and injac-
AirPOrtA lonwlaquoH
(poundxtjiaJjt4 du Document Z 13312c) bull bull bull bull bull bull
- 116 -
B - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LE
SOUTIEN DUNE NAPPE DEAU SOUTERRAINE
1 ) LLite de jjz^tallatioiV4
(1
(2
(3
(4
(5
(6
(7
(8
(9
(10
(U
(12
(13
via
(15
(16
(17
(18
(19
Lettonie URSS
Lituanie URSS
Bacircle Suisse
Nappe du canton de Genegraveve Suisse
Donzegravere Mondragon France
Appoigny France
La Moulle France
Menuma Japon
Niigata Japon
Hodcgaya Japon
Wiesbaden RFA
Dortmund RFA
Haltern RFA
Hardham Grande-Bretagne
Peacuteoria USA
Valleacutee de la Durance France
Flushing Meadows USA
Fresno USA
St Croix Virgin Islands
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341 F 2028)
(6618945)
(G 51341 F 2028)
(G 51341 F 2028)
(6627873)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(6622466)
(F 2028)
(G 51341 F 2028)
(G 6230)
(6616816)
(6614931)
2) Le tab-leau cL-apie donne la reacutepartition suivant le climat et le niveau de deacuteveshyloppement des pays concerneacutes des installations preacuteceacutedentes
NB il est inteacuteressant de remarquer que toutes les installations reacutepertorieacutees ont eu lieu en pays industrialiseacutes ce qui est logique car ces pays ont des besoins en eau tregraves importants donc exploitent largement leurs reacuteserves soutershyraines
Les installations de recharge artificielle pour le soutien de nappe dans le pays en voie de deacuteveloppement ne sont quagrave leacutetat du projet qui verront certainement le jour avec laugmentation des besoins en eau de ces pays
3) LeA tableaux 9 agrave 13 donnent pour chaque cas de climat et de niveau de deacuteveloppeshyment quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
- 117 -
NIVEAU DE CLIMAT ^ P J L V E L O P P E M
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3 ) (4 ) (5 ) (6 ) (7) (8) (S) (10) (11) (12) (13) (14) ( t a b l e a u x 9 e t 9 b i s )
(15) ( t a b l e a u 10)
(16) ( t a b l e a u 11)
(17) (18) ( t a b l e a u 12)
(19) ( t a b l e a u 13)
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
TABLEAU S REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
I l I I I I I I I 1 j PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS |C0LMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX 1 1 1 1 1 I l i l i l 1 1 1 1 | URSS iLettonie | L lAlluvions e t deacutep6ts | |Bass ins 1 P-C | Preacute | 0 7 agrave 10 mjour | j | 1 |morainiques 1 | ( v o i r f i g 14) | | | | 1 1 1 1 i i i i I I I I I 1 | URSS iKaunas (Lituanie)1 R |Plaine a l l u v i a l e | |Bass ins | P | P r eacute agrave l | 2 8 agrave 005 njour | | | j i ( v o i r f i g 15) j j ( vo i r f i g 15) j j j j I l I I 1 I I I 1 1 1 I I 1 1 1 1 fi 1 | Suisse |Bacircle 1 R |Pla ine d a l luv ions | |Fosseacutes 1 P | 1 | 65 x 10 m3an |de r e -j j | | f l u v i o - g l a c i a i r e s | | (vo ir f i g 17) | j | | v i e n t j 1 i j (vo ir f i g 16) j j I I I |0 0242 1 I I I I I I I I Ipar m5 1 1
| Suisse j Canton de Genegraveve 1 R 1 Deacutepocircts morainiques j 18 10s ra3 JBassins et j P j 1 j 13 x 106 m3an jde re-| |(voir f ig 18) | | | jdrains | j j jvient 1 1 I I I I I I I j10 agrave 14 1 1 I I i l I I I Icent 1 1 I I I I l i t |suisses 1 1 I I I I 1 1 1 Ipar n3 1 1 1 i l i i 1 1 I I I 1 | France |Donzere-Mondragon| R lAlluvions f l u v i a - |105 10 m3 |Fosses d i n j e c - | P | Preacute | 8 5 m3s |charges I i I j t i l e s (vo ir f i g l 9 ) i j t ion 1 | j jd expl I I I I j j(voir f ig 20) j j j J400000F 1 1 I I I I I I I Ipar an 1 1 1 1 1 1 3 1 I 1 | France |Appoigny 1 R lAlluvions f l u v i a l e s 1180 10 m3 |Bass ins agrave s a b l e | P | Preacute |1000 m3jour | i l i i i j l v o i r f i g 21) j i j | 1 1 I I I I 1 1 1 1 France La Moulle R iCraie fissureacutee Bassins agrave sablei P 1 16IO6 m3an
(voir fig 22) (voir f ig 23) (10000 m2) J
- 118 -
FIGURE 14
PLAN DES OUVRAGES HYDRAULIQUES DE BALTEZERS REPUBLIQUE SOCIALISTE
SOVIETIQUE DE LETTONIE
(SxtnaJJ du Document Q 513^1 )
- 119 -
FIGURE 15
INSTALLATIONS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DEIGULAI REPUBLIQUE SOCIALISTE
SOVIETIQUE DE LITUANIE
Legeiuiuml
1 Puits dexploitation 2 Puits dobservation 3 Station de pompage h Bassin dinfiltration
aglQ23 ^
A VA l
tma
Gravxer
S a b l e
Y777 T e r r e g r a s s e
7 Sab le mecircleacute de t e r r e g r a s s e j
(ExtAaJut du Document Ccedil 513^1 )
bull bull bull
- 120 -
FIGURE 16
COUPE HYDROGEOLOGIQUE DU SITE DE LA HARD (MUTTENZ-BALE)
giicircpositif tjltgtfitrjtun
II l VV95m v -bull bullbullbullbull
bullbull- bullbull -yf---w ^ ltbullraquo bullbull(vs5 bullbull A--raquo-
FIGURE 17
PLAN DE LAMENAGEMENT DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE LA
NAPPE DE LA HARD (MUTTENZ-BALE)
OAcircUE Ccedily Prise en r7ytera
copy_ Station filtrante
(D_ Conduite dteu fiitrio
QFossucircn dinnltrction
_ Puits diuml repreumlso
copy Reacuteservoir deau poiumltUe et stetion de pampago
_ raquo _ l^ tajw _ J I _ 2Ttftipe
ttUTTENZ PHATTELH
leuroxtnaAgravejLi du Document h 2028)
- 121 -
FIGURE 18
PLAN DE SITUATION DE LA NAPPE DE LARVE ET DES OUVRAGES
I Fronlentx 2 Florencs 3 Corouga 4 Vmty (pont) S Veuy (uagravenraquo) 6 Trains
7 SooMnraquo dAnraquo 8 Perly 9 Sorol 10 Veyriat (Franc) il Gcitlard (F) 12 Crochu (F) 13 Veiraquo (F) bull Pulrs -J- PirKgtfnagravegtrraquo
x x
^ f Noppe deacute ^ rAilordonV x+ +
(E-xtnaiA du Document 66189^5)
Echees _ J l C T
lOOm
iroo-iVraquo SOCn-Vs
FIGURE 19
SCHEMA DE LALIMENTATION
ARTIFICIELLE A DONZERE-MONDRAGON
(ampctnaLt du Document h 2028)
m bull bull bull bull bull
- 122 -
FIGURE 20
DISPOSITIF DINJECTION
G r i l l e de f i l t r a t i o n Canal
d a l i m e n t acirc t P u i t s d i n f i l t r a t i o n
Gravier compacteacute bull-v ( 1 0 - 3 0 mm) --- -s
-~ii
Tuyau p e r f o r eacute - - iicirc TE ( D i a m egrave t r e bullbull - ^ -^ 056 m) bullbullbullbullf-_-_-|
bullAlluvions -(profondeurr 8 -18 megravetres)
^S^UMSIumlEATUi-l IMPERMEABLE
lCxtnoJJ du Document Ccedil 513^1)
123 -
FIGURE 21
NAPPE DE LA VALLEE DE LYONNE A APPOIGNY FRANCE
bulllt
Station de pompage - M
JC3 puits raquoP
Prise deau
Bac de deacutecantation
bull
laquo i
laquoiuml bullOi
Pompe de r e p r i s e
bullQtrademdashpieacutezomegravetre No
(ExtAOAgraveA du Document Ccedil 513^1)
FIGURE 22
GRAVELKES bull^IumlOUNKERQUS
bullEAU INDUSTRIELLE i l ] LAC DE BELLEVUE
LILLE
USINE DE FABRICATION DEAU POTABLE DcMOULLE
VALENClHWNHS^raquo
OOUAraquo tk^in y v
(poundxtsi(LUt du Document 6627873) bull bull bull bull
- 124 -
FIGURE 23
COUPE GEOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DAPRES BRGM
20N5 OAV5 lAOJElLE LA -1APPE DE IA CH-OE EST CAPtlVc SOUS IcircE TEfWKJraquo TEariUSH
Surface d la nap4 en mars-avril 1357
la nappa en mai 1072
TABLEAU 5 BIS REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
| PAYS | LOCALISATION | EAU j GEOLOGIE jvOL AQUI | DISPOSITIFS |COLHA jniAIT j PERFORMANCES | PRIX |
j Japon JMenuma | R JDiluvium j |Pu i t s d i n - | P-C | 2 |4 000 m3Jour j j j j t vo i r f i g 24) j j t vo i r f i g 24) j j j e c t i o n I I I i l
j Japon JNiigata 1 R JDiluvium j gt 120 10 5 m3 jPui t s d i n j e c - | P-C j 2 j20000 m3Jour jde r e - j j j t vo i r f i g 25) | j t vo i r f i g 25) j j t ion j j j jv ient j i l i l j j tvo ir f i g 2 5 ) | j j |0 02 $ j j j I I 1 1 1 1 j 1 i3 |
j Japon JHodogaya j U JDiluvium | |Pu i t s d i n j e c - j C | 2 J35 m3h j j i l j j 1 U i o n 1 I i j j i i i l j j tvo ir f i g 26)j j j j j
j RFA IWiesbaden | R JAlluvions f l u - j jflassins |P-C-B j 1 jlOO 10 6 m3an i I j i i j v i a l e s j j tvo ir f i g 27)j j j j j i l i j t v o i r f i g 27) j j j i j j j
| RFA JDortmund j R JAlluvions f l u v i a - j JBassins j P-B j Precirc jlOO 10 6 m3an jde r e - j j | j j t i l e s j j tvo ir f i g 28 ) j j j jv ient j j | | j t vo i r f i g 28) j j 1 i | |entre | j i i l i l i i i i deg gt 0 3 e t i i i i i i i i i i i 0 raquo 0 9 i 1 j I I j 1 i i |Par bull i
RFA Sables de Haltern L Sables profonds e t 108 10 s m3 Bassins Preacute 44 10 6 ngt3an (vo ir f i g 29) a l luv ions de (voir f i g 29)
1 t recouvrement [ I I I l
1 CB lHardham (Sussex) j R jSable-limoneux j |Bass ins j P j Precirc J26OO0 m3jour j j 1 1 I I I I I I I I I
Notations
Eau R raquo= eau de riviegravere U s eaux useacutees
Colmatage P raquo colmatage physique C raquo chimique B - bull bol ialt
Traitement Preacute = preacutetraitement 1 primaire 2 s secondaire
- 125 -
FIGURE 24
PROJET DINJECTION DE MENUNA JAPON
CARTE HYDROGEOLOGIQUE DE LA PLAINE DE KVANTO
Zone d a l i m e n t a t i o n des nappes c a p t i v e s
Zone de c i r c u l a t i o n des eaux douces c a p t i v e s
Zone d e a u x s o u t e r r a i n e s s e m i - c o n n eacute e s
TTTT-
200
Eaux souterraines coloreacutees du groupe de Kazusa Direction principale du courant des eaux douces souterraines
Limite infeacuterieure des deacutepocircts du plio-pleacuteistocegravene du groupe de Kazusz
Aluvions
Roches preacuteshytertiaires
PROFIL GENERALISE AB Groupe Kazusa
(Plio-pleacuteistocegravene)
(ExtnaiA du Document Ccedil 513b1) bull bullbullbullbull bull
- 126 -
FIGURE 25
PROJET DINJECTION DE NIIGATA - JAPON
C a r t e i n d i q u a n t l e m p l a c e m e n t d e s d i s p o s i t i f s d i n s e r t i o n
J D i s p o s i t i f s d i n j e c t i o n
B a s s i n de d eacute c a n t a t i o n
P r o d u i t s c h i m i q u e s p o u r l e t r a i t e shyment
^V^AJi-^r 1^^ 6 ^ e ^ e a u b r u t e
C ugrave-
i l i Vlaquo
I1III
P l a i n e c ocirc t i egrave r e Beacutegions montagneuses
(C-xJjiaUi du Document Ccedil 513U1 ) bull bull bull bull bull bull
- 127 -
FIGURE 26
INSTALLATION DINJECTION DE HODOGAYA
cp Vanne darrecirct ^
Pompe
R eacute s e r v o i r d e a u
G r a v e t t e f i l t r e compacteacute
Figure puit
JAPON
montrant la s dinjection
Tokyo zone m
struc Mo 1
eacutetrop
ture des et 2
olitaicircne
(ExtaaU du ucircocumertf Ccedil 51)^1 ) bull bull
- 128 -
FIGURE 27
POMPAGE DEAUX SOUTERRAINES ARTIFICIELLES A SCHIRSTEIN WIESBADEN
r JD
s u r l e Rhin
copy S t a t i o n de pompage copy P u i t s copy B a s s i n de d eacute c a n t a t i o n copy B a s s i n d i n f i l t r a t i o n copy Leveacutee
VALLEE DU BHIN WIESBADEM REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
lpoundxtAaJJL du Document Ccedil 57J47 )
- 129 -
FIGURE 28
INSTALLATIONS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE DORTMUND
BaBs in de d eacute c a n t a t i o n
P r eacute f i l t r e agrave g r a v i e z
mmmzm Substratum impermeacuteable
YSSSSSS Surfaccedile de la nappe phreacuteatique avant
bullbullbull 1 alimentation artificielle bull Surface de la nappe phreacuteatique apregraves lalimentation artificielle
bdquo+teacirce 1 a Lippeltx
N o t e laquobullmdash iy
Pour approvisionner les villes ~ bullgtegt G-Agrave et les industries on pompe dans la valleacutee de la Ruhr hlO millions de m-2 deau par an dont
320 millraquo de m2 dans lEnvscher 82 mill de m^ dans lu Lippe 6 millraquo de nvi dans la Vupper
et 2 millraquo de m dans la cuvette dEms
VALLEE DE LA RUHR REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
ouvrages hydrauliques
lx+ialt du Document Ccedil 513^1)
Lac artificiel
Bassin draquoinfiltra- puits de
tion pompage
Bassin dinfiltrashytion
I I
Surface pieacutezomeacutetrique avant lalimentation artificielle
Surface pieacutezomeacutetrique apregraves lalimontation artificielle
~
Sables de Haltorn
Carte de la reacutegion
DISPOSITIF DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE HALTERN
REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
Cologne (K51n)
DlaquossEicanrgt
lExtnaAJi du Document Ccedil 513^1 )
- 131 -
TABLEAU 10 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT CONTINENTAL
I PAYS j LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COIJU | TRAIT j PERFORMANCES I PRIX
T USA Peacuteoria (Illinois) R sables et graviers
(voir fig 30) Bassins agrave sable (voir fig 30)
AP Preacute JlO000 m3jour |de re-|vient 10008 FF| jpar rn3
Notations
R = eau de riviegravere P = colmatage physique A = colmatage ducirc aux algues
Preacute = preacutetraitement
FIGURE 30
PLAN ET COUPE DUN BASSIN DINFILTRATION DE PEORIA
Oacsm
mm f^-C^t
i - j laquo m r vsi bullbull bull bullgtraquo bullbullbull gt-r-mdash ~T -- -v bullbull-
JiiC^U-1 vv-------- bull t )- c bullbullsvcbullbull - bull bullbull -bullbull ^Vbullbullbull^bull^iT v^gt^7bull^^T-~----Trrbull^^-^-^-J-C^bullbullbull
Echelles United)
Arriveacutee dcui- Ijriiire
(Existait du Document t 2028)
- 132 -
TABLEAU 11 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
PAYS I I I I I I j LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AOUI | DISPOSITIFS j COLHA
1 1 1 TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
Valleacutee de la Durance (Voir fig 31)
R Alluvions fluvia- gt 800 10 m3 Puits dinjec- P tiles tion
(voir fig 31)
830 1s
I
Notations
R raquo riviegravere P = colmatage physique 1 = traitement primaire
TABLEAU 12 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT ARIDE
| PAYS
USA
| USA
1 | LOCALISATION
Flushing Meadows
1 1
JFresno |(voir fig 33) 1 1 1
EAU
bull
R
1 | GEOLOGIE
Sable grossier et graviers
1
|Alluvions reacutecen-jtes dorigine |granitique 1 1
1 | VOL
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
AQUI 1 | DISPOSITIFS
Bassins (voir fig
1
|Bassins 1 1 1 1
32)
1 |COLMA
PB
1 1 1 1 1 P 1 1 1 1
1 |TRAIT
gt 1 1 | 1 | Preacute 1 1 1 1
1 | PERFORMANCES
35 m3s
1 1
|15 10 m3an 1 1 1 1
1 1 | PRIX j
1 1 1 1 de re- j vient 000432 jpar m3 j
1 i |de re- | jvient j |00142 | jpar m3 | 1 1
Notations
R laquo eau de riviegravere U = eaux useacutees
P =raquo colmatage physique B = colmatage biologique
2 raquo traitement secondaire Preacute = preacutetraitement
bullbullbullbullbulllt
- 133 -
FIGURE 31
BASSE VALLEE DE LA DURANCE - FRANCE
TARASCON
Limi t e s de l a p a r t i e c a p t i v e de l a format ion a q u i f egrave r e ( sous des d eacute p ocirc t s a r g i l e u x s u p e r f i c i e l s )
I n s t a l l a t i o n s d i n j e c t i o n ~^mdash P r o f i l eacute t u d i eacute
ipoundxtncuit du Document Ccedil 513^1 ) bull bull bull bull bull bull
- 134 -
FIGURE 32 SCHEMA DU PROJET DE FLUSHING MEADOWS ^-x
R eacute g u l a t e u r d e p r e s s i o n
A l i m e n t a t i o n
Canal dameneacutee Digue
Bassin V T
IOI JŒ JLIumlL
=r~w5i bd alt
bull
Puits Ndeg bull 1
50
bull -ltgt
bullbull 3-4
5-6
100 megravetres
I
B _
3=
Tuyau de drainage
J^ Puits Est
Puits
FIGURE 32 BIS SYSTEME DES BASSINS DINFILTRATION SUR CHAQUE COTE DU LIT DE LA RIVIERE ET DES PUITS AU CENTRE POUR POMPER LEAU REGENEREE
Lit de la rivi egravere
horizon imperxeacuteable
(poundXpoundACLUgraveL4 du Document Ccedil 6230) bull bull bull bull
- 135 -
FIGURE 33
ZONAL RESPONSE IN WATER TABLE HYDRAULIC HEAD AND WATER QUALITY
AROUND THE CITY OF FRESNO CALIFORNIE
(poundxtnltzijt du Document 6616816)
TABLEAU 13 REALISATION EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TROPICAL
i PAYS
USA
i | LOCALISATION |
St Croix (Virgin Islond)
Notations
EAU
U
| GEOLOGIE
Alluvions (voir fig 33 Bis
1
VOL AQUI DISPOSITIFS
Bassins (voir fig
33 Bis)
1 ICOLMA
1 1 PB
1 1 1
1 | TRAIT
1 1
1 1 1 1
PERFORMANCES
38000 n3jour
1 1 1 PRIX |
[de re- [ vient 05602 [par m3
U = eaux useacutees
P = colmatage physique 8 = colmatage biologique
1 = traitement primaire
- 136 -
FIGURE 33 BIS
GEOLOGY OF THE GOLDEN AND NEGRO BAY RECHARGE SITES
i ^ mdash E i f t t a N laquo y o Bay gt ^ bullbull bull Esurraquo Goldltn Grcraquoraquo bull gt
rtorironiai ugraveiitanc ifti
(poundxtialt du Document 661^931 )
bull bull bull bull bull bull
- 137 -
- INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LA
CONSTITUTION DUNE BARRIEgraveRE HYDRAULIQUE CONTRE LINTRUSION
DEAUX SALEacuteES
1 ) L-Lite deA inAtaHaiJonA
(1
(2
(3
(4
(51
(6
(7
(8
(9
(10]
(11
(12)
Long Island USA
Zandvoort Pays-Bas
Tokushima Japon
Water Factory 21 USA
Palo Alto USA
Burdekin Australie
Kalauoo Hawaiuml USA
Dashte Naz Iran
Tanger Maroc
Telbaulba Tunisie
Sebikotane Seacuteneacutegal
Bas Togo Togo
(F 2028 G 51341 G 17874)
(F 2028 G 51341)
(G 51341)
(G 6212 5603546)
(G 6212)
(F 40332 G 51341)
(G 51341)
(Ground Water Ja-Fe 1977)
(F 2028 G 51341 6600101)
(G 6757)
(G 51341 5600835)
(G 51341)
2) Le tabMeau cL-apieA donne la r eacutepar t i t ion des i n s t a l l a t i ons preacuteceacutedentes suivant l e climat et l e niveau de deacuteveloppement des pays concerneacutes
3) LeA tabteaux 1b agrave 19 donnent pour chaque cas p a r t i c u l i e r de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques carac teacuter is t iques des i n s t a l l a t i o n s correspondantes
Tableaux 14 agrave 16 r eacutea l i s a t ions en pays indus t r i a l i seacute s
Tableaux 17 agrave 19 r eacutea l i sa t ions en pays en voie de deacuteveloppement
- 138 -
- ______^ NIVEAU DE CLIMAT -^CEVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2 ) (3 ) t a b l e a u 14
(4 ) (5 ) t a b l e a u 15
(6) (7) t a b l e a u 16
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
(8) t a b l e a u 17)
(9 ) (10) t a b l e a u 18
(11) (12) t a b l e a u 19
TABLEAU 14 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
C I I I I I I I I I I PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLHA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
1 1 I I I I I 1 1 1 I I I I I I I I I | USA | Bay Park | U |Sable a r g i l e | gt 1200 10 9 m3|Puits d i n j e c - | PCB | 3 |13 agrave 25 1s | | | | Long Is land j | sab le argi leux j | t i o n I I I 1 | | (voir f i g 34) | | ( v o i r f i g 35) | | I I I I I
| Pays-Bas | Zandvoort j R |Plaine l i t t o r a l e | ) 4 5 10 9 m3 jcanaux e t j P j Preacute j 70 10 m3an jde r e -| j | | e t dune | jbass ins | | j | v i en t | | | j (vo ir f i g 36) j j fvo ir f i g 36) j j j |0 245
1 I I I I I I I lFFn3 1 1 1 1 II 1 1 1 II 1 1 1 1 1 1 1
Japon | Tokushima | R |Plaine l i t t o r a l e | |Pu i t s d i n j e c - | P | 2 | 20-25 n3heure | j (vo ir f i g 37) j jdiluvium | j t ion I I I 1 | | |(voir fig 37) | | I I I 1 1 I I I I I I I 1 Notations
R = eaux de riviegravere U = eaux useacutees
P = colmatage physique C = colmatage chimique B = colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux 2 = traitement secondaire 3 = traitement tertiaire
- 139 -
FIGURE 34
LOCATION OF THE BAY ARTIFICIAL-RECHARGE SITE
(C-xtnaAJL du Document Ccedil 5211 )
FIGURE 35
Nord Sud Atlantioue
A r g i l e
^Zdia^) cfe fBe c 0
G r a v i e r
Sable argile sable argileux et limon S a b l e
Roche c o n s o l i d eacute e
lCxtaaJJ- du Document Ccedil 513^1 )
- 140 -
FIGURE 36
NI
n
Limite de la zone s captage
Limite des dunes
i
gt
Mer du Nord Dunes Polder du Lac de Haarlem
urbe ^^y-Lentilles Sables du plexs^ - T tocene ^ ^^aargile
---bullbullbullbull bull-bull-bullbullbullbull ejjgt---gt ltamp ltbull bull v- bullbullbullbull
gt--gtV^
^ampm$^amp^3^amp$^
ZANDV00RT PAYS-BAS
(CxtAaU du Document Ccedil 513^D bull bull bull bull bull
- 141 -
FIGURE 37
Aff l eu remen t s du s u b s t r a t r ocheux
_ _ p r o f o n d e u r du s o c l e rocheux ~ ( c o u r b e de n iveau ) 1ampampampVJ-~- Teneur en Ci s u p eacute r i e u r e agrave
bull Fo rage
copy P u i t s d i n j e c t i o n
TAKASE Deacutepocircts argileux superficiels HATSUMO
icirc l e r
PROJET DINJECTION DE TOKUSHIMA JAPON
fts^ k=eacutepoundagrave amp ^
Tokushima (sur Shikoku)
(6x-tzltzlt du Document Ccedil 513U1 )
- 142 -
FIGURE 38
ORANGE COUNTY CALIFORNIE
bullv KCCU CQ
5Au BtewAepiuo co
raquo _
eiVcZ^iPE- co
0
PIE60 1 l [ IMPERIAL CO i
_ 1 -T-
A i
(CxtacuJ du Document 56035^6)
TABLEAU 15 REALISATIONS EH PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
r 1 i PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE
1 1 1 1 1 1 |VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
Water Factory 21 U Deacutepocircts marins et Californie continentaux mal (voir fig 38) consolideacutes
Puits dinjecj PB 3
(voir fig39)
066 IJI33
USA Palo Alto (voir f ig 40)
U Sables et jgraviers
I Puits dinjecj PB 6 1s
|(voir fig40)| I I
Notations
U = eaux useacutees
colmatage physique colmatage biologique
3 = traitement tertiaire
bull bull bull bull i
- 143 -
FIGURE 39
FLOW SCHEMATIC AND SAMPLING LOCATIONS FOR WATER FACTORY 21
LIQUID PROCES3IWG
C H E M C A L K I T R O S c N RECARSON-I __ _ icirc ACTIVATES bullDiSlNFECIiCV amp j CLARIFICATION j REMCVAL ATCN [ FILTr^siO^I CARBON 0poundMIKERASJZpound7Gricirc
t t fAOSQPPTiCtt
CAP80H 70 HIcircUSr
bull lt
lJCCTtOlaquolaquo wCLLS
bull laquo C Y C L E
PUMraquoS
S0L1DS HANOLING INJECTIONraquo SYSTEM
bull bull bull bull bull bull
- 144 -
FIGURE 40
PLAN 0F GROUNDWATER RECHARGE FACILITY IN THE PALO ALTO BAYLANDS
msmm FRAgraveSCISCOcircI
0 u
El 6k
PALO ALTO
copy
-e-o
LEGEND
EXTRACTION WELL
INJECTION WELL
MONITOft WELL
lpoundyLtnaLt du Document Q 6212)
- 145 -
TABLEAU 16 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TROPICAL
1 f~^ 1 1 1 1 PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |THAIT j PERFORMANCES | PRIX
Australie Delta du Burdekin Delta avec 345 109 m3 Trancheacutees agrave Preacute (voir fig 41)
-h i
JKalauao Hawaiuml
deacutepocircts alluviaux
I I I I
sable (voir fig41
I Bta2) I H
40 agrave 100 106
m3an des in-vestis-jsements 2 106$
USA jcocircne volcanique 4800 10 in3 Retenue deau (basalte) (voir fig43) (voir fig 43)
120000 m3jour
Notations
R = eaux de riviegravere
P w colmatage physique
Preacute = preacutetraitement
FIGURE 41
CARTE GENERALE
bull Ui KlaquoraquokM
(ExtzaLt du Document Q 513^1 )
- 146 -
FIGURE 42
LOCALITIES OF RECHARGE TRENCHES IN BURDEKIN DELTA
FIGURE 43
TYPICAL CROSS SECTION OF A TRENCH
IpoundxtnaAgraveJbi du Document h U0332)
- 147 -
FIGURE 44
COUPE SCHEMATIQUE MONTRANT LES SOURCES DEAU DE HONOLULU
P u i t s d e K a l a u a o H a w a i i E t a t s - U n i s d A m eacute r i n u e
E c h e l l e
-2snmdash P r eacute c i p i t a t i o n (rrr)
- laquo laquo - - L i g n e s d e n i v e a u p i eacute z o m eacute t r i q u e ( c m )
(SxiAaJJ du Document Ccedil 513^1 )
- 148 -
TABLEAU 17 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TEMPERE
1 PAYS | LOCALISATION
j r
GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COLHA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
Iran iDashte Naz | N |Sables | jtvoir f ig 45) bull j jtvoir f ig 46) j
I I I I
|Puits din- j jjection j |(voir f ig 47) |
|200 1s I I
N = eau de nappe
FIGURE 45
DASHTE-NAZ FARM AREA
V--
I R A Q
S A U 0 1 A R A 8 I A
MIOOLE EAST AREA
(poundxpoundnaUt4 de VattLcAe do OS W-LLLLaniA pcuiu darvi Qiound Wateji Qa-Fe 1977)
- 149 -
FIGURE 47
CROSS SECTION OF TYPICAL INJECTION WELL
FIGURE 46
RELATION BETWE FRESH AND SALINATED
AQUIFERS IN DASHTE-NAZ
CAS-OH I f A
-bull C -r- ~ - = S ^ trade j f - iuml x bull bull 0 L
_ _ - ^ Fgtistoi cdHgtjkta wi(raquo gtlaquo-raquoai
fx-6iltxiXltJ de VantXcle de pound)poundbull WLilLami paMu dan Ccediliound Wateji Ccedila-Fe 1977 )
bull bull bull bull bull bull
- 1 5 0 -
CARTE GEOLOGIQUE DU CHARF-EL-AKAB
Echelle - ltm
QUATERNAIRE
Allumions
1 I Sable Je couverture
~gt---iuml 1 Sable de phje
1degdegdeg1 Gregraves marin
ANTEQUATERNAIRE
- j Gregraves lortonhn
bullpound3 Gregraves 1 vmucirc Arjiitesj
F-^- Marnes eacuteocegravenes
ugravediens
Mcrres schisteuses secircnonicircennss
bullif- ocircondacss dexploitation t Fesseacutes dabsorption
copy Pieacutezomtlrts G Diachse dinjection
evccedilraquo V^=gt-iuml
EXHAURE ET REALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE LA NAPPE DE
CHARF-EL-AKAB (TANGER)
SCHEMA DE PRINCIPE
(poundxJyiaUA du Document 6600101 ) bullbullbullbullbullbull
- 151
TABLEAU 16 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT MEDITERRANEEN
1 | PAYS
1 1 1 Maroc 1 1 1 1 1 Tunisie 1 1
1 | LOCALISATION
1 1 |Tanger 1 1 |Telboulba 1 1
1 | EAU
1 B 1 1 I 1 1 F 1 1
1 1 | GEOLOGIE | VOL
I 1 1 1 s ICuvette littorale|6 10 Iseacutedimentaire | |(voir fig 48) | | 1 i |Sables fins avec | (couches dargile | i i
AQUI
m3
1 1 | DISPOSITIFS |
1 1 1 |Fosses din- | Ifiltration | |(voir fig48)|
| i 1 i |Pults din- | Ijection | 1 1
COLMA
P
P
1 | TRAIT
I 1 1 1 1 1
1 1-2 1 1
1 | PERFORMANCES
I
1 |106 m3an 1 1 1 1 -|05 10deg ngt3an 1 1
1 1 1 PRIX | 1 1 t 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1
Notations R = eau de riviegravere
P = colmatage physique
1 = traitement primaire 2 = traitement secondaire
TABLEAU 19 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TROPICAL
1 1 1 1 | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COLMA |TRAIT PAYS | LOCALISATION | EAU GEOLOGIE PERFORMANCES | PRIX
Seacuteneacutegal | Sebikotane IRoches carbona- 6010 m3 jRetenue |teacutees karstiques | j(voir fig4SIuml| |(voir fig 49) j | |
+ -+- 4-I
1depandage j
34 10 n3an
Togo Bassin du Bas Togo
Sables dunaires (voir fig SO)
gt 1 4 1 0 S m3 jTerrains 5 6 10 m3an
Notation
R = Eau de r i v i egrave r e
- 152 -
FIGURE 49
ECORCHE DU COMPARTIMENT DE SEBIKOTANE
ECORCHE DU COMPARTIMENT
DE SEBIKOTANE
Rosine infeacuterieur supposa en levraquoJ
i JIumlAMirretir
F N Cad m rcreujf
i rjJ 5AAV t 7srracirces
iKf[^|rT bull | ^T7^WL T Icirc j-r-- r- i - F
jt|l-k bull i T i ^ ^ J iiuml S t e k y X MaUr Guey
(poundxtaU du Document 5600835)
- 153 -
FIGURE 50
PLAINES LITTORALES DU TOGO
Limi te des p eacute n eacute t r a t i o n s UJJJplusmn-LLL d e a u s d e mer ^o
tf C o u r b e s de n i v e a u de l a pound I iuml m i t e iuml h f eacute r i e u r e de l a q u i - ^ bull bull
f egrave r e du c o n t i n e n t a l t e r m i n a l v
E a u de ui(
Oceacutean o
P r o f i l
C o n t i n e n t a l t e r m i n a l
( ^S ta t ion de pompage) T a b l i g b o
Eaux
S-ogt6 W ^
(poundxfrialpound du Document Ccedil 513^1) bull bull bull bull
- 154 -
D - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF
LEacutePURATION NATURELLE DES EAUX PAR PASSAGE DANS LE SOL
1 ) Lutte deA inAtaLlampLLorvi
(1) Bertrange France
(2) Blagnac France
(3) Dangeacute - St Romain France
(4) Ginasservis France
(5) Nancy France
(6) Croissy France
(7) Karlskoga Suegravede
(8) Goteborg Suegravede
(S) Port Leucate France
(10) Boulder USA
(G 2264 bis)
(G 2264 bis)
(G 2264 bis)
(5605250)
(F 2028)
(G 51341 G 3663)
(G 51341 F 2028)
(G 51341 F 2028)
(G 7221)
(G 1681519)
2) Le tabZeau cx-de440uA donne la reacutepartition des installations preacuteceacutedentes suivant le climat et le niveau de deacuteveloppement des pays concerneacutes
mdashbullmdash-___ NIVEAU DE CLIMAT -^DEVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) Tableaux 20 et 20 bis
(S) Tableau 21
(10) Tableau 22
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
bullbullbullbullbullbull
- 155 -
NB Toutes les installations reacutepertorieacutees ont eacuteteacute construites dans des pays industrialiseacutes Ceci montre bien que face dune part agrave laugmentation des besoins en eau et face dautre partagrave limportance de la quantiteacute deaux useacutees rejeteacutees lalimentation artificielle apparait comme eacutetant un moyen de gestion bien approprieacute
N
3) LampA tableaux 20 agrave 22 donnent pour chaque cas particulier de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
TABLEAU 20 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
| PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE j VOL AQUI j DISPOSITIFS | COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
France Bertrange R Alluvions gros- bullBassins agrave PB Preacute 800 m3jour bull 1siegraveres bull bullsable j j Jenviron j
(sables et gra- i itvoir fig51)
1 I I vieuro r s) | i 1 1 I 1
j France 1 Blagnac 1 R JAlluvions gros- | iBassins agrave j PB j Preacute |800 m3jour j | 1 1 Isiegraveres 1 Isable | j lenviron i j j I ((sables et gra- | |(voir figbllj j j j 1 1 I I viers) 1 1 I I I I
France Dangeacute Saint R Alluvions gros- Bassirs agrave PB Preacute 800 n3jour
Romain siegraveres isable [ [environ
(sables et gra- (voir fig51)
r 1 v i e r s ) bull I
j France | Ginasservis j U | 1 |Lagune j PB | 3 |50 m3heure j 1 I (Var) | | 1 Kvoir fig52)| | j |
France Nancy R Alluvions bull Bassins p Preacute 100000 m3j
(voir fig53)
| France j Croissy j R |Craie fissureacutee | |Bassins j PB j 1 |3010 m3an jde revient
| | (voir fig 54) | |sous alluvions | |(voir fig55lj | j |0062 par
1 1 1 |(voir fig54) | | I I I I m3
j | I l 1 9 1 I j I i Suegravede Karlskogo R Alluvions (sables 2 10 m3 Bassins agrave 1 15000 mSjour
(voir fig 56) [et graviers) [ [sable [ [ J J
(voir fig 56) (voir fig56)] j
Notations
R = eaux de riviegravere
U = eaux useacutees
P = colmatage physique
B ~ colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux 1 = traitement primaire 3 = traitement tertiaire
bullbullbullbullbullbull
- 156 -
FIGURE 51
Pt eacute iome t r cm
4 3
4 2 Stiagravettrotum de cateotres marneux tm peu permtobtn ^ -IMPLANTATION -
EcheteViOOO
SP I I I I I I I I I t I rr BOMilt 4raquoJtrotlaquoii
1gtIuml I I M J I I I M I A B
bull Fore 9 bull tf rlaquopi i
laquoraquooo l _ 1 2 0 O
J-raquoraquo
lLxtnaiA du Document Ccedil 226k b-Li)
FIG-52
T iu i teumlu ien t d eacutepuiut iou degraves fcJUii Utgteacutees Urbaines
en vus de Leur recyclage pour la consommation
Scheacutema deprincipe de l installation pilote de GINASSERV1S
ChXraquot olaquoJraquolaquolraquoraquo Otcf lntr iictgtpiraquolraquoraquo
v bull T R A I T E M E N T PRIMAIRE laquot SECONDAIRE
TRAI1EHENT TERTIAIRE
ur
raquo ^ ^ ~ i
C3 J ya amdashraquo f
^ mdash - feu eraquor gtbull bull bull bull bull bull
LACUNE dlaquo r i mj action
(poundxUaU du Document 5605250
- 157 -
FIGURE 53
SCHEMAS EN PLAN ET EN COUPE DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE DE LA NAPPE
DE LA MOSELLE A MESSEIN (NANCY)
MoseUe
vers trai
Barrage
25-3 Om | 25-30trade
gt^ |2a3nraquo
f Galerie L J captante
77777777-7777777 Subslratum impermeacuteable
(LxJjiaAgraveJ du Document h 2028)
FIGURE 54
NAPPE SOUTERRAINE DE LA VALLEE DE LA SEINE A CROISSY (FRANCE)
S e i n e Deacutecanteurs
U
P r i s e d eau
F i l t r e s agrave s a b l e
B a s s i n S t a t x o n r _ V e r s l e d m f i l - de _ reseau de t r a t x o n pompage l - d i e t r - i -
1 bution
Craie f i s s u r eacute e
(ExtAcujt du Document Q 513^1 )
- 158 -
FIGURE 55
Usine du PECQ
Prise deau de CROISSY
Chatou 9
bull bull lt - - bull lt iuml gt
FORAGES SLEE bull FORAGES fslJFTl
coupe des terrains suivant A B
a Meuliegraveres e Calcaire grossier b Sables du Stampien f Argiles et sables du Sparnacien c Gases vertes du Sarncisien g Craie blanche Seacutenonienne d Marnes et caillasses h Sables et graviers
(6xtAalt du Document Ccedil 3663)
- 159 -
RESERVOIR DEAU SOUTERRAINE DE KARLSKOGA SUEDE
Carte de l a reacuteg ion
bull w
(ExtnaLt du Document Ccedil 513^1 )
FIGURE 56
SCHEMA DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE A KARLSKOGA
(Extnatt du Document t 2028)
- 160 -
TABLEAU 20 BIS INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
1 1 I LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI
1 1 1 r~ DISPOSITIFS | COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PI
PAYS
Suegravede | Goteborg I I
R |AlIuvlons (sables | jet graviers) | j(voir fig 57) |
Bassins | (voir fig 57) j
| 1 |12000 m3jour I I
Notations
R = eaux de riviegravere
1 = traitement primaire
FIGURE 57
SCHEMA DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE A GOTEBORG
Bass in d raquo i n j e c t i o n
Nivlaquo p i eacute z on eacute triccedilju^
v v v V
vSocle cristallin
n M bull
(Cxtnaijt du Document Q 513^1 )
bull
NW Echelle horizontale 1500
PZ5
488 529
590 622-6 28
249-250 HV
360-364-k
482-484
Golel dorgile humifecircre 03cm + golels oxydes
602
690
775-784 810
Lentille dorgile humifecircre 02cm ggft
l ^ g S S J Forte dodeur H2 S 75 926 944
10-1018
1086 bull
1168-12-
1540 L-J
w
Argile humifecircre sableuse
Argile sableuse humifecircre oxydotion ferrique 10
Argile sableuse humifecircre
Deacutebris de- vecircgeacutetoux 10 Traces oxydation 1
Sable tourbeux Deacutebris de bois Soble fin tourbeux
Sable fin tourbeux
Amas de soble argileux humifecircre Soble partiellement tourbeux
054 bullbullbull 089-071
240
354-360
425-428
517
610
9 936
arc
515
Lentille dorgile tourbeuse 1cm Toches doxyde ferrique
Golel dorgile sableuse
Galets dargile sableuse brun-rouge 01 cm Toches humifegraveres Bois en deacutecomposition Soble ovec oxyde ferrique 20 Soble humifecircre H2S Soble humifecircre ovec racines
LEacuteGENDE
] Soble grossier moyen
Soble fin
FIGURE 59 PORT LEUCATE
PLAN DE SITUATION DE LA DUNE DE LA CORREGE
Echelle M 15 000
bullbullbullv Zoneeacutequipeacutee pour l i r r i g a t i o n acirc p a r t i r des ef f luents en 1980
Zone basse planteacutee (+ 2 NGF)
Conduite 0 400
Bassins d i n f i l t r a t ( 1981)
Zone haute non anteacutee (+7NG
M E R bullbull M E D I T E R R A N E E
- 163 -
TABLEAU 21 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
j VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX PAYS LOCALISATION EAU j GEOLOGIE
] 1 h Port Leucate U Dunes cStiegraveres
(voir fig 58) Bassins din- PB filtration (voir fig 59)
Preacute 1500 m3Jour
Notations
U = eaux useacutees P = colmatage physique B = colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux
TABLEAU 22 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT SEMI-ARIDE
i 1 r | LOCALISATION | EAU |
PAYS GEOLOGIE VOL AQUI 1 1 1
DISPOSITIFS ICOLMA |TRAIT | PERFORMANCES
1 1mdash4 PRIX
SA Boulder (Colorado)
I bdquo I U jAlluvions (sables et graviers)
Bassins din- j PB filtration
I entre 50000 e t ( f ig 60 ) 200000 m3an
Notations
U = eaux useacutees P = colmatage physique B = colmatage biologique 2 raquo traitement secondaire
bullbullbullbullbullraquo
FIGURE 60
SCHEMATIC 0F BOULDER WASTEWATER TREATMENT PLANT
M
Flow Prlmagravery Diversion Clarifiers
Iteadworks Oox
r L
Trfckling Ti t ters
Secondary Clarifiers Chlori nation
City Collection
System
V
Grit to Land Disposai
Site
Kl
bulla
o a v
Infiltration-Percolation Basins
1 mdash lt To Land
~ Disposai Site
Sludge Vacuum Holding Filters Tanks
(ExtnaU du Document Q 1681519)
- 165 -
L I S T E B I B L I O G R A P H I Q U E
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C O N C L U S I O N
- 171 -
La consommation croissante deau dans tous les paus conduit parfois agrave une surexshyploitation des ressources naturelles le manque deau dans certains paus en deacuteveloppement et la po-Llution de leau dans les paus Industrialiseacutes ont fait que les aestlonnaLnes de leau ont eacutetudieacute toutes les possibiliteacutes de conserver leau quantitativement et qualitativement
Lalimentation artificielle des nappes paiait ecirctie une solution judicieuse agrave ces problegravemes de ressource en eau
Tout au long de cette eacutetude on a miA en eacutevidence les questions techniques et eacuteconomiques
meacutethodes dinflltratlon qualiteacute de leau agrave infecter colmatage de la one dinfiltration coucirct des tiavaux coucirct dexploitation
De nombreux exemples pais tant dans les paus deacuteveloppeacutes que dans les paus du tiers monde aussi bien en climat humide quen gone aiide ou senti aride ont permis de mettre en eacutevidence les avantages et les inconveacutenients de cette techshynique Un bilan eacuteconomique montre que dans de nombreux cas la reacuteallmentatlon artificielle des nappes peut ecirctre consideacutereacutee comme un dispositif efficace dans la gestion de leau dun paus
Cette synthegravese montre aussi le soin quil faut apporter aux eacutetudes preacutealables pour ne pas se heurter agrave de giaves pnoblemes en cours dexploitation
Un autre enseignement tireacute de la lecture des documents est le fait que chaque cas est unique leacutetude dexemples similaires est eacutevidemment Importante mais elle ne leacutesoud pas tous les problegravemes 31 faut en particulier une eacutetude hudiogeacuteologishyque seacuterieuse de la jone
Laction eacutepuratrlce des sols ameacuteliore grandement la qualiteacute de leau ma-ls ce nest pas une seacutecuriteacute suffisante et dans le cas de lutilisation dune eau infiltreacutee pour la consommation animale ou humaine il est neacutecessaire de proceacuteder agrave des controcircles et eacuteventuellement agrave des traitements
La reacutealimentation des nappes permet laugmentation de la quantiteacute deau disponible et en ameacuteliore souvent la qualiteacute cest donc un proceacutedeacute inteacuteressant pour les ones arides et seml arides car leacutevaporatlon Intervient moins que pour un reacuteservoLr deau agrave ciel ouvert 01 est aussi avantageux pour les paus deacutevelopshypeacutes puisquil permet de deacutevelopper la ressource en eau tout en assurant une certaine eacutepuration des eaux brutes ou useacutees que lon infiltre
I N T R O D U C T I O N
- s -
Face aux beAoinA en eau AWXA ceAAe gAandlAAanlA -Le concept de rechange antljtl-clelie deA napper yiouteMAatneyi appanalt comme eacutetant un mouen epoundpoundtcace deacutetabliA une meLlieune gestion deA sieAAOUAceA en eau
poundn ejLfcet te objectlpoundA viseacuteA pan une rechange antifciclette de nappe peuvent ecirctie mioLtipleA
- neAtaunation dune nappe Ausiexplotteacutee - Atockage deau en vue dune utiliAotlon ulteacuterieure - eacutepuration naturelle de eaux uAeacuteeA pan te AOI - barriegravere hudnaullque contre ta pnogreAAion deA eaux AaleacuteeA notamment dorigine
marine en exploitation cocirctlegravere - reacutegularisation thermique deA eaux dun circuit de repioidlAAement - Atockage deacutenergie AOUA fLonme deau chaude
Remanque teA deux dernier A pointA fLalAont intervenir teA capaclteacuteA thermlqueA du AOI (diffjjAlon emmagaAinement) ne Aont poA tralteacuteA danA cette eacutetude
poundn contnecaAAant te deacuteficit en eau dorigine Aouternalne ta recharge anttfl-cteLie apporte teA beacuteneacutefices Aulvants
- mise en valeur deA tenjteA pan augmentation deA disponlbLLiteacuteA en eau (notamment pendant teA peacuteriodes de AeacutecheAeAAe en payA Aeml-arlde et aride)
- maintien de ta vte veacutegeacutetate agrave ta Aurface du Aot en Aoutenant te ntveau de ta nappe - expanAlon humaine et industrielle de reacutegion jusqu atonA geacuteneacuteeA pan te manque
deau
LeA dispoAltlfA de recharge artificielle Aont principalement de deux tupes
infiltration danA deA baAAJnA ou eacutepandage Auperflclei teau pencole agrave tnaverA ta jone non Aatunee du Aot avant datteindre ta nappe Cette technique peut Ae pratiquer preAque AOUA touA teA ctimatA agrave condition cependant que cetul-cl ne Aolt paA agrave pluviomeacutetrie tnop eacuteleveacutee et dautant mieux A le climat eAt anlde ou Aeml-anide fan allteunA le AOI doiX avoir ceAtalneA caracteacuteristiques que nouA pneacuteclAeAonA
Lavantage pnlnclpal deA baAAins eAt de pouvoln recevoir deA eaux quasi-brutes en effet pan paAAoge danA le AOI teA eaux de nechange Aubi-AAent une eacutepuration naturelAgravee pratiquement totale
On^ection danA deA puitA leau eAt directement ameneacutee au niveau de ta nappe Ce pnoceacutedeacute eAt notamment utiAgravelseacute lonAqu il exlAte une couche impenmeacuteabte entre la Aurface du AOI et la nappe Laction eacutepwiatAlce du AOI Intervenant peu poui leA eaux dinfection le tnaltement de ceileA-ct doit ecirctre pliiA eacutelaboreacute que danA le CŒA de baAAinA
Le choix dun pnoceacutedeacute deacutepend de plusleiuiA paramegravetres dont leA pnlnclpaux Aont donc
- leA caracteacuterlAtlques hgdrogeacuteologiques du AOI - la qualiteacute deA eaux de nechange et leun compatibiliteacute vis-agrave-vis deA eaux natlveA
du gisement
bull bull bull bull bull bull
- 10 -
poundnpji ta zieacuteuA^lte dune opeacuteration de iechange eAt dAgraveJiectement Jjee au pheacutenomegravene de co-Lmatage qui tend agrave pietneA linpJJytation de -Leau de lechajige danA teA baAA-inA ou teA puLtA LeA oiLgineA du pheacutenomegravene de coMnatage Aont ta OUAAAgrave dAveA4est phuAiqueA chirniqueA bLoiogAjQjjeA NOUA LampnonA un LnventaJuie desi lemegravedeA contsie -Le colmatage malA -il jLaut deacutejagrave AOutigneA que chaque opeacuteration de Jiechaige eAt un CJXA paAtLcutLeA et que AeuAgraveA deA eAAaAgraveA agrave long ternie et in Aitu permettent den deacutegagent leA paAametAeA
- CHAPITRE I -
L E S E A U X DE R E C H A R G E
- 13 -
Avant dexposer lorigine des eaux de recharge et les traitements eacuteventuels que lon doit leur faire subir il serait utile dintroduire la notion de compatibishyliteacute entre les eaux de recharge et les eaux natives du gisement On peut deacutefinir trois domaines de compatibiliteacute physique chimique et biologique
compatibiliteacute physique elle concerne le pH la teneur en matiegraveres en suspension ou MES
compatibiliteacute chimique elle concerne laction des gaz dissous la teneur en MES en fer en manganegravese en calcium en magneacutesium en silice ainsi que la dureteacute de 1eau
compatibiliteacute biologique elle concerne la preacutesence de pathogegravenes susceptibles de polluer les eaux souterraines
Les traitements eacuteventuels des eaux de recharge visent agrave proteacuteger les eaux du gisement vis-agrave-vis de toute pollution pouvant entraicircner une deacutegradation irreacutevershysible de sa qualiteacute
A - RECHARGE PAR EAUX DE RIVIEgraveRE
1 ) RomanqueA piltLLLmJjriCLuiltZA
a) Lanalyse quantitative de la recharge naturelle de la nappe alluviale par la riviegravere elle-mecircme est essentielle pour pouvoir juger de lefficaciteacute dune recharge artificielle En effet cette analyse permet de deacuteterminer les deacutebits reacuteellement utiles parla recharge artificielle dun aquifegravere donneacute
b) Lanalyse qualitative des eaux de riviegravere permet den connaicirctre le degreacute de polshylution ainsi que la teneur en MES Il faut remarquer que ces deux facteurs peushyvent ecirctre directement influenceacutes par le reacutegime de la riviegravere elle-mecircme Ainsi
en peacuteriode deacutetiage la pollution des eaux peut ecirctre plus importante quagrave lorshydinaire
en peacuteriode de crue un transport solide important peut apparaicirctre augmentant du mecircme coup la teneur en MES (F 2028)
Les eacutetudes en vue dune recharge artificielle par des eaux de riviegravere doivent donc se faire sur une large plage de valeurs des deacutebits
La pollution et la teneur en MES jouant un rocircle tregraves important vis-agrave-vis du pheacutenomegravene de colmatage le pompage en riviegravere peut donc ecirctre intermittent ou conshytinu suivant les toleacuterances admises pour la pollution et la teneur en MES des eaux de recharge
2) Eaux dltZAtinecirceA agrave ampOie jjipoundJJJyieacuteesgt dan dzA baj4inA (F 2518 F 3469)
Suivant le degreacute de pollution et la teneur en MES de la riviegravere les eaux peuvent subir les traitement suivants
- 14 -
preacute-traitement deacutegrillage suivi dune simple deacutecantation Cest le cas des oueds et des cours deau ne preacutesentant pas de pollution notable
NB les anciennes sabliegraveres se preacutesentent comme eacutetant dexcellents bassins de deacutecantation
traitement primaire en station injection de coagulants deacutecantation et filtra-tion sur sable pour reacuteduire la teneur en MES et la demande biologique en oxygegravene des eaux
Exemple
Croissy (eau de Seine) - la figure 1 donne un scheacutema de linstallation (G 3663)
Moulle (eau de lAa) (6627873 6625917 6627956)
Appoigny(eau de lYonne) (G 1947)
Remarque dans le cas deacutepandage superficiel des eaux de recharge on ne procegravede pas agrave une steacuterilisation lors du traitement En effet la chloration aurait le grand inconveacutenient de deacutetruire dans les bassins laction eacutepuratrice des bacteacuteries diverses qui oxydent et mineacuteralisent les diffeacuterents produits organiques preacutesents dans les eaux (G 3459)
FIGURE 1
EXEMPLE DE CROISSY
(poundxiiaJJ du Document Ccedil 3663)
bull bull bull bull bull
- 15 -
3) Eaux desitlneacuteesi agrave linfection (F 3469 F 2028)
Remarque preacuteliminaire les eaux dinjection dune maniegravere geacuteneacuterale doivent ecirctre deacutebarrasseacutees de toute pollution susceptible dalteacuterer la qualiteacute des eaux du gisement et notamment des matiegraveres toxiques non eacuteliminables par filtration naturelle De plus les eaux dinjection doivent ecirctre chimiquement compatibles avec les eaux du gisement
En geacuteneacuteral en plus dun traitement primaire classique les eaux de riviegraveres desshytineacutees agrave linjection subissent un traitement secondaire plus ou moins eacutelaboreacute en fonction de leur degreacute de pollution Ce traitement vise principalement agrave deacutesaeacuterer leau et agrave la steacuteriliser avant injection
Exemples (F 2028)
En Israeumll (eaux du Lac de Tibeacuteriade)
En Californie (eaux des torrents de la Sierra Nevada)
3 - RECHARGE PAR EAUX USEacuteES
Le niveau de traitement des eaux useacutees destineacutees agrave la recharge artificielle deacutepend tregraves largement de lorigine de celles-ci (domestique ou industrielle) et aussi de la nature des terrains de recharge
Le tableau 1 (extrait de 6604561) rappelle la nature des pollutions en fonction de lorigine des eaux useacutees
Le tableau 2 (G 6501) donne agrave titre indicatif les recommandations du Service de Santeacute de la Californie pour lutilisation agrave des fins de recharge artificielle deaux useacutees
Le tableau 3 (G 6501) montre par des exemples la diversiteacute des traitements que lon peut appliquer suivant les paramegravetres de la recharge
ConcAgravewiioni
Comme nous lavons deacutejagrave souligneacute dans lintroduction chaque opeacuteration de recharshyge doit ecirctre traiteacutee comme un cas particulier Le niveau de traitement requis pour les eaux de recharge en est une preuve Aussi seuls des essais in situ et agrave long terme associeacutes agrave lexpeacuterience du professionnel peuvent deacutefinir les traishytements neacutecessaires des eaux de recharge Cette eacutetape est importante car elle conditionne la rentabiliteacute de lensemble de lopeacuteration de recharge le coucirct du traitement entrant pour une part importante dans le coucirct global (F 2028 G 6501)
bull bull bull bull bull bull
- 16
TABLEAU 1
Sources deaux useacutees
- Eaux useacutees urbaines
non traiteacutees
traiteacutees
fosses septiques
- Eaux useacutees industrielles
eau de refroidissement
industries alimentaires
industrie du papier
industrie chimique et traitement des meacutetaux
industrie du peacutetrole
- Irrigation
- Ruissellement urbain et nettoyage des
- Eau de crues
Types de pollution
composeacutes organiques et mineacuteraux matiegraveres en suspension faibles teneurs en meacutetaux lourds et en toxiques Tregraves forte teneur en DBO Biodeacutegradable ou non deacutegradabie
composeacutes organiques et mineacuteraux faibles teneurs en meacutetaux lourds et en toxiques Substances biodeacutegradables et non deacutegra-dables
surtout des matiegraveres organiques Biodeacuteshygradable
chaleur
composeacutes organiques et matiegraveres en susshypension surtout DBO eacuteleveacute Particuliegraveshyrement biodeacutegradables
composeacutes organiques et mineacuteraux En partie biodeacutegradable Quelques matiegraveres solides organiques en suspension
composeacutes organiques et mineacuteraux y compris des meacutetaux lourds des toxiques et des substances dangereuses Selon le proceacutedeacute certaines substances sont biodeacutegradables
composeacutes organiques biodeacutegradables et non biodeacutegradables surtout Nombreux toxiques et substances dangereuses
deacutechets organiques et mineacuteraux subsshytances nutritives sels de lessivage du sol substances biodeacutegradables ou non biodeacutegradables matiegraveres en suspenshysion
mers composeacutes organiques et mineacuteraux fortes charges en DBO substances nutritives pesticides matiegraveres en suspension en partie biodeacutegradables
composeacutes organiques et mineacuteraux matiegraveres en suspension en partie biodeacutegradables Eminemment variable selon lutilisation du sol
(tsiaducJUon du tableau 1 eyLtnaJut du Document 66OU561 )
bull bull bull bull bull
17 -
TABLEAU 2
NIVEAUX DE TRAITEMENT RECOMMANDES POUR LES EAUX USEES EPUREES
UTILISEES A LA RECHARGE DES NAPPES SOUTERRAINES
1
2
3
t
5
6
7
par eacutepandage superficiel
Veacuterification de linexistence de deacutecharges deffluent industriels toxiques dans les eaux useacutees utiliseacutees
Oxydation biologique normale (traitement secondaire)
Adsorption sur charbon actif (temps de contact 30 mn demande chimique doxygegravene reacutesiduelle moins de 5 mg1)
Epandage avec percolation de leffluent dans la zone aeacuterobie non satureacutee du sol non remanieacutee - profondeur minimale de la nappe 3 megravetres
- une semaine deacutepandage alterneacutee avec 2 semaines dassegravechement
Dilution par une quantiteacute eacutegale deau souterraine naturelle
Leau de recharge doit rester dans la nappe pendant un an avant decirctre extraite
La qualiteacute de leau souterraine doit ecirctre doit ecirctre reacuteguliegraverement surveilleacutee
l
2
3
A
5
6
7
8
9
10
11
12
ou par injection directe
Veacuterification de linexistence de deacutecharges deffluent industriels toxiques dans les eaux useacutees
Oxydation biologique normale (traitement secondaire)
Deacutesinfection correcte (chlorination)
Coagulation-floculation chimique
Deacutecantation
Filtration rapide sur sable
Adsorption sur charbon actif
Deacutemineacuteralisation par osmose inverse
Aeacuteration par aspersion pour leacutelimination des composeacutes organiques volatils
Dilution par une quantiteacute eacutegale deau souterraine naturelle
Leau de recharge doit rester dans la sapps pendant un an avant decirctre extraite
La qualiteacute de leau souterraine doit ecirctre recircguliegravereoent surveilleacutee
(acirc-x-ttalt du Document Ccedil 6501 )
bull bullbullbullbullbull
- 18 -
TABLEAU 3
PRINCIPALES INSTALLATIONS DE RECHARGES DE NAPPE SOUTERRAINES EN CALIFORNIE
UTILISANT LES EAUX USEES EPUREES
Nom de iumla station de reacutecupeacuteration
deaux useacutees San Joseacute Creek (Whittier)
Whittier Narrow
Water Factory 21 (Orange County)
Chino Basin (Ontario)
Palo Alto
Proceacutedeacutes de traitement =
Proceacutedeacutes de traitement
des eaux useacutees
Meacutethode de recharge des
eaux souterraines
Problegraveme agrave
reacutesoudre Deacutebit annuel reacutecupeacutereacute en millions de m-
DP BA CF FR Ch
DP BA CF FR Ch
DP BA CF FR AAeA ACA 01 Ch
DP LB
DPBACFFR Ch Ozonisation
Epandage superficiel
Epandage superficiel
Injection directe
Epandage superficiel
Injection directe
Deacutecantation primaire Boues activeacutees Coagulation floculation Filtration rapide Lits bacteacuteriens Adsoption sur charbon actif
Chloration Aeacuteration par aspersion pour leacutelimination de lamoniaque
DP BA CF FR LB
ACA Ch
AAeA
Reacutealimen-Cation de la nappe soushyterraine
Reacutealimentashytion de la nappe soushyterraine
Barriegravere contre linfiltrashytion deau marine (et reacutealimentashytion)
Reacutealimenta-tion de la nappe soutershyraine
Barriegravere contre linshyfiltration deaux marines
166
87
63
32
23
En ce qui concerne la station Water Factory 21 le traitement primaire et secondaire de leffluent a lieu preacutealablement a la station de traitement du Comteacute dOrange
(CxtAciut du Document Ccedil 6501 )
- 19 -
L I S T E B I B L I O G R A P H I Q U E
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- CHAPITRE I I -
H Y D R O G E O L O G I E
- 23 -
LEAU DANS LE SOL
Rappel de notion geacutenltpoundnaAgraveamp4 dhyccedilugraveiogeacuteologAgravee
La porositeacute la porositeacute dune roche est deacutefinie par le rapport du volume des vides au volume total de la roche
La figure 1 montre les divers types dinterstices et leur relation avec la texshyture du sol
FIGURE 1
Several types of interstices and the relation of rock texture to porosity (a) Well-sorted sedimentary deposit having high porosity (6) poorly sorted sedimentary deposit haviog low porosity (c) well-sorted sedimentary deposits consisting of fragments of rock that are themselve-s porous so that the deposit has a very high porosity (d) well-sorted sedimentary deposit whose porosity has been diminished by the deacuteposition of minerai matter in interstices (e) rock rendered porous by solution and () rock rendered porous by fraccuring (Front Meimer 1959)
(Extrait du Document h 204-5)
TABLEAU 1
REPRESENTATIVE POROSITY RANGES
FOR SELECTED ROCKS
Le- tableau 1 donne la valeur de la porositeacute pour diffeacuterentes roches
(ExtnaJjt du Document r 20+5)
Rocks
Clay Sand Gravel Sand and gravel Sandstone Shale Limestone
Porosity
45-55 35-40 30-40 20-35 10-20 1-10 1-10
- 24 -
TABLEAU 2
REPRESENTATIVE SPECIFIC YIELD
RANGES FOR SELECTED ROCKS
Rocks
Clay Sand Grave Sand and grave Sandstone Shale Limestone
Speacutecifie yield
1-10 10-30 15-30 15-25 5-15
05-5 05-5
Pour les mecircmes roches le tableau 2 donne la valeur de la porositeacute efficace deacutefinie comme la fraction de la porositeacute corresshypondant agrave la contenance en eau gravitaire
(Extrait du Document h 20k5 )
La permeacuteabiliteacute la permeacuteabiliteacute est laptitude dune roche agrave laisser passer iumleau sous leffet dun gradient de potentiel
Le tableau 3 donne la valeur de la permeacuteabiliteacute intrinsegraveque (ou permeacuteabiliteacute en petit) pour diverses roches (rappel 1 darcy = 0987 10-^ cm2)
TABLEAU 3
PERMEABILITE INTRINSEQUE DE DIVERS TYPES DE FORMATION
Type de formation
Roches meacutetamorphiques et plutoniques
Roches solides
Zones meacutetamorphiques et fortement fractureacutees
Sable agrave grains de grosseur moyenne
Limon (roche)
Calcaire dense riche en argile
Gregraves de grain moyen
Bregraveche calcaire grossiegravere partiellement cimenteacutee
Roche calcaire demeureacutee poreuse
Sables alluviaux (plaines littorales)
Alluvions dargile et de limon
Sables dunaires
Loess
Valeur du coefficient en
Proche de zeacutero
Proche de zeacutero
Plusieurs centaines de darcys
darcys
1000-30000 millidarcys
01 millidarcy
1 millidarcy
1-500 millidarcy
Plusieurs milliers de darcy
10-500 darcys
Moins de 1 darcy
Moins de 01 darcy
5mdash50 HarcvR
10-4 -1 darcy
(extrait du Document Ccedil 51351)
- 25 -
Remarque certaines roches denses telles que le calcaire ou le basalte ont une permeacuteabiliteacute en petit tregraves faible Cependant elles constituent dexcellents aquifegraveres lorsquelles sont fractureacutees leur permeacuteabiliteacute devenant alors imporshytante
c) La transmissiviteacute la transmissiviteacute est la grandeur mesurant laptitude dune couche de terrain permeacuteable agrave transmettre conduire leau La transmissiviteacute est deacutefinie comme le produit de la permeacuteabiliteacute par leacutepaisshyseur de la couche aquifegravere en un point consideacutereacute
d) Le coefficient demmagasinement ce coefficient est deacutefini par le rapport entre la hauteur de la tranche deau immeacutediatement libeacuterable par la roche aquifegravere sous leffet dune deacutepression et la hauteur dabaissement correspondant du niveau pieacutezomeacutetrique
Le darcy est une uniteacute de surface deacutefinie par
1 darcy = 0987 10 ~8 cm2
1 centipoise cm3s 1 cm2
et 1 darcy 1 atmosphegraverecm
2) ReacutepanAcircJjtlon de leau darvi le IO-L
Leau infiltreacutee agrave la surface du sol circule de haut en bas jusquagrave rencontrer une surface impermeacuteable Elle constitue alors une nappe deau dont le niveau supeacuterieur est appeleacute niveau pieacutezomeacutetrique ou encore surface hydrostatique
La figure 2 scheacutematise leacutetat deacutequishylibre vertical de leau dans le sol
FIGURE 2
NAPPE PHREATIQUE
lExtAaJJi du Documervt h 2189)
La nappe deau ainsi deacutefinie peut ecirctre
soit libre ou percheacutee (notamment en cas de la preacutesence dune lentille dargile dans le sol)(voir figure 3)
soit captive encore appeleacutee arteacutesienne (voir figure 4)
SurfocA |
s l
bull l
lt
bull - bull bull bull bull bull
bull bull laquo bull laquo bull bull 5^ Icirc v bull
urfoc fiy4ro)tcitkivraquo
bull EayxpHrrltliqiraquo4laquo - J
bull bull raquo bull bull bull bull bull bull
bull bull bull bull bull bull bull bull bull
Couche imptfweacutecbi
Zooraquo divcpctmmpirotiocraquo
Zonraquo draquo rrltntron
I
Francraquo dgt cnpidarltv
Nappraquo aquiflaquorr
- 26 -
FIGURE 3
NAPPE LIBRE ET NAPPE PERCHEE
TgtraquoL bullbullbull-bull j^zzsz^-r =i-^^gt^ bull bull V
bullbullbull bullbull-bulllaquoiiii ^iumlrtW-----1---1--V- bull bull bull ^N
bullbullVbull^gt^^^bullCvi^bullrSbullibull^V^^bullbullbullbullvbull V^72
^
(Extrait du Document h 2189)
FIGURE 4
FORAGE DANS UNE NAPPE ARTESIENNE
fl) Eaux jaillissantes - f2) et 13) Puits agrave eaux remontantes (en hachures les couches impermeacuteables)
(SXampKLUL du Document h 2k15)
- 27 -
Remarque un cas particulier est celui dune nappe phreacuteatique cocirctiegravere Leau saleacutee eacutetant plus dense que leau douce il se creacutee un biseau deau douce comme le montre la figure 5 Par un pompage excessif dans la nappe deau douce on engendre une avanceacutee des eaux saleacutees vers linteacuterieur des terres Cette progresshysion peut entraicircner une deacuteteacuterioration irreacutemeacutediable de laquifegravere Une recharge artificielle dans la zone littorale permet de combattre ce pheacutenomegravene
FIGURE 5
CxtnaLt du Document Ccedil 513^1)
3) Btlan dune nappe
Pour pouvoir juger de lopportuniteacute dune reshycharge artificielle il est important de pouvoir quantifier les entreacutees et les sorties deau dans la nappe consideacutereacutee (voir figure 6) sur une peacuteriode de temps donneacutee On peut alors eacutetablir le bilan hydrique de la couche aquifegravere et suishyvant lobjectif viseacute (reacuteeacutequilibrage de la nappe ou bien stockage) quantifier lopeacuteration de recharge
(CxtnaiJ du Document ucirc 580)
(S)
laquo o a a lt
c
z a ta Q
FIGURE 6
SCHEMA DES ELEMENTS PRINCIPAUX DU BILAN DE
LA COUCHE AQUIFERE
APPORTS
X gui lt tj
3 -
PRECIPITATION P
INFILTRATION
EFFICACE
APPORTS DES EAUX
SOUTERRAINES
APPORTS CES EAUX
OE SURFACE
RESTITUTIONS
INFILTRATION
EAUX DE SURFACE
EVAPOTRANSPIRATION
REacuteELLE
VARIATION CE LA RIcircSSRVH
EN EAUX SOUTERRAINES dW
(INVERSEMENT
OE LA C0UCH4 AOgtIIFecircRE
ECOULEMENT
EN SURFACE
PREacuteLEgraveVEMENTS
EXPLOITATION EacuteMERGENCES DES
EAIU SOUTERRAINES
D E P E N S E S
Iw+ lccedil+ l r qwgtqs = E + R + ^nt + CcedileQs +Qwraquoplusmn dw
- 28 -
U) CaiacJeacuteAAgraveyiatLon deA urtLteacuteA geacuteologiques avoiable^ pouA la iechaiae aAixfJ-CxeAXe de nappe
a) Nature cles_terrains
Les terrains destineacutes agrave la recharge artificielle doivent avoir une permeacuteabiliteacute suffisante (10~2 agrave 10-^ ms) En fait cest la valeur de la transmissiviteacute qui intervient et par lagrave la puissance ou encore leacutepaisseur de la couche aquifegravere (F 2028)=
Suite agrave de nombreuses expeacuteriences il apparait que les formations aquifegraveres favorables pour une recharge artificielle sont les roches carbonateacutees karsshytiques iumles basaltes (notamment lorsquils sont fissureacutes) les sables les allu-vions
b) Dimensions de l^aquifegravere
Ce sont les limites geacuteologiques et hydrauliques du reacuteservoir que constitue 1aquifegravere qui deacuteterminent sa structure Les nappes sont limiteacutees nous lavons vu dans leur partie infeacuterieure par une couche impermeacuteable de terrain ou encore par un fluide plus dense que leau du gisement
Quand la nappe est libre cest la surface hydrostatique qui la limite dans sa partie supeacuterieure
Quand la nappe est captive cest la couche impermeacuteable ou toit sous laquelle elle est emprisonneacutee qui constitue sa limite supeacuterieure
Remarque lorsque 1aquifegravere est profond cest alors les limites lateacuterales qui pour des raisons eacuteconomiques deacuteterminent les possibiliteacutes de stockage de 1aquishyfegravere consideacutereacute
La figure 7 donne des exemples de formations aquifegraveres favorables au stockage
Les structures hydrogeacuteologiques les plus favorables agrave la mise en oeuvre dopeacuterashytions de recharge artificielle sont les massifs de roches carbonateacutees karstiques ou fissureacutes les plaines alluviales les dunes littorales et les deltas les basshysins hydrogeacuteologiques et enfin les zones ougrave la surface pieacutezomeacutetrique est deacuteprimeacutee par surexploitation
Cependant on peut faire les remarques suivantes
mdash les massifs de roches carbonateacutees karstiques peuvent en geacuteneacuteral absorber beaushycoup deau mais cette eau est rapidement rejeteacutee par des grosses sources Le stockage deau ne pourra donc se faire que dans les parties profondes
- les plaines alluviales constituent des lieux privileacutegieacutes pour la mise en oeuvre de recharge artificielle mais le stockage y est en geacuteneacuteral limiteacute du fait de la position eacuteleveacutee des niveaux deacutequilibre pieacutezomeacutetrique quand les eaux dalimenshytation sont abondantes
Suivant le climat les sites de recharge artificielle peuvent ecirctre diffeacuterents ainsi
en reacutegion agrave climat tempeacutereacute et humide on choisira
- les alluvions anciennes - les lits fossiles enfouis
- 29 -
- les cocircnes deacuteboulis
- les alluvions interconnecteacutees des valleacutees principales et de leurs affluents
en reacutegion aride on choisira
- les deacutepocircts alluviaux reacutecents - les dunes cocirctiegraveres - les zones deltaiumlques
en reacutegion tropicale des roches qui eacutetaient compactes agrave lorigine ont pu sous laction des agents atmospheacuteriques ecirctre alteacutereacutees sur une certaine eacutepaisseur (par exemple les graniteacutes deviennent des lateacuterites) Si cette couche alteacutereacutee est sufshyfisamment eacutepaisse elle consiste alors un terrain favorable agrave la mise en oeuvre dune opeacuteration de recharge artificielle
FIGURE 7
EXEMPLES DE COUCHES AQUIFERES AYANT UN POTENTIEL
DEMMAGASINEMENT IMPORTANT
j Couche l i b r e sans reacuteserve constante mais alimenteacutee par un cours deau
B formations massives ayant des sources l e long de l e u r s l im i t e s
(Extrait du Document Ccedil 513^1) bull bull bull bull raquo bull
- 30 -
B - PHYSIQUE DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
1 ) Ccedila de baA4irvj difijlLUyicutLon (G 5920)
Le systegraveme hydraulique que constitue une opeacuteration de recharge par bassin se deacutecompose en deux parties distinctes
- linfiltration proprement dite agrave travers la partie non satureacutee du sol cest le domaine des eacutecoulements verticaux (I sur la figure 8)
- le transfert de leau dans la zone satureacutee de laquifegravere cest le domaine des eacutecoulements horizontaux (II sur la figure 8)
FIGURE 8
EXEMPLE DE DISPOSITIF DINFILTRATION
NIVEAU I
NIVEAU II
^ ^ raquoraquo S SSS^N S^ ^ V-sgtsgtSSSilHgts
(dxfrialt du Document Ccedil 5920)
NB si la capaciteacute de transfert de laquifegravere est insuffisante la nappe se gonfle jusquagrave remonter agrave la surface stoppant ainsi toute infiltration (G 5S20 G 7221)
Pour une recharge artificielle par bassin dinfiltration les terrains ayant une texture sableuse ou sablo-limoneuse ou encore limono-sableuse conviennent bien Linfiltration agrave travers la couche non satureacutee du terrain jouant un rocircle eacutepura-teur important une texture trop grossiegravere nest pas agrave recommander le chemineshyment est alors trop rapide empecircchant les reacuteactions chimiques et biologiques de se produire complegravetement (G 6230)
- 31 -
2) CQA deA pultyj dinjecJugraveon
Le systegraveme hydraulique dans le cas dune recharge par injection est reacuteduit au transfert du volume deau injecteacutee (voir figure S)
FIGURE 9
RADIAL FLOW FROM RECHARGE WELLS PENETRATING (a) CONFINED
AND (b) UNCONTINED AQUIFERS
Li y Ground surface
k^^x^xmiampxvA VteampraquoraquoV4iuml^^ti^K
Fiezometric surface bullgt
y ^ i ^ ^ - ^ y gt f t ^ ^ ^ 0 g y ^ -
Conflned aquifer
mltpoundzmpoundmzMMmg
te)
Qr
Unconfinsd bull-aquifer
S Ground suiface
^^^m^smMm^rrm^^micirc^mmmm^i
Vate Ublaquolaquo
S^SS5^SS^S3laquo^2ggSSSSraquo^wS5^SS3S
(poundxampiaLt du Document t 275)
Les deacutebits dinjection sont limiteacutes par les caracteacuteristiques physiques de laqui-fegravere En effet au voisinage du puits la vitesse deacutecoulement des eaux soutershyraines ne doit pas deacutepasser la valeur au-delagrave de laquelle elles provoqueraient une eacuterosion du terrain Pour les nappes captives cette eacuterosion peut entraicircner leacutecroulement du toicirct (G 51341)
- 32 -
Pour une recharge par injection les calcaires notamment lorsquils sont profonshydeacutement enfouis sont favorables
C -MEacuteTHODES DINVESTIGATION DES PARAMEgraveTRES DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
ARTIFICIELLE
(B 580 G 51341 6619100 G 5191 G 6212)
1) ftasiivie de la conduativlteacute hycOiaLUAque ou peAmeacuteabLLLteacute au lt4erui de Ocuicy (eacutecouleshyment s a t u i eacute
Il sagit dune mesure classique qui peut ecirctre mise en oeuvre par diffeacuterentes meacutethodes
a) essai de pompage linterpreacutetation des variations du niveau de la nappe en foncshytion du temps pendant une opeacuteration de pompage permet de deacuteduire la valeur de la permeacuteabiliteacute de laquifegravere
b) Essais geacuteophysiques le principe de ces meacutethodes est deacutetudier certaines caracshyteacuteristiques pTiysiques dun terrain et de les interpreacuteter afin dobtenir diffeacuteshyrents renseignements sur le sol Principalement on utilise les meacutethodes geacuteophysiques suivantes
- meacutethode des reacutesistiviteacutes comme son nom lindique cest une meacutethode eacutelectrique destineacutee agrave connaicirctre la reacutesistiviteacute des terrains concerneacutes
- meacutethode de sismique-reacutefraction cette meacutethode consiste en le calcul des vitesses de propagation dondes de choc dans le sol
c) Essais eh laboratoire on mesure directement la permeacuteabiliteacute sur un eacutechantillon de sol obtenu par carottage agrave laide dappareils speacuteciaux (permeacuteamegravetres par exemple)
2) fteAime de ta conducJJLvLteacute kydnauUque verticale (ecouJemerut non statuieacute)
Il nexiste pas de meacutethode parfaite pour calculer ce paramegravetre Citons tout de mecircme la meacutethode de Weeks dont le principe est une eacutetude de la pression de lair contenu dans la zone non satureacutee du terrain Quoique sujette agrave erreur cette meacutethode est malgreacute tout la plus preacutecise actuellement (G 5191 G 6212)
3) MeAwie de JJOL tAarvmJui4LvJjLeacute et du coefifJicAeruL demmaaaAuiement
Ces mesures se deacuteduisent des reacutesultats des essais de pompages (cf la)
4 DugravenenALorui et 4poundnuctuuie de taquLfLegravejie
La mesure de ces diffeacuterents paramegravetres peut ecirctre mise en oeuvre par des meacutethodes geacuteophysiques classiques telles que la meacutethode des reacutesistiviteacutes ou de sismique-
- 33 -
reacutefraction ou encore par des meacutethodes plus sophistiqueacutees utilisant les proprieacuteshyteacutes radioactives des constituants du sol citons pour meacutemoire la meacutethode dactivation des neutrons et celle de la spectromeacutetrie aux rayons gamma
5) Etude de -leacutecoulement
Les meacutethodes deacutetude des eacutecoulements souterrains ont longtemps eacuteteacute dordre physishyque avant de devenir plus reacutecemment aussi dordre numeacuterique gracircce au deacutevelopshypement de linformatique
a) Meacutethodes physiques
- Utilisation de traceurs les traceurs sont en fait des substances polluantes dorigines physique chimique ou radioactive que lon introduit dans les eaux de recharge et qui vont suivre sans les perturber les eacutecoulements souterrains En les suivant on pourra obtenir des indications sur la direction et le deacutebit des eacutecoulements Parmi les nombreux traceurs utiliseacutes on peut citer agrave titre dexemple la tempeacuterature (6617781) la levure de boulanger (6619100) le tritium (6604550)
- Utilisation de modegraveles reacuteduits en respectant des regravegles de similitude bien preacuteshycises on peut construire des modegraveles reacuteduits deacutecoulement souterrain donnant des reacutesultats acceptables (F 2028 G 4944)
- Utilisation de modegraveles analogiques physiques le principe de ces meacutethodes est de remplacer les paramegravetres de leacutecoulement par dautres paramegravetres physiques veacuterifiant des eacutequations analogues aux eacutequations de leacutecoulement On fait alors les mesures neacutecessaires sur ce modegravele et lon transfert les reacutesultats obtenus au problegraveme reacuteel Citons agrave titre dexemple les modegraveles analogiques eacutelectriques qui ont donneacute de bons reacutesultats(G 2729 F 2045)
b) Meacutethodes numeacuteriques
Les progregraves de linformatique permettent aujourdhui la reacutesolution directe de toutes sortes de problegravemes physiques et en particulier les problegravemes deacutecoulement souterrain (G 4944 G 51341 G 2264 bis F 2045 G 4329 F 3918)
D - POUVOIR EacutePURATEUR DU SOL
Le passage des eaux de recharge agrave travers le milieu poreux que constitue le sol deacuteclenche au sein de celui-ci diverses reacuteactions de caractegravere physique chimique ou biologique Ces reacuteactions deacuteterminent la capaciteacute de reacutetention des contamishynants par le sol Nous ne citerons que quelques cas de reacutetention
1) ReacutetervLLon deA raatJeAeyi en AUApenyjLon
Le premier processus qui intervient est la filtration les particules de dimenshysions supeacuterieures aux pores du sol sont rapidement stoppeacutees Cest ensuite
- 34 -
laction combineacutee de linterception des particules des forces dinertie du pheacutenomegravene de seacutedimentation et de diffusion qui assure la reacutetention des particules les plus fines
Ces processus entraicircnent la constitution dune couche colmatante qui freine le cheminement de leau dans leacute sol
Lefficaciteacute de leacutelimination des matiegraveres en suspension croicirct avec la distance parcourue De nombreuses eacutetudes en milieux non fissureacutes ont montreacute leacutelimination totale de la turbiditeacute apregraves seulement quelques megravetres de trajet des eaux dans le sol
2) HeacuteAgraveLeniugrave-on deA geAmeA pathogknesi
Les eaux notamment les eaux useacutees dorigine urbaine contiennent des germes pathogegravenes que les traitements en station neacuteliminent que partiellement Il est donc important pour des raisons sanitaires eacutevidentes deacutetudier la reacutetention des germes pathogegravenes dans le sol
Le meacutecanisme de 1eacutepuration des germes pathogegravenes par le sol est double
- tout dabord une reacutetention des germes par filtration ou adsorption dans le sol
- puis un deacutepeacuterissement i
Lefficaciteacute de leacutelimination des germes pathogegravenes par les sols est fonction de leur survie de la capaciteacute de reacutetention du sol
a) Survie des germes pathogegravenes le tableau 4 nous en donne des exemples
TABLEAU 4
Entamoeba histolytica
Oeufs dAscaris
Salmonella
Coliformes feacutecaux
Entero vicircrus
Survie dans le sol
8 jours
6 ans
9 mois
6 mois
12 jours
Source
DUNLOP (1968)
POUND et CRITES (1973)
VAN DONSEL et al (1967)
EDKONDS (1976)
DUNLOP (1968)
(ExticiLt du Document Ccedil 5920)
- 35 -
b) capaciteacute de reacutetention du sol elle est elle-mecircme fonction du climat de la nature du sol de la nature des microorganismes
- Climat (G 6212)
la tempeacuterature la survie des pathogegravenes est grandement prolongeacutee aux basses tempeacuteratures
la pluviomeacutetrie lhumiditeacute du sol favorise la survie des germes pathogegravenes
- Nature des sols (G 5920)
les terrains fissureacutes doivent ecirctre consideacutereacutes avec beaucoup de preacutecautions car de nombreuses expeacuteriences ont donneacute des reacutesultats totalement diffeacuterents
les sols granulaires sont en geacuteneacuteral de bon eacutepurateurs Cependant la capaciteacute de reacutetention des germes pathogegravenes est lieacutee agrave leacutecoulement au sein du sol Ainsi la reacutetention en milieu non satureacute est tregraves supeacuterieure agrave celle en milieu satureacute
- Nature des microorganismes nous distinguerons les bacteacuteries et les virus
Le tableau 5 reacutesume les facteurs geacuteneacuteraux qui conditionnent le cheminement des virus et des bacteacuteries dans le sol
TABLEAU 5
FACTORS THAT INFLUENCE THE MOVEMENT OF VIRUSES AND BACTERIA IN SOIL
1 Rainfall bull 2 pH I 3 Soil composition j h Flow rate 5 Soluble organics I 6 Cations bull 7 Adsorptiumlon characteristics of the virus and bacteriumla |
(Sxtnltxut du Document Ccedil 6212)
De nombreuses eacutetudes ont montreacute que
- les bacteacuteries sont eacutelimineacutees par filtration et adsorption dans les premiers deacutecishymegravetres du sol Leur cheminement vertical (en non satureacute) ne deacutepasse pas 2 agrave 3 m Par contre leur cheminement horizontal (en satureacute) peut atteindre 10 m
- les virus plus petits sont eacutelimineacutes principalement par adsorption dans les preshymiers centimegravetres du sol comme le montre la figure 10 pour trois virus diffeacuterents
bullbullbullbullbull
- 36 -
FIGURE 10
ADSORPTION OF DIFFERENT ENTEROVIRUSES BY A SOIL COLUMN
001 n U
mdash 40 e o i 80 1mdash CL LU
deg 120
160 J
mdash
VIRUSES 01
1
REMAINING ) 1 10 100
l ^ ^ f S p ^ ^
1
bull POLIO OECHO 1
AECHO 29
(Extrait du Document Ccedil 6212)
31 6-LugraveriLncution du cxjuibone oyjganique
Sous lappellation carbone organique sont regroupeacutees la DCO (demande chimique en oxygegravene) et la DBOf- (demande biologique en oxygegravene agrave 5 jours)
Leacutelimination du carbone organique ne peut se faire quen conditions aeacuterobies donc dans la tranche non satureacutee du sol Ainsi les eaux de recharge destineacutees agrave linjection doivent subir une oxydation biologique en station avant injection
- 37 -
De nombreuses eacutetudes ont montreacute que la DBO dune eau eacutepureacutee par passage agrave travers un sol convenablement aeacutereacute est quasiment nulle (G 6230 G 5920)
U) Reacutetention deA eacuteleacutements Viace^i N
Ils sont ainsi appeleacutes car leur concentration dans les eaux reacutesiduaires est geacuteneacuteshyralement faible Cette appellation regroupe des eacuteleacutements tels que les meacutetaux lourds le bore le fluor etc
Les eacuteleacutements traces preacutesents dans les eaux de recharge peuvent soit saccumushyler dansle sol soit rester dans leau eacutepureacutee (6619645)
La reacutetention dun eacuteleacutement trace deacutepend de sa nature ainsi que de la composition du sol (G 6230) Ainsi on peut souligner limportance des argiles dans ladsorp-tion des eacuteleacutements traces (G 6212) De mecircme la valeur du pH du sol conditionne la solubiliteacute des corps complexes creacuteeacutes et par lagrave leur mobiliteacute (G 5920)
- en sol calcaire ou crayeux (pH gt 8) la grosse majoriteacute des eacuteleacutements traces est immobiliseacutee
- en sol acide (pH ^ 7) laugmentation de la solubiliteacute entraicircne une migration des eacuteleacutements vers la nappe
On recommande donc deacuteviter les sols ayant un pH infeacuterieur agrave 65
5) Reacutetention CLQA -4eAgraveA ^oAgraveubteA
On a constateacute par des expeacuteriences in situ que les reacuteactions chimiques portant sur les ions mineacuteraux ordinaires de leau (Ca Mg Na) seacutequilibrent peu de temps apregraves le deacutebut de lalimentation artificielle (G 6501) Cependant une teneur trop eacuteleveacutee en sodium (Na) par exemple par rapport au calcium (Ca) et au magneacuteshysium (Mg) peut entraicircner une deacutegradation de la structure du sol et ainsi entraver linfiltration
Une importante concentration en sels solubles de leffluent peut se corriger par une dilution notamment par lintermeacutediaire des preacutecipitations (G 6230) En pays aride une deacutemineacuteralisation preacutealable peut simposer
6) Reacutetention de lazote
La quantiteacute dazote total ameneacutee par les effluents de recharge est souvent supeacuteshyrieure agrave la quantiteacute qui peut ecirctre exporteacutee par les cultures Il faut doncsous risque de pollution de la nappe opeacuterer une deacutenitrification dans le sol Ceci impose dapporter agrave la fois des nitrates et du carbone dans un milieu anaeacuterobie
La deacutenitrification maximum est lieacutee agrave la peacuteriode de submersion des bassins ainsi quagrave la quantiteacute des effluents infiltreacutes Ces deux facteurs deacutependent eux-mecircmes des paramegravetres suivants
- capaciteacute deacutechange du sol - pourcentage dammonium eacutechangeable - teneur en azote de 1effluent
bull bull bull bull bull
- 38 -
- taux de diffusion de loxygegravene dans le sol au cours de la dessication des bassins - tempeacuterature
On a constateacute une augmentation exponentielle de leacutelimination de lazote avec une diminution de la charge (G 6230)
En conclusion on peut simplement dire quil est neacutecessaire deffectuer de nomshybreux essais in situ afin de deacuteterminer la peacuteriodiciteacute des submersions-disseacuteca-tions optimales donnant une eacutelimination maximale de lazote total
71 deacutetention du pho-ophoie
Comme dans le cas de lazote le phosphore ameneacute par les eaux de recharge est tregraves supeacuterieur agrave la quantiteacute exportable par la veacutegeacutetation
Le seul meacutecanisme rentrant en jeu dans leacutelimination du phosphore est sa preacutecipishytation
Des eacutetudes ont montreacute que 90 du phosphore peut ecirctre eacutelimineacute apregraves un parcours de 100 m dans le sol Cependant pour un sol contenant peu de cations et ayant un pH acide le phosphore est tregraves mobile il est alors neacutecessaire deffectuer sa preacutecipitation preacutealablement en station avant linfiltration (G 6230)
Lefficaciteacute de la reacutetention du phosphore diminue comme dans le cas de lazote avec laugmentation des doses dinfiltration
8) Exemples) - Compcuiaision deA 4UAterneA de Lechcmge cuitlp-cJ-ette (ptibUi dbullinjection et baAAUiA dinp-AiMatioal
Les tableaux 6 et 7 reacutesument sur deux cas particuliers de recharge artificielle (lune par injection lautre par infiltration dans un bassin) leacutevolution des contaminants par passage de leau dans le sol en fonction de la distance de parcours
TABLEAU 6
Waler Quality of Percofaie at Whlttieacuter Narrows Test BasinmdashConcentration mgl
Conslitutent Constituent That Did Not Changa
Sodium Nraquo Sulate SO Chloride CI PH
Comtitucnts That Increaxd Calcium Ca Magneacutesium Mg Bicarbonate HCOa Nitrate N O T D S Hardneu total (as CaCO)
Comtituentraquo That Decreascd Potalaquoiurn K Ammonium N H Phosphate PO COO
Surface
152 164 126
802
laquo08 199
385 440
1011 234
145 40
54 393
2 f t
120 160 134
769
132 209
369 440
994 411
130 0 060
104
4 f t
142 164 131
787
127 194
336 104
10S0 393
154 0
100 97
6 f t
140 161 130
784
139 179
395 842
108raquo 422
126 0 0 3 0
170
Eft
138 168 126
778
158 301
487 880
1200 520
51 0 02
146
bullMcMcHiiu F C amp MCKEE J E Report of Research on Wastewater Reacuteclamation at Whittier Narreraquoraquo Pr-pand fer Rcioorccj Agency of Califomia State Wtr QC Bd Sacramento Calif (Sep 1965)
(Extrait du Document 6603313)
- 39 -
TABLEAU 7
Yater-Quality Changes al Orange County Coastal Sarrier Project Injection Wellmdashaig1
Constituent
Constituent That Did Nol Changa bull Chtorides
SuUato Magnewura Borna Nitrate Ocor threshold odor numberf Sodiusi
CoiMiituenuThat Increased Calcium Volatilraquo solids Bicarbonate Hardncu total T D S
ConstltuentsThat Cecreased Potassium Organif nitrogen Ammonium nitrogen Carbon dioxido
con Color
bull B U E raquo D C amp VesHEK G M sources Bull 75 (Oct 1971)
f T O N unitraquo
Injection Water
272 430
30 1
OJS 40
251
98 100 213 368
1220
30 1
19 69 5 15
Native Grottnd
Water
12 40
7 01 0 0
35
40 0
185
233
3 0 0 2 0 0
Distance From Injection Wellmdashft
100
293 405
31 1 0J
40 239
156 65
317 517
1330
22 0 134 30 27 13
245
288 445
28 1 OJS
40 243
164 125 293 385
1325
21 11 77
30 25
8
545
261 430
32 08 0 J
40 207
200 170 317 631
1290
9 0 00
10 22 i
0
Rcclaimed Waste Water lot Ground Water Recharge Wtr Fe-
1
(ExtnaLt du Document 6603313)
9) CoacAgravewiLon
Leacutepuration des eaux de recharge par les sols granulaires ayant une tranche non satureacutee est excellente ils permettent une eacutelimination importante des pollutions organiques phosphoreacutees et bacteacuteriologiques ainsi quune diminution de 30 agrave 40 de la pollution azoteacutee (G 7221 Doc Geacutenie Rural Dec 1977 voir page suivante)
La recharge artificielle par des bassins dinfiltration est un moyen deacutepuration des eaux en soi
La recharge artificielle par injection demande des eaux reacutepondant agrave des critegraveres aussi stricts que ceux dune eau potable La recharge par injection demande donc linstallation dune uniteacute de traitement agrave part ce qui peut mettre en balance la rentabiliteacute de lopeacuteration de recharge toute entiegravere
bullbullbullbullbullbull
- 40 -
FIGURE 11
PRESENTATION SCHEMATIQUE DU ROLE EPURATEUR DU SOL
oltra2r g g o n t e g d Wvdy bull-bull z-
amp ^ v
mf-
A S S I M I L A T I O N PAR L A
V E G E T A T I O N
f au -bull Selraquo Mineacuteraux N P K cfc-
gt-$[ FILTRATION Xamp^^^iumlacircdZl Arrecirct elt3 Germes Satfioocna
bull
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RETENTION
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MATIERES DfSSOUTES
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itxtAaAJi du CcedileacuteruLe liiuiaAgrave Nov-Deacutec 7977)
1 bull bull bull
- 41 -
E - CONCLUSIONS GEacuteNEacuteRALES
Dapregraves ce que nous venons de voir un sol ideacuteal pour la mise en oeuvre dune recharge artificielle aurait (F 3469)
1) des taux dinfiltration et de transmission eacuteleveacutes
2) au-dessus de lui un sol sans argile ou autres substances reacuteduisant linfiltrashytion
3) pas dargiles gonflantes ou contractantes qui creacuteent des fissures en seacutechant et permettent ainsi agrave leau de circuler rapidement pendant les premiegraveres phases de la recharge
4) suffisamment dargiles pour pouvoir adsorber les eacuteleacutements traces et les oligoshyeacuteleacutements et pour permettre aux microorganismes du sol de deacutecomposer les eacuteleacuteshyments organiques
5) du carbone pour favoriser une rapide deacutenitrification et pour supporter une popushylation microbienne active combattant les germes pathogegravenes et enfin pour favoshyriser une deacutecomposition rapide des substances organiques introduites
Il est clair que certaines de ces propositions sont contradictoires Une opeacuterashytion de recharge artificielle est donc le reacutesultat dun compromis entre la capashyciteacute dinfiltration du sol et sa capaciteacute deacutepuration
- 43 -
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F 2752
F 1605
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- CHAPITRE III -
DISPOSITIFS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE
NAPPE SOUTERRAINE
- 49 -
Pour la mise en oeuvre dune alimentation artificielle de nappe souterraine on distingue principalement les dispositifs dinfiltration et les dispositifs dinjection Ces deux types fondamentaux de dispositifs se diffeacuterencient nous allons le voir aussi bien par leur fonctionnement que par leur technologie et leur gestion
A - D I S P O S I T I F S D INFILTRATION
I - CONDITIONS GENERALES DUTILISATION
Les dispositifs dinfiltration sont utiliseacutes pour alimenter les nappes libres ou surmonteacutees dune eacutepaisseur de terrain impermeacuteable assez petite pour que lon puisse la deacutecaper
Il sagit essentiellement de bassins dinfiltration mais aussi de canaux fosseacutes fosses lits de cours deau ameacutenageacutes zones deacutepandage souterrain puits filshytrants
Ce sont en geacuteneacuteral des dispositifs de surface exception faite pour les disposishytifs deacutepandage souterrain par reacuteseau de drains
II - PRINCIPE GENERAL DE FONCTIONNEMENT CAS DUN BASSIN
1 ) fLoceA^uA cjomplampt de X infLLugravebiatLon provoqueacutee (F 2028)
Placcedilons nous dans le cas dun bassin dinfiltration que lon remplit
Lavanceacutee du front humide peut ecirctre deacutecomposeacutee en trois phases comme le montre la figure 1
FIGURE 1
SCHEMA DES TROIS PHASES DE LINFILTRATION PROVOQUEE
(poundxtLltzugravet du document 2028 )
- 50 -
1egravere phase avanceacutee du front humide vers la nappe
2egraveme phase eacutecoulement mixte (verticalement en milieu non satureacute horizontaleshyment en milieu satureacute)
3egraveme phase eacutecoulement en milieu satureacute aussi bien verticalement que horizonshytalement
2) AppaKJjtLon dune couche co-bnaiante agrave ta AwifLace du -ocircot pendant la jubmesiAton
Mis agrave part le cas ougrave lon utilise une eau tregraves pure et neutre vis-agrave-vis des consshytituants chimiques et biologiques du sol lexistence dans leau de recharge de toutes sortes dimpureteacutes entraicircne au contact de leau avec le sol des reacuteactions dorigine physique chimique et biologique
Le reacutesultat de ces diffeacuterentes reacuteactions est lapparition dune couche colmatante qui se comporte vis-agrave-vis de linfiltration comme une couche peu permeacuteable (parshytie C sur la figure 2)
FIGURE 2
EVOLUTION DE LINFILTRATION DANS UN BASSIN EN CAS DE SUBMERSION
PROLONGEE AVEC DES EAUX PEU COLMATANTES
Q (mj)
09-
0 8
07-
n fi_
n ccedil U 3
UJ 0
a
1
a
b
c
c
b
c
N d
2 3 4 5 6
= gonflement des colloiumldes du sol
= dissolut ion des bulles d a i r
= formation du voile bacteacuterien
1 = asphyxie du fond du bassin
i
mois
(Extrait du Document Ccedil 5920)
51 -
Si lon se place dans le cas ougrave la profondeur de laquifegravere ainsi que sa trans-missiviteacute sont suffisantes cest alors leacutecoulement mixte (phase ndeg2 dans le scheacutema preacuteceacutedent) qui constitue le reacutegime permanent deacutecoulement des eaux sous le bassin
Cest donc lexistence du pheacutenomegravene de colmatage du fond du bassin qui permet agrave leacutecoulement vertical en milieu non satureacute de se poursuivre
Nous deacutetaillerons le processus de colmatage plus loin On peut cependant deacutejagrave noter en observant- la figure 2 que le colmatage eacutevolue avec le temps et peut devenir intoleacuterable vis-agrave-vis du taux dinfiltration rechercheacute une vidange du bassin et une reacutenovation du sol constituant son fond simposent alors
La figure 3 donne une scheacutematisation de leacutecoulement de leau dans le sol avec existence dune couche colmatante agrave la surface
FIGURE 3
~~L
Eau
Colmatage ( 2 agrave 3 c m )
h = 1 m eacutepaisseur deau
t (succion)
4
S
JI7777777T777T77777m77777r
eacutecoulement vertical en milieu sature
eacutecoulement vprtica en milieu I non sature
eacutecoulement horizontal en milieu
satureacute (nappe)
IExtnaJjt du Document Ccedil 7220)
bull bull laquo bull
52 -
III - LES DISPOSITIFS DINFILTRATION
1 ) LeA ba^4inA dirLfJJjtAatiorL
a) Principe il peut sagir dune excavation faite dans le sol et pouvant avoir des origines diverses (anciennes carriegraveres par exemple) ou bien dun ouvrage de geacutenie civil comportant la construction de berges Le bassin ainsi formeacute reccediloit une certaine quantiteacute deau qui sous leffet de la charge hydraulique va peacuteneacuteshytrer dans le sol
La figure 4 donne un scheacutema densemble dune installation utilisant des bassins d infiltration
FIGURE 4
Ci) LoVe pump
( 2 ) Flocculanl-injection sysK
(3) Settling basi
Ccedil ) Clear-wafer pickup
(5) Sprecding basins
I d e a l i z e d S p r e a c s n g -Bas in I n s t a l l a t i o n W i t h V a t e r - icirc n i a k e Syste
(Lake Pump and C i e a r - W a t s r P ickup ]
F l o c c u l a n t - l n j e c t i o n System and Se t t l i ng Ba$ucircraquos
ms
(Extrait du Document Ccedil 5191 ) m bull bull bull bull bull
- 53 -
b) Forme dimensions des bassins la forme des bassins peut ecirctre quelconque Cepen-dacircnt_locircrsqueuml-T1l)7riJtrrrse~~plusieurs bassins on cherchera un encombrement au sol minimum
Le nombre de bassins deacutepend de la gestion de ceux-ci nous aborderons ce point plus loin
Dans la reacutealisation dun bassin dinfiltration ou plus geacuteneacuteralement dun disshypositif dinfiltration une contrainte importante est la distance entre le sol et le niveau de la nappe On estime quune distance de 3 agrave 5 m est un minimum pour assurer la bonne marche dun bassin
c) Construction dun bassin la construction dun bassin ne peut se faire que sur deumll-~teumlrracircins reTacirctfvement plats Sa mise en oeuvre peut se faire agrave laide dun bulldozer ou par des moyens plus simples Toutefois en cas dutilisation denshygins lourds il faudra prendre garde agrave ce que leurs passages successifs nentraicircshynent pas un tassement excessif du sol qui se traduirait par une reacuteduction signishyficative du taux dinfiltration
Les berges des bassins doivent ecirctre rendues impermeacuteables par beacutetonnage ou deacutepocirct de seacutediments tregraves fins ceci afin deacuteviter toute infiltration horizontale La pente recommandeacutee pour les berges dun bassin est de 2 pour 1 on limite ainsi leacuterosion due aux mouvements de leau dans le bassin Enfin pour faciliter la vidange du bassin on procegravede agrave la creacuteation dun point bas
d) Ameneacutee de leau lameneacutee de leau dans le bassin peut se faire par graviteacute ou par pompage Ces dispositifs sont en geacuteneacuteral aussi des dispositifs aeacuterateurs en favorisant les conditions aeacuterobies dans le bassin on permet une eacutepuration importante des eaux dans celui-ci
Cette aeacuteration se fait souvent agrave laide dune ou plusieurs cascades (figure 5)
FIGURE 5
lExiAcdA du Document t 2028)
e) Revecirctement du fond le revecirctement du fond peut ecirctre varieacute ainsi on distingue les bassins agrave fond nu agrave veacutegeacutetation agrave sable
bull raquo bull raquo raquo bull
- 54 -
Bassins agrave fond nu leur mise en oeuvre est simple car ils sont utiliseacutes tels quels Cependant ils sont soumis agrave un colmatage rapide Pour diminuer limporshytance de ce colmatage et pour assurer lentretien on peut utiliser divers proceacuteshydeacutes simples tels que le labourage ou leacutepandage de paille de bleacute (Confeacuterence AFEE Orleacuteans 1970) La lame deau dans ces bassins doit ecirctre de quelques deacutecimegravetres
Bassins agrave veacutegeacutetation leffet de la veacutegeacutetation est multiple (G 6230) - permeacuteashybiliteacute suppleacutementaire due aux racines protection du soi contre les gouttes deau lors des peacuteriodes pluvieuses exportation deacuteleacutements mineacuteraux si toutefois la veacutegeacutetation est reacutecolteacutee (5 environ) Par ailleurs elle favorise la deacutenitrifi-cation Cependant la preacutesence de veacutegeacutetation dans le bassin preacutesente certains inconveacutenients niveau assez faible deffluent dans le bassin (au printemps et en eacuteteacute notamment quelques centimegravetres seulement) assegravechement peacuteriodique du bassin pour permettre la reacutecolte
Malgreacute tous ces inconveacutenients de nombreuses eacutetudes ont montreacute linteacuterecirct de la veacutegeacutetation dans un bassin Le bermuda-grass geacuteant le riz et le souclan-grass paraissent bien sadapter agrave ces conditions de vie (G 6230 F 275)
Bassins agrave sable (Confeacuterence AFEE Orleacuteans 1970) Le fond du bassin est alors tapisseacute dune couche de sable rapporteacutee Le diamegravetre efficace du sable est en geacuteneacuteral compris entre 02 et 03 mm Cette couche sert de support meacutecanique et biochimique agrave leacutepuration des eaux Son eacutepaisseur doit ecirctre de lordre de 50 cm
Le sable agissant comme un filtre subit un colmatage progressif et demandedonc un entretien peacuteriodique apregraves vidange du bassin on procegravede agrave un remaniement du sable par diffeacuterents moyens allant du simple grattage agrave lexplosif ou bien on procegravede agrave un lavage du sable apregraves ramassage
Leacutepaisseur de la lame deau dans un tel bassin peut varier de quelques deacutecimegravetres agrave plusieurs megravetres
f) Taux dinfiltration dune maniegravere geacuteneacuterale on peut dire quil est impreacutevisible et que lon doit proceacuteder agrave des essais On dispose de deux types de meacutethodes pour ces essais (G 51341)
essais sur toute la zone deacutepandage cest cette meacutethode qui donne les reacutesultats les plus sucircrs mais sa mise en oeuvre neacutecessite des dispositions coucircteuses transport de leau acquisition des terrains
essais sur des mares deacutepandage cette meacutethode impose pour ecirctre fiable des essais de longue dureacutee ainsi que la connaissance des renseignements techniques tels que la geacuteologie du sous-sol la profondeur de la nappe etc
En geacuteneacuteral les taux dinfiltration se situent au-dessus de 015 - 030 m par jour (G 5191)
Le tableau 1 page suivante donne agrave titre dexemple la valeur des taux dinfilshytration de bassins reacutealiseacutes aux USA
NB du fait du colmatage le taux dinfiltration eacutevolue avec le temps pendant la submersion Il convient donc de parler de taux dinfiltration moyen
bullbullbullbullbullbull
- 55 -
TABLEAU 1
REPRESENTATIVE SPREADING BASIN RECHARGE RATES
Location
Sauta Cmz River-Ariz Los Angeles County Calif i Madera Colif San Gabriel River Calif Santa Ans River Calif Santa Clara Valley Calif Tulare County Colif Ventura County Calif Des Moines Iova NewtoD Mass East Orange N J Princeton N J Long Island N Y Richland TVash
Rateftday T
1 11-38 22-62 10-41 19-54 lS-96 14-73 04 12-1S i 15 l 43 04 | 01 31 77
(SxtAaJjt du Document t 275)
Suivant la nature du revecirctement du fond le taux dinfiltration est variable Ainsi (F 2028)
- pour les bassins nus 030 agrave 1 m par jour - pour les bassins agrave veacutegeacutetation 020 agrave 060 m par jour - pour les bassins agrave sable 2 agrave 5 m par jour
Des eacutetudes reacutecentes ont montreacute que dans le choix du revecirctement la veacutegeacutetation et le sable donnent les meilleurs reacutesultats ( G 6230)
g) Dispositifs de reprise des eaux trois dispositifs sont utiliseacutes pour reacutecupeacuterer les eaux apregraves leur infiltration dans la couche non satureacutee du terrain et leur transfert dans laquifegravere
les puits de pompage classiques
les drains placeacutes dans laquifegravere lui-mecircme
les exutoires naturels tels que les sources
Ces trois dispositifs sont repreacutesenteacutes sur la figure 5 bis
bullbullbullbullraquo
- 56 -
FIGURE 5 BIS
COLLECTION OF RENOVATED WATER FROM RAPID-INFILTRATION SYSTEMS WITH
WELLS (TOP) DRAINS (CENTER) OR VIA NATURAL SEEPAGE
INTO STREAMS (BOTTOM)
PUMPEO WELL - 0 8 3 WEU
IMPERMEABLE
bull- ygru ffi -
7 7 STREAM
rff
IMPERMEABLE v ^ v
(poundxampLltzugravet du Document Ccedil 62121
- 57 -
2) LeA poundcM^eacute4 XampA canaux leA jampM-ae-d
Ces dispositifs sont assez semblables aux bassins Neacuteanmoins on peut faire les remarques suivantes
- contrairement aux bassins sces dispositifs utilisent linfiltration horizontale agrave travers les berges Celles-ci sont en geacuteneacuteral tregraves releveacutees
- les fosseacutes de largeur plus reacuteduite (1 agrave 4 m) que les bassins sadaptent mieux aux variations de relief du terrain car ils peuvent eacutepouser sans difficulteacute les courbes de niveau
- les fosses sont caracteacuteriseacutees par une profondeur importante vis-agrave-vis de ses autres dimensions La charge hydraulique peut y ecirctre importante (plusieurs megravetres) Leur utilisation est particuliegraverement inteacuteressante pour linfiltration deaux brutes le fond et les bords jouant respectivement le rocircle de plage de seacutedimentation et de filtration
3) LAgraveJLA do AxvX0Ae ameacutenageai
a) Ppoundi|2poundiPpound le principe de ce dispositif est essentiellement damplifier artifishyciellement linfiltration naturelle des eaux de riviegraveres dans les terrains allushyvionnaires sous-jacents Pour cela on peut
soit augmenter la surface de contact entre leau et le sol cest le cas dun ameacutenagement dun lit mineur en chocircmage ou de leacutepandage des crues
soit augmenter la charge hydraulique en diffeacuterentes zones du lit cest le cas avec la construction de diguettes
soit les deux cestle cas avec la reacutealisation dune retenue
b) Les ameacutenagements (G 7220)
ameacutenagement dun lit mineur en chocircmage en dehors des peacuteriodes de crue par creuseshyment au bulldozer par exemple (figure 6)
eacutepandage des crues cette meacutethode ne peut ecirctre mise en oeuvre que dans des reacutegions peu habiteacutees Sa reacutealisation ne demande pas de moyens eacutelaboreacutes ni de main doeuvre qualifieacutee (figure 7)
construction de diguettes (G 7220) construites en travers du courant les diguettes permettent laugmentation de la charge hydraulique agrave lamont de celles-ci (figure 8)
bull bull bull bull bull
FIGURE 6
- 58 -
FIGURE 7
FIGURE 8
(poundxtnaAcircJA du Document Ccedil 72201
- 59 -
La hauteur des diguettes est de lordre de 150 m Pour ecirctre eacuteconomiques les diguettes doivent ecirctre reacutealiseacutees avec des mateacuteriaux locaux et des moyens simples
La figure 9 donne une coupe dune diguette
FIGURE 9
SEDIMENTS FINS PRE-DECANTES
TOUT-VENANT A OOMINANCE SABLEUSE
GALETS ET GRAVIERS
lSxiMalA du Document Ccedil 7220)
c) Construction dune retenue sa mise en oeuvre est coucircteuse car elle neacutecessite des eacutetudes eacutelaboreacutees ainsi que des moyens lourds
Remarque la construction de diguettes ou de barrages ne doit pas aggraver les crues ou bien deacutevier le fleuve de son lit naturel
U) poundpandage 4oupoundeAAain pan ieacuteAeau de diaisvocirc
Le principe de ce dispositif reste le mecircme que celui dun bassin mais la plage dinfiltration est alors constitueacutee par un drain permeacuteable enterreacute dans la partie supeacuterieure du sol
La figure 10 page suivante donne deux exemples de drains fonctionnant en disposhysitifs dinfiltration
Lavantage majeur de ce proceacutedeacute sur les bassins dinfiltration est de laisser les terrains libres en surface pour une autre utilisation (terrain de sports par exemple)
Le principal deacutefaut de ce proceacutedeacute est decirctre un dispositif souterrain donc decirctre deacutelicat agrave entretenir
bull bull bull
- 60 -
FIGURE 10
(Cxt^œU du Document 6608781 )
La figure 11 page suivante donne le plan dune reacutealisation dinfiltration par drains
5) PuLts) fJJjUiant
Le puitsfiltrant se diffeacuterencie du puits deau par le fait quil natteint pas la nappe Cest un proceacutedeacute assez peu utiliseacute
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINFILTRATION
Le colmatage progressif du fond dun bassin par exemple se traduit comme nous lavons vu par une reacuteduction du taux dinfiltration
Le pheacutenomegravene de colmatage reacutesulte de la combinaison de deux meacutecanismes
- dune part deacutesorganisation de la porositeacute du sol
- dautre part bouchage des pores
bull bullbullbullbullbull
- 61 -
FIGURE 11
bullrO bullmdash bull - v - gt
5icirc4s-SIcirciumlSIcirc
PJan geacuteneacuteral deraquo installations de recircalimentation agravea la nappa souterrains agrave Vejsy Construction existante A digue B usin9 hydraulique ilouvellss construction l_ prisa deau i avec creacutepine laquo Hydromat raquo autonettoyante 2 conduitraquo 7 0 0 mm pour leau bruts 3 station de pompagraquo et de traitement dej bullaux 4 conduite de rejet agrave TArva 5 conduite 30O mm pour 1er eaux traiteacutees 6 aire dinfiltration dans le sol au moyen de tuyaux perforeacutes
1 ) CoAnatage pan deacute^origanAgravejiation de Xa pon-O^Lteacute du -OcircOJ
Cest le reacutesultat de divers meacutecanismes eacutelectrochimiques
- destruction des agreacutegats par un excegraves dions dispersant les argiles ou bien solu-bilisation du ciment liant ceux-ci en milieu reacuteducteur
- gonflement important des argiles
2) Co-ugravenatage pan bouchage deA posiez du AOX
Les origines de cette diminution de la porositeacute intrinsegraveque peuvent ecirctre diverses (physique chimique biologique) ou encore ecirctre dues agrave la preacutesence dalgues
bull bullbullbullbullbull
- 62 -
a) Colmatage dorigine physique le fond du bassin agit vis-agrave-vis des matiegraveres en sucircspeumlnsiuml8n~TM7Euml7s7 comme un filtre Limportance du colmatage dorigine physique est donc fonction de la concentration en MES des effluents (figure 12)
FIGURE 12
INFILTRATION SUR COLONNES DE SABLE - EVOLUTION DU COLMATAGE POUR
DIFFERENTES CHARGES EN MATIERES EN SUSPENSION
10 11 II
(CxiAaJJ du Document h 2028)
b) Colmatage dorigine chimique il est le reacutesultat de la preacutecipitation des sels contenus dans leffluent au contact de certains constituants du sol
c) Colmatage dorigine biologique le meacutecanisme exact du colmatage biologique nest pas entiegraverement connu mais on sait que le rocircle des bacteacuteries y est tregraves imporshytant (G 51341) Ainsi le deacuteveloppement des bacteacuteries et la production de proshyduits reacutesultant de leur meacutetabolisme peuvent entraicircner un colmatage par obstrucshytion des pores du sol
d) Colmatage par les algues la preacutesence deacuteleacutements nutritifs tels que le phosshyphore dans les eaux combineacutee avec un eacuteclairage suffisant permet si toutefois la tempeacuterature est assez eacuteleveacutee le deacuteveloppement des algues dans le bassin Laccumulation de celles-ci peut conduire au colmatage de la plage dinfiltration comme le montre la figure 13
bullbullbullbullbullbull
- 63 -
FIGURE 13
EFFECT OF OPEN RECHARGE ON RECHARGE RATE
dork recharge (no woter llaquovlaquol)
j
open recharge (50cm water levai) j
i
1 -j
O -j 1 I I 1 1 ~X 1 1 1mdash 1 p I
J F M A M J J A 5 0 N D
(CxtnaU du Docimervt 6610709)
La preacutesence dalgues dans un bassin apporte les avantages suivants
- les feutrages des algues favorisant la filtration de leau et la coagulation des particules en suspension
- la croissance algale preacutelegraveve des eacuteleacutements nutritifs dans le milieu et peut eacutegashylement concentrer dans la cellule veacutegeacutetale des substances nocives et en particushylier les meacutetaux lourds
Mais ces algues preacutesentent les inconveacutenients suivants
- le deacutegagement dodeurs deacutesagreacuteables
- la reacuteduction de la permeacuteabiliteacute des bassins par deacuteveloppement dun tapis dense agrave la surface du sol
En geacuteneacuteral le bilan global des actions dues agrave la preacutesence dalgues est nul ou neacutegatif
En conclusion on peut donc dire que le rocircle des algues est complexe Aussi chaque cas eacutetudieacute sera un cas particulier (6617223)
bulla
E
14 i 13
12
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6
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I
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I
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bull bull raquo bull bull bull
- 64 -
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE - GESTION DES DISPOSITIFS DINFILTRATION
1) Meacutethodes permettant de AeacuteduAgraveJie -Le cotmatage
a) Colmatage_par_les M E S _ on peut le reacuteduire par diffeacuterentes meacutethodes
- deacutecantation de leffluent ou filtration agrave travers un massif de graviers
- creacuteation dune couverture veacutegeacutetale dans le fond du bassin
- addition de matiegraveres organiques ou de produits chimiques dans la couche supeacuteshyrieure du- sol
b) Colmatage biol_ogique on peut le reacuteduire principalement par une javellisation de leffluent Mais ceci a linconveacutenient de supprimer leacutepuration biologique dans le bassin lui-mecircme
c) Colmatage par les algues le controcircle du deacuteveloppement des algues peut se faire
- par lemploi dalgicides mais avec un certain danger pour la qualiteacute future des eaux
- par une gestion approprieacutee des bassins
2) CcedileAtLon de dLipoj-LtLfLi dinp-AgravetsicutLon
Comme nous venons de le voir on ne peut et on ne veut pas annihiler complegravetement le pheacutenomegravene de colmatage En effet la toleacuterance dun certain colmatage est essentielle pour preacuteserver un eacutecoulement en milieu non satureacute sous le bassin Cet eacutecoulement reacutepeacutetons-le joue un rocircle deacuteterminant dans leacutepuration des eaux de recharge par le sol Le problegraveme est que le colmatage est un pheacutenomegravene qui samplifie avec le temps jusquagrave devenir inadmissible Il faut donc que les peacuteriodes dinfiltration alternent avec des peacuteriodes de dessegravechement afin de pouvoir dune part aeacuterer le sol et ainsi permettre agrave la vie microbienne dans le sol de se reconstituer et dautre part eacuteliminer les deacutepocircts de matiegraveres en suspension
Le dessegravechement des bassins permet une reacutecupeacuteration totale de la capaciteacute dinshyfiltration comme le montre la figure 14
Le problegraveme de gestion des systegravemes dinfiltration se reacutesume donc agrave la deacuteterminashytion du rythme dalternance entre les peacuteriodes de submersion et les peacuteriodes de seacutechage et dentretien pour que le rendement de linstallation soit optimum
La peacuteriode de submersion est deacutefinie par lapparition dun colmatage inacceptable
La dureacutee du seacutechage est fonction du climat et de la saison (cf figure 14)
copy bull raquo bull bull bull
- 65 -
FIGURE 14
AMENAGEMENT DE PHOENIX
EVOLUTION DE LA CAPACITE DINFILTRATION EN FONCTION DU COLMATAGE ET TAUX
DE RECUPERATION AU COURS DES PERIODES DE CHOMAGE DES BASSINS
degh de reacutecupeacuteration de la capaciteacute dinfiltration
40
Nombre de Jours
(Extrait du Document Ccedil 5920)
Examinons divers cas
a) Cas des bassins la peacuteriode dinfiltration doit ecirctre en principe de moitieacute par rapport agrave la peacuteriode de seacutechage
La figure 15 donne un exemple du fonctionnement dans le temps dun bassin
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- 66 -
FIGURE 15
EXAMPLE OF VARIATION OF INFILTRATION RATE WITH TIME
sect 30
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1 Drying period
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Titns (days)
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ltxtnaijt du Document F 3918)
Dans le cas ougrave lon veut un fonctionnement en continu de linstallation il est donc neacutecessaire de preacutevoir la construction de trois bassins au moins (en geacuteneacuteral plus de trois dans les reacutegions agrave climat humide ou tempeacutereacute) Le fonctionnement de ces bassins se fait alors en deacutephasage
b) Cas des ameacutenagements en lit de riviegravere la peacuteriode de submersion est alors conshyditionneacutee par le reacutegime deacutecoulement du fleuve
B - D I S P O S I T I F S D I N J E C T I O N
Il sagit principalement des puits dinjection
CONDITIONS GENERALES DE FONCTIONNEMENT
Les dispositifs dinjection sont utiliseacutes lagrave ougrave les dispositifs dinfiltration sont impossibles ou difficiles agrave mettre en oeuvre
cas ougrave la nappe phreacuteatique est captive (F 3918) existence dune couche dargile entre le sol et le niveau de la nappe (F 3918) cas ougrave le sol est alcalin (F 3969) existence de terrains en couches superposeacutees seacutedimentaires ou alluviaux ayant
bull bullbullbullbullbull
- 67 -
une conductiviteacute hydraulique horizontale beaucoup plus eacuteleveacutee que la conductiviteacute verticale (G 51341)
- neacutecessiteacute dun encombrement reacuteduit
El _ PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES PUITS DINJECTION
Comme nous lavons vu plus haut un puits dinjection est un forage plongeant dans la nappe Son principe est donc tout agrave fait semblable en premiegravere approxishymation agrave celui dun puits de pompage fonctionnant en sens inverse
Enfin contrairement au cas des dispositifs dinfiltration le colmatage mecircme leacuteger na aucune fonction eacutepuratrice dans le cas dun puits dinjection Il devra donc ecirctre eacuteviteacute agrave tout prix
II - LES PUITS DINJECTION
1) CorvitnucJuon
Dans leur construction les puits dinjection sont des forages classiques
La figure 16 donne le scheacutema dune installation complegravete dinjection FIGURE 16
(euroxtnc-ut du Document Ccedil 5191 ) bull bull bull bull bull bull
68 -
La figure 17 montre sur un exemple la coupe dun puits dinjection
FIGURE 17
PUITS DINJECTION DE LA VALLEE DE LA DURANCE
Arriveacutes deau provenant du bassin ite decirccantutioci
bull~X_ Buses ccediljOacircO non iointivas
FI Sable oM F^ Gravierraquo fe^-Wraquo-mdash
iumlMM Sraquo 203 - j -
Wf
bulllaquolaquobullraquo | p -
bullT 3350
te2 ^ bull bull bull V -
rampt
Niveau de la nappe
lExtnaAJi du Document F 2028)
Pour les puits dinjection il nexiste pas de dessin optimum mais certaines techniques de construction donnent manifestement de meilleurs reacutesultats que dautres Toute technique de construction qui reacuteduit la permeacuteabiliteacute du terrain comme cela est le cas avec linvasion des terrains entourant les puits par les boues de forage ou bien avec leffondrement des particules fines dans le puits peut conduire agrave une perte deacutefinitive de permeacuteabiliteacute (G 5191)
Lenvahissement du puits par des particules fines peut ecirctre contrecarreacute par la constitution autour du trou de forage dun eacutecran de graviers suffisamment petits pour empecirccher la migration des fines particules et assez gros pour ne pas gecircner leacutecoulement La figure 18 donne une coupe de cet eacutecran
Enfin la circulation de leau dans le puits dinjection doit ecirctre eacutetudieacutee pour ne produire ni eacuterosion ni effondrement des terrains qui pourrait se traduire par un colmatage du puits par les mateacuteriaux fins
bull bull bull bull bull bull
- 69 -
FIGURE- 18
FUNCTION OF A GRAVEL PACK IN RETARDING THE MIGRATION
OF FINE SAND TO A WELL SCREEN
(Sxtnalt du Document Ccedil 5191 )
2) Ameneacutee de leau darv4 le puAgraveJbs
Lintroduction de leau de recharge dans laquifeumlre peut se faire sous la presshysion atmospheacuterique ou sous une pression plus eacuteleveacutee
Contrairement au cas des dispositifs dinfiltration lair contenu dans leau doit ecirctre eacutelimineacute au maximum En effet lentraicircnement de bulles dair ou de gaz dissous joue un rocircle capital vis-agrave-vis du colmatage Certaines preacutecautions sont agrave prendre nous les examinerons plus loin
3) Taux dinfection
La preacutevision du taux dinjection peut se faire agrave partir dessais de pompage Cependant diffeacuterents facteurs rendent souvent peu fiables les extrapolations agrave partir de ces essais En effet la diffeacuterence entre une injection et un pompage ne se limite pas agrave un changement de sens du flux deau des problegravemes lieacutes agrave la preacutesence de MES dair de substances chimiques et organiques interviennent Cest pourquoi les deacutebits dinjection sont toujours plus faibles que les deacutebits du pompage (F 275)
Une autre meacutethode de preacutevision est lutilisation dune loi statistique donneacutee par la figure 19
bull bull bull bull bull bull
- 70 -
FIGURE 19
F O R A Q E S
DEacuteBIT INJpoundCTacirc MOTIN
bull M roHCTtOH pu m o o u l iuml
H x TTx P X P
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(ExtgtiaJjt du Document 6600637)
Le tableau 2 donne agrave titre dexemple la valeur du taux dinjection obtenue pour diffeacuterentes reacutealisations au USA
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINJECTION
Le colmatage des puits dinjection a trois origines principales (F 2028)
- preacutesence de gaz dissous dair et de particules en suspension dans les eaux dinshyjection
- reacuteactions entre les eaux dinjection et les eaux du gisement
- reacuteactions entre les eaux dinjection et certains constituants du sol bull bull bull bull bull t
- 71 -
TABLEAU 2
AVERAGE WELL RECHARGE RATES
Location
Fresno Caliicirc Los Angeles Calif Manhattan Beach Calif Orange Cove Calif San Fernando Valley Calif Tulare County Calif Orlando Fia Mud Lake Idaho Jackson County Mich Newark N J Long Island N Y El Paso Texas Williarosbtirg Va
Rate cfs 1
02-09 12 1 04-10 1 07-09 03 | 012 02-21 02-10 01 06 02-22 23 03
(
(ExtnaLt du Document F 275)
Les processus de colmatage
Comme dans le cas des dispositifs dinfiltration les processus du colmatage sont dordre physique chimique ou biologique
1 ) TioceAsiuA meacutecaniques
- deacutepocirct des MES qui forme un eacutecran impermeacuteable
- entraicircnement dair et libeacuteration des gaz dissous Les bulles de gaz ainsi formeacutees peacutenegravetrent dans laquifegravere et en obstruent les pores ceci entraicircne une reacuteduction de la permeacuteabiliteacute Par ailleurs un autre pheacutenomegravene lieacute agrave la preacutesence dair dans les eaux dinjection est agrave craindre il sagit de la formation de poches de gaz sous pression qui par deacutetente lors de larrecirct de linjection peut entraicircner la destruction complegravete de louvrage La fig 20 illustre ce dernier pheacutenomegravene sur un exemple
2) VsioceAALLA chAgraventlque
- dispersion et gonflement des a rg i l e s
- preacutec ip i ta t ion de se ls meacutetalliques ou a lca l ino- ter reux
3) ioceAMA bLoioglqaeA
- pro l i feacutera t ion des bac teacuter ies
- production par l a c t i v i t eacute microbienne de substances chimiques colmatantes
FIGURE 20
PHENOMENE DENTRAINEMENT DAIR AU COURS DE LINJECTION DANS LES DOLOMIES
ET CALCAIRES KARSTIQUES DbullISRAEumlL
(poundxampiaLpound du Document h 2028)
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE ET GESTION DES DISPOSITIFS DINJECTION
1 ) Meacutethodesi pousi la idducjtLon du colmatage
a) Cas des MES la concentration en MES des eaux dinjection peut ecirctre reacuteduite par un traitement preacutealable comme nous lavons vu dans la premiegravere partie de ce travail
k) pound^_Eumlpound_i ficirciiumlL es Iz dissous un traitement preacutealable permet une deacutesaeacuteration de leau dinjection Par ailleurs pour eacuteviter lentraicircnement dair on peut prendre les preacutecautions suivantes
le tube dameneacutee deau doit toujours ecirctre noyeacute Aussi lintroduction en chute libre est agrave exclure
la construction du puits doit ecirctre telle que tous ces eacuteleacutements soient agrave une pression supeacuterieure agrave la pression atmospheacuterique On eacutevite ainsi tout pheacutenomegravene de succion le long du puits dinjection Ce problegraveme peut ecirctre reacutesolu en utilishysant en pied de forage une valve antisuccion La figure 21 donne la coupe dun tel dispositif
- 73 -
FIGURE 2i
FOOT VALVE USED FOR CONTROLLING RATES OF RECHARGE
THROUGH AN INJECTION UELL
bullRECHARGE PIPE
DISCHARGE SLOTS
bullPISTON
-CYUNDER
-COMPRESSION SPRING
bullSPRING END DISC
SPRING TENSION SPACER
^SPRING RETAINER END PLUG
LxtnaU- du Document Ccedil 5191 )
les deacutebits doivent ecirctre limiteacutes ce controcircle peut se faire en utilisant des tubages ayant un faible diamegravetre ou encore ayant une rugositeacute suffisante
La figure 22 donne
dune part leacutevolution des deacutebits dinjection avec le diamegravetre du tubage
dautre part leacutevolution de ces deacutebits avec la rugositeacute du tubage
- 74 -
FIGURE 22
GRAPH OF FLOW RATES IN SMALL PIPES WITH UNIT HEAD LOSS
PER UNIT LENGTH OF PIPE
INS1DE DIAMeacuteTER OF PIPE IN MllUMETRES 20 40 60 80 J _1 L
2 3 IHS1DE DIAUETEacuteR OF PIPE IN INCHES
(CxtnaLt du Document 6607^39)
c) c3pound_du_colmatage_chimique pour reacuteduire le colmatage chimique lors de linjecshytion on peut suivant le cas
effectuer une deacutemineacuteralisation partielle ou complegravete lors dun traitement preacuteashylable
diluer les eaux dinjection avec une eau neutre vis-agrave-vis du gisement
^ poundpound_^_pound2imaicirclpound_BE_^es bacteacuteries une chloration des eaux dinjection permet en geacuteneacuteral de reacuteduire iumleumlffeumlt_deumls bacteacuteries
bull bull bull bull bull bull
- 75 -
2) CcedileAtLon dltiA puLtt dijyectLon
Comme dans le cas des dispositifs dinfiltration il apparait lors dune recharshyge artificielle de nappe par injection un colmatage progressif Lorsque celui-ci a atteint une valeur inadmissible on doit proceacuteder agrave un deacutecolmatage
La figure 23 montre leacutevolution du taux dinjection avec le temps ainsi que la reacutenovation de ce taux apregraves deacutecolmatage
FIGURE 23
INJECTION RATE VERSUS TIME FOR SHAFT
12
sectraquo o laquo_gt UJ ta 10
T 1 1 1 r~- r
Racharga ahoft
T_
16 24 32 40 48 TIME - DAYS
56 _1_ 64
MlxtnaUL du Document 6607790)
La freacutequence des deacutecolmatages est extrecircmement variable suivant les installations
Les proceacutedeacutes de deacutecolmatage les plus employeacutes sont le pistomage et le repompage dans ce dernier cas la pompe de nettoyage est geacuteneacuteralement laisseacutee agrave demeure dans louvrage (6600637) En effet le deacutemontage de la pompe est coucircteux et deacutelicat Toutefois il faut noter que la preacutesence de la pompe induit une reacutesisshytance hydraulique dans le circuit qui peut reacuteduire dun tiers la capaciteacute deacutecoushylement (G 51341)
La figure 24 donne les deacutetails dun puits dinjection ougrave le systegraveme de nettoyage est inteacutegreacute agrave lensemble de linstallation
- 76 -
FIGURE 24
SCHEMATIC OF INJECTION - WELL COMPLEX
EXTERIOR VIEW OF INJECTION-WELL COMPLEX (from Cohen and Durfor 1956 P D254)
18-ln-diamstelt ffbergtajs injection casing
Dopth below land surface In fost
36-in-diametraquor dritl hotraquo
3-ln-diamater liberglass treacutemie pipe
1 9 2
4-in-diumlamete annuiumlar-space observation wall casing
5-in-X62-f t- _ long scainlesJ Steel annular-space observa-tion-wall scroen
TO-ft-long statn less-steel sand traps
4-In-diamraquoter fibargtass injection pipraquo
1-in-diamraquoter fiberglass pressure-measuring pipraquo
3-in-diemeter fibargtass tromio pipraquo
Cernant grout
2-ft-thick layer of fine sand
16-iumln-X62-fr-long staintess-steel injection screen
Filtsr pack
Ceacutement grout
PLAN VIEW OF INJECTION-WELL COMPLEX
3-in-diameter treacutemie pipe 6-in-diameter opening
18-in-aiameter casing
6-in-diameter pump column
Q 4-in-diameter annular-space
well 4-in-diameter
instrurnent-
192 - f t - deep -^ ) Q-3-in-diameter injection pipe treacutemie pipe
WELL-HEAD FFATURES LOOKING NORTHEAST
50-hp redevelopment-pump motor
Support grate
6-in-diameter pump column-
Main casing access hole
4-iumln-diameter annular-space well
3-jn-diameter -treacutemie pipe
18-in-diameter 53 fiberglass casing^ 5
floor
A-in-diameter instrument-access pipe
Redevelopment lioe
diameter treacutemie pipe
4-in-diameter shaljow-
lnjectiocirc~npipe
4-in-diameter deep-injection pipe
(ExtsiaLt du Document Ccedil 1787b)
- 77 -
Le reacutesultat du deacutecolmatage des puits est en geacuteneacuteral une reacutecupeacuteration quasi-complegravete de la capaciteacute dinjection initiale Mais on peut dire dune maniegravere geacuteneacuterale que les ouvrages dinjection sont dune gestion deacutelicate et que leur dureacutee de vie est impreacutevisible mais de toute faccedilon infeacuterieure agrave celle des disposhysitifs dinfiltration
- 79 -
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- CHAPITRE IV -
DONNEES ECONOMIQUES DUNE OPERATION DALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE NAPPE SOUTERRAINE
- 83 -
La faisabiliteacute technique (existence de conditions geacuteologiques et hydrogeacuteologiques favorables) dune opeacuteration dalimentation artificielle ayant eacuteteacute prouveacutee il convient alors den veacuterifier lopportuniteacute eacuteconomique Pour cela une analyse minutieuse de tous les facteurs entrant dans la composition dune part du revenu et dautre part du coucirct doit ecirctre faite La comparaison de ces deux derniers points permet de deacuteterminer le beacuteneacutefice que peut apporter une telle opeacuteration
La suite du travail consistera alors agrave comparer le prix de revient de lopeacuteration de recharge avec le prix de revient dautres meacutethodes reacutepondant au mecircme objectif (agrave condition bien sucircr que ces autres meacutethodes soient techniquement reacutealisables) Par exemple
- choix entre une opeacuteration de recharge par bassin dinfiltration ou bien par puits dinjection
- choix entre une opeacuteration de recharge par bassin dinfiltration et une uniteacute de traitement des eaux
- choix entre une opeacuteration de recharge par puits dinjection et la construction dune adduction deau
- choix entre un stockage en surface et un stockage souterrain
Nous donnerons un deacuteveloppement de ces diffeacuterentes comparaisons dans le parashygraphe III de cette partie
- REVENUS APPORTEacuteS PAR UNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
Ces revenus peuvent ecirc t re d i rec ts ou ind i r ec t s
1 ) RevemiA dLuiecJ^i
Les revenus directs sont le reacutesultat de la vente des eaux de recharge apregraves passage dans le sol et pompage Cette vente se fait suivant la tarification en vigueur des eaux Il faut noter que le prix de leau varie suivant lendroit et dans le temps et que par conseacutequent lestimation des revenus directs dune opeacuteration de recharge suppose la connaissance agrave long terme de la politique de tarification de leau
2) Revenue indiAecJ^i
Les revenus indirects sont le reacutesultat de limpact dune opeacuteration de recharge sur la vie eacuteconomique dune reacutegion ou dun Etat Par exemple
- si lobjectif de lopeacuteration de recharge est la suppression dune surexploitation de la nappe le revenu apporteacute par une telle opeacuteration reacutesultera de la diminution des coucircts de pompage mais aussi de leacuteconomie de travaux dapprofondissement des puits
- si lobjectif de lopeacuteration de recharge est le stockage deau pour une utilishysation posteacuterieure le revenu apporteacute viendra de laccroissement du revenu agrishycole ainsi que de lexpansion humaine et industrielle de la reacutegion concerneacutee
bullbullbullbullraquobull
- 84 -
Compte tenu de la multipliciteacute et de la complexiteacute des paramegravetres entrant dans la composition du revenu indirect apporteacute par une opeacuteration de recharge lestishymation de ce revenu est assez difficile
B - COUcircTS DUNE OPEacuteRATION DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE NAPPE
La reacutepartition des coucircts se fait en trois eacutetapes
- coucircts des eacutetudes - coucircts de construction - coucircts de fonctionnement et dentretien
11 COLUA desi ltipoundudampsj
Les eacutetudes comprennent (G 51341)
les travaux de recherche des caracteacuteristiques geacuteologiques et hydrogeacuteologiques des terrains les reacutesultats de ces travaux permettent de conclure agrave la faisabishyliteacute technique ou non dune telle opeacuteration Cette eacutetape conditionne bien sucircr la suite des opeacuterations
le traceacute de cartes
les travaux de conception de linstallation de recharge
la recherche et lachat des terrains
les proceacutedures juridigues si lon doit recourir agrave lexpropriation
2) Travaux de cori4tnucJJoa
Le deacutetail des diffeacuterents points intervenant dans le coucirct dun bassin dinfiltrashytion et dun puits dinjection est donneacute par la figure 1
La figure 2 repreacutesente sur un diagramme le coucirct de certains eacuteleacutements de ces deux dispositifs de recharge artificielle Lanneacutee de reacutefeacuterence est 1975
Chaque installation de recharge est reacutepeacutetons-le un cas particulier Aussi ce sont les conditions locales qui dicteront leacutequipement neacutecessaire si par exemshyple tous les eacutecoulements agrave linteacuterieur de linstallation peuvent se faire par graviteacute le nombre total de pompes neacutecessaires sera reacuteduit ce qui aura pour effet de diminuer le coucirct global de leacutequipement de linstallation (G 5191)
bullbullbullbullbullbull
- 85 -
FIGURE 1
TRAVAUX DE CONSTRUCTION
1 Installations deacutepandage
a) Terrains ou bassins
- leveacutees ou digues - canaux dameneacutee - canaux deacutevacuation
b) Appareils enregistreurs
c) Installations de deacuterivation
d) Dispositifs de controcircle
e) Voies daccegraves
f) Clocirctures
g) Abris
h) Mateacuteriel de traitement de leau
2 Installations dinjection
a) Construction du puits dinjection
- colonne de tubage - compactage du gravier ou de la gravette-filtre
- injections pour eacutetancheacuteiteacute - packers - meacutethode de forage (rotation avec circulation de boue inverseacutee rotation normale battage au cacircble autres meacutethodes)
- perforations
b) Puits dobservation
- tubage - massif de gravette-filtre - injection pour eacutetancheacuteiteacute - meacutethode de forage (rotation avec circulation de boue inverseacutee rotation normale battage au cacircble autres meacutethodes)
- travaux dachegravevement (perforation dispositifs pour leacutetude du puits par la meacutethode du carottage geacuteophysique)
- installations de controcircle des expeacuteriences
- 86 -
c) Puits dextraction mdash mecircmes opeacuterations que pour les puits expeacuterimentaux avec en plus
- mateacuteriel de pompage - eacutenergie (eacutelectriciteacute moteurs agrave combustion interne)
d) Installations de controcircle de lexploitation
- poste de reacutegulation de la pression - compteurs - vannes (de fermeture controcircle soupape de seacutecuriteacute de purge soupape agrave vide)
e) Installations de traitement de leau
- javellisation - acidification - autres proceacutedeacutes
f) Conduites
- mateacuteriaux (buses en beacuteton acier recouvert et doubleacute de beacuteton amiante-ciment matiegraveres plastiques)
g) Bacirctiments
h) Appareillage de controcircle
- enregistreurs - sondeurs - eacutechantillonneurs (pompe submersible eacutechantillonneur aleacuteatoire pompe eacuteleacutevatoire agrave air conductiviteacute eacutelectrique)
(CxampiaU du Document Ccedil 513^1 )
- 87 -
FIGURE 2
DIAGRAM SHOWING COST FACTORS OF AN ARTIFICIAL-RECHARGE INSTALLATION
Playa lake
Screen wire enclosure styrofoam floating inlef
Flexible suction hose 50 et S 8 0 0 per foot
Chemical feed pump and tank capacity 03-2 galhr S 210 Chemical flocculant S 3 - S 3 0 acre-foot
reg
Q Pump-capacity 500 galmin at 80 head
Aluminum irrigation picircpe 6 at S 105 per foot 100 feet
Excavation of settling basiumln 10x 10x 100
Screen wire baffles I 14 pipe frames
Pump-capacity 500 galmin at 80 head __
Aluminum irrigation pipe g 6 o t S 105 per foot 100 feet
Excavotion of spreading basin
Flexible suction hose 20 at S 8 00 per foot
Injection well 200 depth =deg I0diamefer 150 wire
wrapped screen 50casicircng 30 yds gravel pack
Spreading basin
S 150 2 0
4 0 0
1800
105
80O
20O
160 1800
105 S540O
StOOO
Not to scate
lpoundxtnaAgraveJL du Document Ccedil 5191 ) - Anneacutee de sieacutepoundeacutesience 1975 -
- 88 -
3) Fonctionnement et entnetien
La figure 3 donne la liste des diffeacuterents eacuteleacutements constituant le coucirct du foncshytionnement et dentretien pour des bassins dinfiltration ou des puits dinjecshytion
U) Coucirct gj-obat
La reacuteunion des coucircts preacuteceacutedents deacutetermine le coucirct global dune opeacuteration de recharge Ce coucirct calculeacute sur une anneacutee de fonctionnement et rapporteacute au volume deau annuel ainsi utiliseacute donne le prix de revient du m3 deau de recharge
Lexamen de plusieurs installations montre que ce prix de revient est variable neacuteanmoins en utilisant les reacutesultats dune enquecircte faite il y a quelques anneacutees on peut deacutefinir les valeurs moyennes pour les diffeacuterents facteurs eacuteconomiques dune recharge artificielle Ainsi le tableau 1 donne la valeur moyenne des investissements neacutecessaires pour diffeacuterents dispositifs de recharge
TABLEAU 1
INVESTISSEMENT EN FRANCS PAR M3AN INFILTRE
Prctrait
Moyennes
Bassins et canaux
avec
0362
sans
0139
Puits ou forages
avec
0125
sans
0052
(Extrait du Document 6600637) - Anneacutee de AeacutefLeacutenence 1971 -
Lexamen du tableau 1 suggegravere les remarques suivantes
- le coucirct moyen des investissements par m3 et par an semble 2 agrave 3 fois plus eacuteleveacute pour les canaux et bassins que pour les puits et les forages dinjection Cette importante diffeacuterence dans les investissements sexplique en grande partie par la neacutecessiteacute dans le cas dun bassin ou dun canal dacheter une importante superficie de terrain Ainsi en zones urbaines lacquisition des terrains peut repreacutesenter jusquagrave 50 des investissements
mdash le coucirct dinvestissement du preacutetraitement constitue une part importante du coucirct total dinvestissement Le tableau 2 montre lincidence dun preacutetraitement sur le prix de revient moyen dun m3 deau (reacutesultats pour les dispositifs dinfilshytration seulement)
laquobullbullbullbullbull
- 89 -
FIGURE 3
FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN
1 Installations deacutepandage_
a) Nivellement eacutegalisation des surfaces
b) Protection contre les orages
c) Reacuteparation et remplacement des structures
d) Entretien du mateacuteriel
e) Combustible pour le mateacuteriel
f) Location du mateacuteriel
g) Ponccedilage et ramassage de la boue
h) Protection contre les insectes
i) Lutte contre la veacutegeacutetation parasite
j) Ameacutelioration de lapparence estheacutetique des installations (notamment plantation de rideaux darbres et systegraveme darrosage)
k) Protection contre les rongeurs
1) Patrouilles de surveillance
m) Traitement de leau (floculants)
n) Entretien des pentes
o) Actes de vandalisme
2 Installations dinjection
a) Appareillage dobservation et de controcircle
b) Appareillage pour la mesure du niveau deau
c) Echantillonnage de leau
d) Remise en eacutetat des puits et enlegravevement des deacutechets
e) Traitement de leau
- javellisation - acidification - autres proceacutedeacutes
f) Entretien du mateacuteriel
g) Reacuteparation des structures
- 90 -
h) Combustibles
i) Location de mateacuteriel
j) Patrouilles de surveillance
k) Analyses de leau
1) Acte de vandalisme
3 Bureaux
a) Controcircle et surveillance
b) Administration
c) Paiement des salaires et reacutemuneacuteration
d) Frais geacuteneacuteraux (bureaux et services locaux)
- location et services publics - teacuteleacutephone - fournitures
- entretien de leacutequipement de bureau
e) Salaires et traitements
f) Responsabiliteacute civile (assurances)
g) Impocircts et taxes
h) Inteacuterecircts
(poundxampiaLt du Document Ccedil 513^1 )
- SI -
TABLEAU 2
INCIDENCE DU PRETRAITEMENT SUR LE PRIX DU M3 DEAU
Moyennes
Prix du m3
en F F
0249
Incidence du
preacutetraitement
27
Prix du preacutetraitement par m5 (FF)
00787
(6xtnaLt du Document 6600637 ) - Anneacutee de ieacuteLeacutenence 1971 -
Le coucirct du preacutetraitement eacutetait donc en 1971 en moyenne de 8 centimes par m3
Nous avons vu que le preacutetraitement des eaux dinfiltration retarde lapparition dun colmatage inadmissible et donc reacuteduit lentretien du dispositif concerneacute Un calcul rapide montre cependant que leacuteconomie ainsi reacutealiseacutee est loin de venir compenser les deacutepenses dues au preacutetraitement de leau On cherchera donc dans le cas dun dispositif dinfiltration agrave reacuteduire au maximum le preacutetraitement des eaux de recharge
La figure 4 donne les reacutesultatsde correacutelations statistiques eacutetablies entre linshyvestissement neacutecessaire agrave la reacutealisation dune opeacuteration dalimentation artifishycielle de nappe et le volume annuel introduit par ce moyen dans laquifegravere
FIGURE 4
INVESTISSEMENT ET VOLUME
ANNUEL INTRODUIT DANS LAQUIFERE
-Don I raquo eacuteqootionraquo claquo tfroicircfraquoraquo draquo recircccediltbullgt
2 bullbullraquo bulltpfinegrave bullraquo | 0 Fiones
V bullbullraquo apgtrtmraquo raquon tOS ttram
mdashLlaquoraquo coMcirraquotraquo poundbull corttal ioraquo obtraquoraquoraquo
t E C E N D E
H+f+ nraquowl
p a raquo t t i laquoalelaquof
bull bull bull laquo
A m bull
i bull
raquobullbullraquo
A a o
o o
lSxtnait du Document h 2028) - Anneacutee de leacutefLeacutenence 1971 -
A Forage P 3 raquolaquo Cooi o DruI
IOraquo i o lO
Vol me AIMCCcedilI tulro-Stucirct 4raquouraquo IV^utfire Inraquo)
- 92 -
Sur la figure preacuteceacutedente on peut remarquer quune installation de recharge a un coucirct dinvestissement qui en moyenne croicirct plus vite que le volume annuel introduit Pour une installation sans preacutetraitement cest linverse
- ETUDE DE LOPPORTUNITEacute EacuteCONOMIQUE DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
ARTIFICIELLE - COMPARAISON AVEC DAUTRES MEacuteTHODES DE MISE EN VALEUR
DES RESSOURCES EN EAU
Lalimentation artificielle de nappe est une opeacuteration rentable pour autant quelle soit moins coucircteuse que les autres meacutethodes de mise en valeur des ressou-ces en eau (G 51341) Il convient donc avant de choisir une meacutethode deacutetablir une comparaison de coucirct avec les autres meacutethodes (agrave condition bien sucircr que celles-ci soient techniquement reacutealisables)
Nous donnons ci-dessous quelques cas de comparaisons qui peuvent se preacutesenter
) CompcuiaLion enjQie un basi^in dinfJJjjtnaAlon et un puiAsi din^ecAion
Nous avons vu que agrave deacutebit annuel fixeacute le coucirct dinvestissement moyen dans le cas dun bassin dinfiltration est 2 agrave 3 fois plus eacuteleveacute que dans le cas dun puits dinjection Cependant le prix de revient dun m3 deau infiltreacute dans un bassin est en geacuteneacuteral un tant soit peu moins eacuteleveacute quun m3 deau injecteacute dans un puits Ceci sexplique par trois faits (6622466)
les coucircts de traitement sont reacuteduits dans le cas dune installation de recharge fonctionnant avec des bassins
lentretien des bassins est beaucoup plus aiseacute que celui des puits dinjection les frais dentretien des bassins sont donc moindres
la dureacutee de vie des ouvrages dinjection est en geacuteneacuteral beaucoup plus courte que celle des bassins Par conseacutequent lamortissement des premiers doit se faire plus rapidement que celui des seconds
Pour ecirctre compeacutetitifs vis-agrave-vis des bassins dinfiltration les puits dinjection doivent donc ecirctre conccedilus et geacutereacutes de maniegravere rigoureuse Cest pourquoi dans bien des cas on a preacutefeacutereacute malgreacute leur prix les bassins aux puits dinjection
2) CompcuiaLion entie une insitaUAation de Aechange anAAficJ-eAAcirce et une uniteacute de tnaAjtement damp4 eaux
Placcedilons nous dans le cas ougrave linstallation de recharge est un bassin Nous avons vu que par passage dans le sol leau dun bassin peut ecirctre grandement purifieacutee Ce traitement par le sol vient donc concurrencer techniquement le traitement en station
Examinons alors les eacuteleacutements de comparaison suivants (5600836)
a) implantation lespace neacutecessaire pour la construction dune uniteacute de traitement est infeacuterieur agrave celui neacutecessaire pour une recharge par bassin
b) besoin en eau dans le cas dune recharge les pertes en eau peuvent seacutelever a 40 du volume introduit
- 93 -
c) estheacutetique dans un cas comme dans lautre les installations paraicirctront inesshytheacutetiques
d) seacutecuriteacute de lexploitation dans le cas dune recharge par bassin on doit sattendre agrave des variations des deacutebits dinfiltration (colmatage fluctuations saisonniegraveres agissant sur la viscositeacute de leau) Mais la simpliciteacute des instalshylations avec bassins fait quelles sont moins exposeacutees aux pannes Pour ecirctre fiables les uniteacutes de traitement exigent pour leur part une gestion et un entretien rigoureux mis en oeuvre par un personnel qualifieacute
e) Possibiliteacute de surcharge les uniteacutes de traitement peuvent supporter jusquagrave 25 de surcharge Par contre la possibiliteacute de surcharge pour les bassins est faible En effet les bassins ont des dimensions fixeacutees et par conseacutequent ils ne peuvent recevoir plus deau quils peuvent en contenir
f) possibiliteacute dagrandissement les uniteacutes de traitement peuvent ecirctre facilement agrandies ce qui nest pas le cas pour les bassins
g) constitution de leau eacutepureacutee leau reprise apregraves infiltration dans le sol est agrave condition de respecter certaines conditions (cf 2egraveme partie de cette eacutetude) toujours claire et saine Leau traiteacutee pose souvent des problegravemes dodeur de saveur et de tempeacuterature
La comparaison eacuteconomique entre une installation de recharge par bassins et une uniteacute de traitement des eaux a souvent montreacute lagrave ougrave les conditions geacuteologiques et hydrogeacuteologiques sont favorables et le prix des terrains pas trop eacuteleveacute la rentabiliteacute de cette premiegravere meacutethode de traitement et de reacutegeacuteneacuteration des eaux
3) CompgiltxLion entte une i-nAtaAAaALon de iechaAge antAfcAcieMle et une adducJLJon deau (66025W7 ^
Placcedilons nous dans le cas ougrave linstallation de recharge est un puits dinjection
Pour ces deux installations on peut en premiegravere analyse confondre les frais de production et de pompage Si par ailleurs on neacuteglige les autres frais dexploishytation tels que lentretien la comparaison eacuteconomique entre les deux installashytions est alors rameneacutee agrave la comparaison des coucircts dinvestissement
pour les puits dinjection les coucircts dinvestissement sont composeacutes principaleshyment du coucirct du forage et du coucirct de la station de pompage
pour ladduction les coucircts dinvestissement sont reacuteduits aux coucircts de la canashylisation et des ouvrages annexes
La figure 5 donne un exemple chiffreacute dune telle comparaison pour lalimentation dune agglomeacuteration situeacutee au-dessus de la nappe souterraine de lAlbien (Reacutegion Parisienne)
Le coucirct dinvestissement pour une adduction deau eacutetant fonction de la longueur de la canalisation il apparaicirct donc quil existe une distance optimum au-delagrave de laquelle une installation de recharge est moins oneacutereuse quune adduction deau
bull bullbullbullbullraquo
- 94 -
FIGURE 5
ALIMENTATION A PARTIR DE LA NAPPE DE LALBIEN COMPARAISON AVEC UNE
SOLUTION DE TRANSPORT DEAUX DE SURFACE
exemple Lapprovisionnement en eau potable dune aggloshymeacuterat ion de 25 000 habitants dont les besoins atteishygnent laquon peacuteriode de pointe 7 000 m3jraquo peut ecirctre assureacute
soit p a r u n e adduct ion directe en premiegravere ecirclegrave-vation d eaux de surface depuis la plus proche usine de trai tement
soit par -des preacutelegravevements dans TAlbicircen effectueacutes sur place et compenseacutes pa r linjection simultaneacutee bullau niveau de la mecircme usine de Yolumes eacutequishyvalents
En premiegravere approximation l a comparaison entre ces deux solutions peut ecirctre rameneacutee agrave la comparaishyson des investissements correspondants
mdash lthuucircgt le ynetuief cas agrave une conduite de 350 mm de diamegravetre (1) soit environ 035 MFkm
(1) Coucirct moyen approximatifraquo au megravetre lineacuteaire en TOAC scmiuml-urbanicircseacutee y comprisregards ouvrages et toutes sujeacutetions r 350 F
dans le second cas agrave la reacutealisation d un doublet de forages agrave lAlbien
Forage dinjection 09011F Forage de preacutelegravevements 090Icirc1F Geacutenie Civil station de pompage et de tfeacuteferrisaticircon _ 035MF Equipements de pompage 015MF Equipements de deacutefcrrisatioR 015 MF
soit environ 2-15 MF
Comparaison des dsua solutions
Compte tenu des hypothegraveses adopteacutees la solution du doublet de forages agrave lAlbien parait la plus avanshytageuse si la longueur de ladduction directe excegravede 7 km (215035)
(Existait du Document 6602587) - Anneacutee de leacute^eacuteience 197b -
Le c a l c u l p reacuteceacuteden t e s t une s i m p l i f i c a t i o n du c a l c u l r eacute e l q u i en f a i t e s t p lu s complexe En dehors de t o u t e c o n s i d eacute r a t i o n eacuteconomique une opeacute ra t ion de recharge a r t i f i c i e l l e peut s imposer l agrave ougrave l e s r e s s o u r c e s n a t u r e l l e s d a l i m e n t a t i o n en eau s a v egrave r e n t i n s u f f i s a n t e s pour s a t i s f a i r e l e s b e s o i n s Exemple dans l e s icirc l e s ougrave l e s r e s s o u r c e s n a t u r e l l e s son t f a i b l e s e t ougrave l e p r i x du dessalement de l e a u de mer e s t souvent p r o h i b i t i f
- 95 -
U) Compcuiabbion ervUie le ^tocAage de siUAjlace et te 4tockage 4oideAAaln
Lfraquo figure 6 donne les reacutesultats dune correacutelation statistique entre le montant des investissements et le nombre de m3 deau stockeacutes par an pour un reacuteservoir de surface et un reacuteservoir souterrain
FIGURE 6
COMPARAISON DES COUTS DES STOCKAGES SUPERFICIEL ET SOUTERRAIN
1310raquo
I I
T3103
13107
TTykAT-STt 44-
rlt^r~^Trrttr
MaouM
IW3raquo 1V10raquo IVW
(ExtAaLt du Document f- 2028) - Anneacutee de ieacuteeacuteAence 1971 -
A partir de la figure preacuteceacutedente on peut donc deacuteduire que pour des volumes infeacuterieurs agrave environ 30 millions de m3 par an le stockage souterrain est plus inteacuteressant financiegraverement que le stockage de surface
bull bullbullbullbullbull
- S6 -
Par ailleurs le stockage souterrain preacutesente les avantages suivants
- disponibiliteacute de reacuteserve en cas de catastrophe stoppant les possibiliteacutes dimporshytation deau
- eacutelimination des pertes par eacutevapotranspiration
- pas de problegraveme dalgues et moins de risques de contamination
- reacuteduction des risques daffaissements dus agrave une baisse du niveau de la nappe
- possibiliteacute de traiter et de purifier leau par passage dans le sol
- 97
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- CHAPITRE V -
LES INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE DE
NAPPE DANS LE MONDE
- 101 -
Les reacuteserves deaux souterraines constituent une immense ressource En effet on estime agrave 4 millions de km3 la quantiteacute des eaux souterraines situeacutees entre la surface du sol et la profondeur de 800 m agrave titre de comparaison le volume total des lacs deau douce est denviron 120000 km3
Cette ressource en eau souterraine est par ailleurs omnipreacutesente et peut donc ecirctre mis agrave part dans quelques reacutegions du globe exploiteacutee
Dans de larges reacutegions du monde les preacutecipitations sont insuffisantes pour pouvoir couvrir les besoins en eau A titre dexemple la figure 1 donne la carte des reacutegions du globe ougrave les preacutecipitations sont insuffisants vis-agrave-vis des besoins agricoles
FIGURE 1
Waiet-dejiciency (-) and valet-surplus (+) zones in ihe vorld A water deficiency exisls if preacutecipitation supplies less ztiater than would be nrrdedjor vellutatered vrgelalian In the reverse circumslcnccs ihere is a wzter surplus
((L-xtnaJut du Document Z 49 )
En comparant la figure 1 avec la figure 2 on peut se rendre compte que les zones ougrave on constate un manque en eau agricole sont naturellement les reacutegions arides ou semi-arides mais aussi certaines reacutegions tempeacutereacutees
bull bullbullbullbullbull
FIGURE 2
o ru
(euroxpoundnalpound du WoJild Atia by Bantholomew)
- 103 -
Pour situer le rocircle de la recharge artificielle dans la gestion globale des resshysources en eau nous allons eacutetudier deux cas
- cas des zones arides et semi-arides - cas des zones tempeacutereacutees
1 ) CaS desi gonampA avide^ et somL-cuiidesi
Dans ces reacutegions lexploitation des eaux souterraines est souvent la seule solushytion dapprovisionnement en eau Aussi la recharge artificielle vise dans ces reacutegions agrave augmenter la recharge naturelle lors des rares preacutecipitations afin de limiter les pertes par eacutecoulement de surface ainsi que par eacutevapotranspiration Il est possible de faire ainsi un stockage deau dans le sol
Il faut tenir compte du fait que la majoriteacute des pays situeacutes dans les zones arides du globe sont le plus souvent des pays en voie de deacuteveloppement donc dans lesquels on doit utiliser une technologie adapteacutee aux moyens locaux
Prenons lexemple de lAfrique et plus particuliegraverement les pays du Sahel
La figure 3 situe les zones arides et semi-arides dAfrique
Les pays du Sahel sont situeacutes au nord des deacuteserts du Sahara et du Fezzan dans des zones extrecircmement arides Parmi ces pays seules lAlgeacuterie et la Libye disposhysant de revenus peacutetroliers ont un niveau deacuteducation et deacuteconomie suffisant pour pouvoir mettre en oeuvre des techniques sophistiqueacutees de mise en valeur des resshysources en eau et ainsi assurer leur expansion humaine et eacuteconomique
2) CQA desi pay-si tompeacuteAeacuteA_
Laugmentation croissante des besoins en eau combineacutee avec la deacuteteacuterioration de la qualiteacute des eaux de surface ont entraicircneacute le deacuteveloppement de lexploitation des eaux souterraines
La recharge artificielle permet dans les reacutegions tempeacutereacutees
- dune part le soutien et la restauration de nappes surexploiteacutees
- dautre part lameacutelioration de la qualiteacute des eaux de surface par passage dans le sol
Ces deux points visent donc agrave ameacuteliorer en quantiteacute et en qualiteacute les eaux consommeacutees
Afin de preacutesenter les diffeacuterentes reacutealisations dans le monde nous allons les classer en fonction de lobjectif principal viseacute par ces installations
Principalement on distingue 4 objectifs
I - Stockage deau en peacuteriode humide pour utilisation en peacuteriode segraveche I - Soutien et restauration dune nappe surexploiteacutee I -Constitution dune barriegravere hydraulique contre lintrusion deaux saleacutees (ce
point est souvent une conseacutequence du point preacuteceacutedent) V - Ameacutelioration de la qualiteacute de leau par filtration dans le sol
- 104 -
FIGURE 3
TERRES ARIDES DAFRIQUE
E
A
S
rii bull i ri
i i
_
A n d raquo
Trontliraquo im plaquoV
1000 KIUX5
WOJtoeh
lpoundicOixLUt du Document I 1021)
bull bull bull bull bull
- 105 -
- INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF
LE STOCKAGE DEAU
1 ) Liacircte de^i in^taM-atlorvi
(1
(2
(3
(4
(5
(6
(7
(8
(9
(10
(U
(12
(13
Valleacutee du Danube Roumanie - Bulgarie
Valleacutee de la LeeGrande-Bretagne
Camp Peary USA
Valleacutee de la Prut Ukraine
Wroclaw Pologne
Comteacute de Los Angeles USA
Massif de Zaghouan Tunisie
Plaine cocirctiegravere dIsraeumll
Source de Yarkon Israeumll
Dan Project Israeumll
URSS
Valleacutee de lOued Biskra Algeacuterie
Plaine de Karakoum Turkmeacuten
Ahmedabad Inde
istan URSS
(G 51341)
(F 2028)
(F 2028)
(G 51341)
(6609067)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341 F 2028)
(G 51341)
(G 6230 G 6212)
(G 51341)
(G 51341)
(Z 13312c)
2) Le tablexiu 1 donne la reacutepartition suivant le climat et le niveau de deacuteveloppeshyment des pays concerneacutesdes installations preacuteceacutedentes
TABLEAU 1
- _ -NIVEAU DE
C L l r^-C^EVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3) tableau 2
(4) (5) tableau 3
(6) tableau 4
(12) tableau 5
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
(7) (8) (9) (10) tableau 6
(11) tableau 7
(13) tableau 8
- 106 -
3) Lampi tableaux 2 agrave 8 donnent pour chaque cas particulier de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
- tableaux 2 agrave 5 reacutealisations en pays industrialiseacutes
- tableaux 6- agrave 8 reacutealisations en pays en voie de deacuteveloppement
TABLEAU 2 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
PAYS
Roumanie -Bulgarie
GBretagne
USA
1 j LOCALISATION
I 1 j Valleacutee du Danube | (voir fig 4) 1 1 j Valleacutee de la Lee
1 1 J Camp Peary 1 1
EAU
R
R
bull
1 1 | GEOLOGIE |
| 1 | Valleacutee alluviale | j (sables et graviers)j 1 1 1 l j Craie j j(voir fig 5) j 1 1 1 1 (Lentille deau dans | jeau saleacutee j
1 1
VOL
2109
AQUI
m3
DISPOSITIFS
bassins
bull puits
puits
1 ICOLMA
I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 | TRAIT
| Preacute
1 1 1 1 2 1 1 1 j Preacute 1 1
1 | PERFORMANCES r i i i i j12 millions de j m3an
1 1 | entre 45 et 20 j m3h
1 bull
1 1 1 PRIX |
1 1 i i i i i i i i icirc 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Notations
R e eau de riviegravere Preacute= preacutetraitement des eaux 2 raquo traitement secondaire des eaux
FIGURE 4
- VALLEE DUDANUBE - ROUMANIE-BULGARIE
(HODHAHIB)
m - d CALAT
MAJUk
Belgrade SEVEXraquo bull laquo bull 8L
Bucarest deg
(BULGARIE)
(Extrait du Document Ccedil 5 i47 ) bull bull bull bull bull bull
- 107 -
FIGURE 5
VALLEE DE LA LEE - GE0L0GIE-PIEZ0METRIE AVANT ET APRES ALIMENTATION
ARTIFICIELLE DURANT LA PERIODE 1954-1955
1 mite gt 1
Terrains superficiels
Eii3 Argiles de Londres
KiZij VoohvJch e t Reading beds (5mper7traquosbFe
Pampi Sables thanegravetiens
P 3 Craie
mdashmdash Njyrau piucircrorpucirclricircque en octobre 1953
(svanL DIcircirrcntattoT OftificicirccIIe) -~mdash Niveau piumlocircromstriqus maximum apregraves rnjrciian
durant la peacuteriode lS5f-19S5
Sx-Oiaugravet du Document t 2028)
TABLEAU 3 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT CONTINENTAL
i PAYS
| URSS
| Pologne
| LOCALISATION
| I | Valleacutee de la | Prut
I | Wroclaw
i
EAU
R
R
I | GEOLOGIE
iPlaine alluviale |(voir fig 6)
ISeacutediments tertiaires
I I
VOL AQUI I | DISPOSITIFS
|bassins agrave
I I I |fosseacutes et (eacutetangs
i
I |C0LMA
sable| P I I 1 |PCB 1 1
1 1 | TRAIT
I
1 | Preacute
1 1 1 | Preacute
1 1 1
PERFORMANCES
12S0OO m3jour
PRIX
Notations
H = eau de riviegravere P ~ physique C raquo chimique B = biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux
- 108 -
FIGURE 6
VALLEE DE LA PRUT
l l t 1 T
A r g i l e du miocegravene
i _ i J - i J i laquov t iuml j 100 200 300 400 500
P i s t a n e e (en megravetres) 6 0 0
lHxtrialt du Ucircocumervt Ccedil 513^1 )
TABLEAU 4 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
PAYS
USA
1 | | LOCALISATION | EAU
GEOLOGIE 1 I (VOL A8UI | DISPOSITIFS
jComte de Los I Angeles |(voir fig 7) I I
(Bassins remplis de (seacutediments mal |consolideacutes i i
gt agrave 12 10s m3
|bassins et |terrains |deacutepandage I
j COLMA | TRAIT | PERFORMANCES j PRIX
I Preacute | 60 m3s jde re-|vient [de 4 agrave |242 pou H (icirceee n3 I
Notations
R = riviegravere P = physique
Preacute = preacutetraitement
- 109 -
pound O
- H -M
a a
O gtrt bullXi rH a -H o bullraquo-gt
K 3
bull S bull 0)
-=f G rH O
ta
ta 0)
raquoltD 4-raquo bull H KJ u +gt X
d o
n o bulla
a a
ta
o bulla 6raquor4 p O
bullbullgt laquo ta a fcgtd
irvviraquo bullH ni
- 110 -
TABLEAU 5 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT ARIDE
PAYS
U R S S
1 | LOCALISATION
1 1 |P la ines de jKarakourt
l
EAU
R
1 | GEOLOGIE
1 1 JAlluvions forma-j t i o n s de l ta iumlques
1
I |VOL
1 i 1
AQUI 1 | DISPOSITIFS
| Pui t s 1 1
1 ICOLHA
1 1 1 P 1 1
1 |TRAIT
1 1 1 1 1
PERFORMANCES 1 | PRIX
1 1
Notations
R raquo riviegravere P = physique
TABLEAU 6 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT MEDITERRANEEN
1 1 I I I I 1 1 PAYS j LOCALISATION EAU j GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT j PERFORMANCES j PRIX j
1 I I 1 I I 1 1 I I i i l 1 1 1 1 1 bdquo I I
Tunisie |Massif de | R | Calcaires | | P e t i t s barrages| P | Preacute 132 10deg m3an | | Izaghouan | j (voir f i g 8) j | l l l i l j ( v o i r f i g 8) | j j | I I I I I
1 1 1 1 1 1 1 i l I I 1 1 1 1 1 I sraeuml l |P la ine c S t i egrave r e | R | Pla ine l i t t o r a l e | |Pu i t s | PB | 2 | gt 10 10deg m3an | |
| ( v o i r f i g 9) j j (vo ir f i g 9) j j I I I i l
1 1 I I 1 1 1 1 1 i l 1 1 l l l I I I s r a euml l |Source de Yarkon | R | Roches carbonateacutees |900 10deg m3 |Puits mixtes | PB | 2 |entre 500 e t 1000 |de r e - |
1 I 1 p l i s s eacute e s j j l i t 3h jvient j I I I (voir fig 10) | j l l l I001S2 | 1 I I I I l l l Ipar n3 | 1 I l 1 1 i l I I l l l I I
I s r a euml l |Dan Projet (Tel | U | Dunes de sab le s | |Bass ins |PCB | 2 |300000 m3jour |de r e - | 1 Aviv) i l i l l l l jv ient j I i l I I i 1 1 i00262 | j i l i l I I jpar m3 i 1 I I I I l l l I I
Notations
R = riviegravere U = useacutee P = physique C = chimique B = biologique 2 = secondaire
- 111 -
FIGURE 8
MASSIF CALCAIRE DE ZAGHOUAN (Tun i s i e )
fmdash bull (n 1 f F H r
f Hammamet
SOUSSE --
5gt
+gtmdash mdashmdash mdash
^-a mdash
bull bull
9 - c a l c a i r e s du j u r a s s i q u e s u p eacute r i e u r
5 e t 1 - c a l c a i r e s djj l i a s
N-O m s-o
DJSBJL r i A H N C a
ampEacuteEacuteEacuteamp5
lLxtnaJjt du Document Ccedil 513^11 bull bull bull bull bull bull
- 112 -
FIGURE 9
FORMATION AQUIFERE DE LA PLAINE COTIERE
ISRAEumlL
Echelle
Limites des collines et raquoraquogtmdash des montagnes
Canalisations nationales bull deau laquo -Source raquo Ville
Direction de 1raquoeacutecoulement ~- ~ eaux souterraines
Zone de forages dexploitation
N n
Mer Zone de PLAINE COTIERE D1ISRAEumlL - PBOFIL SCHEMATIQUE
Z Z 7 Z ^ 7 7 Z Z Z Z Z Z pound ^ g f l a nappe ^T (ampgtgt p h r eacute a t i q u e bullpoundamp
iuml i d eacute s
S c h i s t e s a rg i l eux
(extrait du Document Ccedil 513U1 ) bull bull bull bull bull
- 113 -
FIGUREacute 10
SOURCE DE YARKON ISRAEumlL
ONO
PROFIL TRANSVERSAL DE LA FORMATION DANS LES MONTS DE JUDEE
Meacute ri i terraneacute e VAVHE
Plsst
J Aquifegravere
(Pleacuteistocegravene (Gregrave
Roches
es M (Neogene Neogsh _ deg
(Schistes
Sench
CeLraquostdol
2J impermeacuteables
(Seacutenonien
raquoraquoraquobull
Eocch
(Marnes crayeuses
(Turonien-Ceacutenomanien (calcaires et dolomites
(Craies (eacuteocegravenes (semi-(impermeacuteables
Q - (Ceacutenomanien infeacuterieur 1 (Dolomites
L e s h (Creacute t aceacute i n f eacute r i e u r ( S c h i s t e s
(dxtAaUL du Document Ccedil 513^1 )
TABLEAU 7 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT SEMI-ARIDE
i r~ I I i l I I I i l I PAYS LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI| DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
i I I I lt i I i I I I I I l i i j Algeacuterie jvalleacutee de loued | R |deacutepots alluviaux | 20 agrave 30 (ameacutenagements du | P | I 510deg m3an | |
iBiskra I I 1 n6 bdquo | H t de loued I I I i l | |(voir fig 11) | | 10 m3 I I I I I 1 1 I I I I I I I I I
Notations
R = eau de riviegravere p = colmatage physique
114
FIGURE 11
VALLEE ALLUVIALE DE BISKRA (ALGERIE)
^r Meacutediterrans
Figure 11 Valleacutee a l luv ia le de Biskra
Echelle
bull M M iumllaquoklaquo
((LxtnaLt du Document Ccedil 513^1)
TABLEAU 8 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TROPICAL
l i t i i | PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS ICOLMA (TRAIT j PERFORBANCES | PRIX |
i i i l i l i i I I 3 I I Inde |Ahmedabad | R | sable (voir f i g 12) | Ipuits dans l e | PB | 1 | 4 5 10 m3jour dinves-| I I I I i 1 l i t de la j j | [ t i s se - | I l I I 1 Iriviegravere | j j jment | I l I I 1 |(voir fig 13) | j j (faible |
1 1 1 I l I I I I
Notations R = eau de riviegravere P = colmatage physique B = crvlmatagccedil hi ni odegique
1 = traitement primaire
bull bull bull bull bull bull
- 115 -
Crosraquo Stetions or tnraquo Sobormali Rivraquor Ot Ahmlaquodotgtod
Aerosi SubhojSBridnt MorScolraquo llOO O lOO 200
O _ 1 _
IO 20
Ver Scolt
SuSfiojhBridsraquo^
RraquofraquorraquofHraquo I I Riraquo to cucircc
groicircnraquod aond lil Sandvrm sill
E 3 Qov wlth raquoirt
Acraraquo Gond 8ridyraquo
J FIGURE 1 2
Sub-surface section or the Sabarmati River bed poundt Ahmedabad as seen in boring during_ the construction of road bridges across the river Data supplied by Ahmedabad Municipal Corshyporation and PWD Govt of Gujarat
FIGURE 1 3
Map of Ahmedabad city shorring locations of Municipal tubcwcll stations (open circlcs) and privatc tubcwclls (closcd circlcs) In the inset a schematic diagram or the suggested injection rcchargicircng scheme is stiown Pairs of double circlcs along the river indicnc pairs of vater supply and injection wclls
Schcmofic diogrom of tbe propoj icircd siphon rechorge schsrae for-tt)8 Ahmtdobod City
-Injection well -Cblorinofor
Ahmedobod City location pion o f tubewolU
Raferlaquoncel Roilwoy lene
mdash AbodMunlimit bull Privofetubewella 0 Mun Corpo
tubraquowlaquoij Sets orwot^r supply and injac-
AirPOrtA lonwlaquoH
(poundxtjiaJjt4 du Document Z 13312c) bull bull bull bull bull bull
- 116 -
B - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LE
SOUTIEN DUNE NAPPE DEAU SOUTERRAINE
1 ) LLite de jjz^tallatioiV4
(1
(2
(3
(4
(5
(6
(7
(8
(9
(10
(U
(12
(13
via
(15
(16
(17
(18
(19
Lettonie URSS
Lituanie URSS
Bacircle Suisse
Nappe du canton de Genegraveve Suisse
Donzegravere Mondragon France
Appoigny France
La Moulle France
Menuma Japon
Niigata Japon
Hodcgaya Japon
Wiesbaden RFA
Dortmund RFA
Haltern RFA
Hardham Grande-Bretagne
Peacuteoria USA
Valleacutee de la Durance France
Flushing Meadows USA
Fresno USA
St Croix Virgin Islands
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341 F 2028)
(6618945)
(G 51341 F 2028)
(G 51341 F 2028)
(6627873)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(6622466)
(F 2028)
(G 51341 F 2028)
(G 6230)
(6616816)
(6614931)
2) Le tab-leau cL-apie donne la reacutepartition suivant le climat et le niveau de deacuteveshyloppement des pays concerneacutes des installations preacuteceacutedentes
NB il est inteacuteressant de remarquer que toutes les installations reacutepertorieacutees ont eu lieu en pays industrialiseacutes ce qui est logique car ces pays ont des besoins en eau tregraves importants donc exploitent largement leurs reacuteserves soutershyraines
Les installations de recharge artificielle pour le soutien de nappe dans le pays en voie de deacuteveloppement ne sont quagrave leacutetat du projet qui verront certainement le jour avec laugmentation des besoins en eau de ces pays
3) LeA tableaux 9 agrave 13 donnent pour chaque cas de climat et de niveau de deacuteveloppeshyment quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
- 117 -
NIVEAU DE CLIMAT ^ P J L V E L O P P E M
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3 ) (4 ) (5 ) (6 ) (7) (8) (S) (10) (11) (12) (13) (14) ( t a b l e a u x 9 e t 9 b i s )
(15) ( t a b l e a u 10)
(16) ( t a b l e a u 11)
(17) (18) ( t a b l e a u 12)
(19) ( t a b l e a u 13)
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
TABLEAU S REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
I l I I I I I I I 1 j PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS |C0LMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX 1 1 1 1 1 I l i l i l 1 1 1 1 | URSS iLettonie | L lAlluvions e t deacutep6ts | |Bass ins 1 P-C | Preacute | 0 7 agrave 10 mjour | j | 1 |morainiques 1 | ( v o i r f i g 14) | | | | 1 1 1 1 i i i i I I I I I 1 | URSS iKaunas (Lituanie)1 R |Plaine a l l u v i a l e | |Bass ins | P | P r eacute agrave l | 2 8 agrave 005 njour | | | j i ( v o i r f i g 15) j j ( vo i r f i g 15) j j j j I l I I 1 I I I 1 1 1 I I 1 1 1 1 fi 1 | Suisse |Bacircle 1 R |Pla ine d a l luv ions | |Fosseacutes 1 P | 1 | 65 x 10 m3an |de r e -j j | | f l u v i o - g l a c i a i r e s | | (vo ir f i g 17) | j | | v i e n t j 1 i j (vo ir f i g 16) j j I I I |0 0242 1 I I I I I I I I Ipar m5 1 1
| Suisse j Canton de Genegraveve 1 R 1 Deacutepocircts morainiques j 18 10s ra3 JBassins et j P j 1 j 13 x 106 m3an jde re-| |(voir f ig 18) | | | jdrains | j j jvient 1 1 I I I I I I I j10 agrave 14 1 1 I I i l I I I Icent 1 1 I I I I l i t |suisses 1 1 I I I I 1 1 1 Ipar n3 1 1 1 i l i i 1 1 I I I 1 | France |Donzere-Mondragon| R lAlluvions f l u v i a - |105 10 m3 |Fosses d i n j e c - | P | Preacute | 8 5 m3s |charges I i I j t i l e s (vo ir f i g l 9 ) i j t ion 1 | j jd expl I I I I j j(voir f ig 20) j j j J400000F 1 1 I I I I I I I Ipar an 1 1 1 1 1 1 3 1 I 1 | France |Appoigny 1 R lAlluvions f l u v i a l e s 1180 10 m3 |Bass ins agrave s a b l e | P | Preacute |1000 m3jour | i l i i i j l v o i r f i g 21) j i j | 1 1 I I I I 1 1 1 1 France La Moulle R iCraie fissureacutee Bassins agrave sablei P 1 16IO6 m3an
(voir fig 22) (voir f ig 23) (10000 m2) J
- 118 -
FIGURE 14
PLAN DES OUVRAGES HYDRAULIQUES DE BALTEZERS REPUBLIQUE SOCIALISTE
SOVIETIQUE DE LETTONIE
(SxtnaJJ du Document Q 513^1 )
- 119 -
FIGURE 15
INSTALLATIONS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DEIGULAI REPUBLIQUE SOCIALISTE
SOVIETIQUE DE LITUANIE
Legeiuiuml
1 Puits dexploitation 2 Puits dobservation 3 Station de pompage h Bassin dinfiltration
aglQ23 ^
A VA l
tma
Gravxer
S a b l e
Y777 T e r r e g r a s s e
7 Sab le mecircleacute de t e r r e g r a s s e j
(ExtAaJut du Document Ccedil 513^1 )
bull bull bull
- 120 -
FIGURE 16
COUPE HYDROGEOLOGIQUE DU SITE DE LA HARD (MUTTENZ-BALE)
giicircpositif tjltgtfitrjtun
II l VV95m v -bull bullbullbullbull
bullbull- bullbull -yf---w ^ ltbullraquo bullbull(vs5 bullbull A--raquo-
FIGURE 17
PLAN DE LAMENAGEMENT DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE LA
NAPPE DE LA HARD (MUTTENZ-BALE)
OAcircUE Ccedily Prise en r7ytera
copy_ Station filtrante
(D_ Conduite dteu fiitrio
QFossucircn dinnltrction
_ Puits diuml repreumlso
copy Reacuteservoir deau poiumltUe et stetion de pampago
_ raquo _ l^ tajw _ J I _ 2Ttftipe
ttUTTENZ PHATTELH
leuroxtnaAgravejLi du Document h 2028)
- 121 -
FIGURE 18
PLAN DE SITUATION DE LA NAPPE DE LARVE ET DES OUVRAGES
I Fronlentx 2 Florencs 3 Corouga 4 Vmty (pont) S Veuy (uagravenraquo) 6 Trains
7 SooMnraquo dAnraquo 8 Perly 9 Sorol 10 Veyriat (Franc) il Gcitlard (F) 12 Crochu (F) 13 Veiraquo (F) bull Pulrs -J- PirKgtfnagravegtrraquo
x x
^ f Noppe deacute ^ rAilordonV x+ +
(E-xtnaiA du Document 66189^5)
Echees _ J l C T
lOOm
iroo-iVraquo SOCn-Vs
FIGURE 19
SCHEMA DE LALIMENTATION
ARTIFICIELLE A DONZERE-MONDRAGON
(ampctnaLt du Document h 2028)
m bull bull bull bull bull
- 122 -
FIGURE 20
DISPOSITIF DINJECTION
G r i l l e de f i l t r a t i o n Canal
d a l i m e n t acirc t P u i t s d i n f i l t r a t i o n
Gravier compacteacute bull-v ( 1 0 - 3 0 mm) --- -s
-~ii
Tuyau p e r f o r eacute - - iicirc TE ( D i a m egrave t r e bullbull - ^ -^ 056 m) bullbullbullbullf-_-_-|
bullAlluvions -(profondeurr 8 -18 megravetres)
^S^UMSIumlEATUi-l IMPERMEABLE
lCxtnoJJ du Document Ccedil 513^1)
123 -
FIGURE 21
NAPPE DE LA VALLEE DE LYONNE A APPOIGNY FRANCE
bulllt
Station de pompage - M
JC3 puits raquoP
Prise deau
Bac de deacutecantation
bull
laquo i
laquoiuml bullOi
Pompe de r e p r i s e
bullQtrademdashpieacutezomegravetre No
(ExtAOAgraveA du Document Ccedil 513^1)
FIGURE 22
GRAVELKES bull^IumlOUNKERQUS
bullEAU INDUSTRIELLE i l ] LAC DE BELLEVUE
LILLE
USINE DE FABRICATION DEAU POTABLE DcMOULLE
VALENClHWNHS^raquo
OOUAraquo tk^in y v
(poundxtsi(LUt du Document 6627873) bull bull bull bull
- 124 -
FIGURE 23
COUPE GEOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DAPRES BRGM
20N5 OAV5 lAOJElLE LA -1APPE DE IA CH-OE EST CAPtlVc SOUS IcircE TEfWKJraquo TEariUSH
Surface d la nap4 en mars-avril 1357
la nappa en mai 1072
TABLEAU 5 BIS REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
| PAYS | LOCALISATION | EAU j GEOLOGIE jvOL AQUI | DISPOSITIFS |COLHA jniAIT j PERFORMANCES | PRIX |
j Japon JMenuma | R JDiluvium j |Pu i t s d i n - | P-C | 2 |4 000 m3Jour j j j j t vo i r f i g 24) j j t vo i r f i g 24) j j j e c t i o n I I I i l
j Japon JNiigata 1 R JDiluvium j gt 120 10 5 m3 jPui t s d i n j e c - | P-C j 2 j20000 m3Jour jde r e - j j j t vo i r f i g 25) | j t vo i r f i g 25) j j t ion j j j jv ient j i l i l j j tvo ir f i g 2 5 ) | j j |0 02 $ j j j I I 1 1 1 1 j 1 i3 |
j Japon JHodogaya j U JDiluvium | |Pu i t s d i n j e c - j C | 2 J35 m3h j j i l j j 1 U i o n 1 I i j j i i i l j j tvo ir f i g 26)j j j j j
j RFA IWiesbaden | R JAlluvions f l u - j jflassins |P-C-B j 1 jlOO 10 6 m3an i I j i i j v i a l e s j j tvo ir f i g 27)j j j j j i l i j t v o i r f i g 27) j j j i j j j
| RFA JDortmund j R JAlluvions f l u v i a - j JBassins j P-B j Precirc jlOO 10 6 m3an jde r e - j j | j j t i l e s j j tvo ir f i g 28 ) j j j jv ient j j | | j t vo i r f i g 28) j j 1 i | |entre | j i i l i l i i i i deg gt 0 3 e t i i i i i i i i i i i 0 raquo 0 9 i 1 j I I j 1 i i |Par bull i
RFA Sables de Haltern L Sables profonds e t 108 10 s m3 Bassins Preacute 44 10 6 ngt3an (vo ir f i g 29) a l luv ions de (voir f i g 29)
1 t recouvrement [ I I I l
1 CB lHardham (Sussex) j R jSable-limoneux j |Bass ins j P j Precirc J26OO0 m3jour j j 1 1 I I I I I I I I I
Notations
Eau R raquo= eau de riviegravere U s eaux useacutees
Colmatage P raquo colmatage physique C raquo chimique B - bull bol ialt
Traitement Preacute = preacutetraitement 1 primaire 2 s secondaire
- 125 -
FIGURE 24
PROJET DINJECTION DE MENUNA JAPON
CARTE HYDROGEOLOGIQUE DE LA PLAINE DE KVANTO
Zone d a l i m e n t a t i o n des nappes c a p t i v e s
Zone de c i r c u l a t i o n des eaux douces c a p t i v e s
Zone d e a u x s o u t e r r a i n e s s e m i - c o n n eacute e s
TTTT-
200
Eaux souterraines coloreacutees du groupe de Kazusa Direction principale du courant des eaux douces souterraines
Limite infeacuterieure des deacutepocircts du plio-pleacuteistocegravene du groupe de Kazusz
Aluvions
Roches preacuteshytertiaires
PROFIL GENERALISE AB Groupe Kazusa
(Plio-pleacuteistocegravene)
(ExtnaiA du Document Ccedil 513b1) bull bullbullbullbull bull
- 126 -
FIGURE 25
PROJET DINJECTION DE NIIGATA - JAPON
C a r t e i n d i q u a n t l e m p l a c e m e n t d e s d i s p o s i t i f s d i n s e r t i o n
J D i s p o s i t i f s d i n j e c t i o n
B a s s i n de d eacute c a n t a t i o n
P r o d u i t s c h i m i q u e s p o u r l e t r a i t e shyment
^V^AJi-^r 1^^ 6 ^ e ^ e a u b r u t e
C ugrave-
i l i Vlaquo
I1III
P l a i n e c ocirc t i egrave r e Beacutegions montagneuses
(C-xJjiaUi du Document Ccedil 513U1 ) bull bull bull bull bull bull
- 127 -
FIGURE 26
INSTALLATION DINJECTION DE HODOGAYA
cp Vanne darrecirct ^
Pompe
R eacute s e r v o i r d e a u
G r a v e t t e f i l t r e compacteacute
Figure puit
JAPON
montrant la s dinjection
Tokyo zone m
struc Mo 1
eacutetrop
ture des et 2
olitaicircne
(ExtaaU du ucircocumertf Ccedil 51)^1 ) bull bull
- 128 -
FIGURE 27
POMPAGE DEAUX SOUTERRAINES ARTIFICIELLES A SCHIRSTEIN WIESBADEN
r JD
s u r l e Rhin
copy S t a t i o n de pompage copy P u i t s copy B a s s i n de d eacute c a n t a t i o n copy B a s s i n d i n f i l t r a t i o n copy Leveacutee
VALLEE DU BHIN WIESBADEM REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
lpoundxtAaJJL du Document Ccedil 57J47 )
- 129 -
FIGURE 28
INSTALLATIONS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE DORTMUND
BaBs in de d eacute c a n t a t i o n
P r eacute f i l t r e agrave g r a v i e z
mmmzm Substratum impermeacuteable
YSSSSSS Surfaccedile de la nappe phreacuteatique avant
bullbullbull 1 alimentation artificielle bull Surface de la nappe phreacuteatique apregraves lalimentation artificielle
bdquo+teacirce 1 a Lippeltx
N o t e laquobullmdash iy
Pour approvisionner les villes ~ bullgtegt G-Agrave et les industries on pompe dans la valleacutee de la Ruhr hlO millions de m-2 deau par an dont
320 millraquo de m2 dans lEnvscher 82 mill de m^ dans lu Lippe 6 millraquo de nvi dans la Vupper
et 2 millraquo de m dans la cuvette dEms
VALLEE DE LA RUHR REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
ouvrages hydrauliques
lx+ialt du Document Ccedil 513^1)
Lac artificiel
Bassin draquoinfiltra- puits de
tion pompage
Bassin dinfiltrashytion
I I
Surface pieacutezomeacutetrique avant lalimentation artificielle
Surface pieacutezomeacutetrique apregraves lalimontation artificielle
~
Sables de Haltorn
Carte de la reacutegion
DISPOSITIF DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE HALTERN
REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
Cologne (K51n)
DlaquossEicanrgt
lExtnaAJi du Document Ccedil 513^1 )
- 131 -
TABLEAU 10 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT CONTINENTAL
I PAYS j LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COIJU | TRAIT j PERFORMANCES I PRIX
T USA Peacuteoria (Illinois) R sables et graviers
(voir fig 30) Bassins agrave sable (voir fig 30)
AP Preacute JlO000 m3jour |de re-|vient 10008 FF| jpar rn3
Notations
R = eau de riviegravere P = colmatage physique A = colmatage ducirc aux algues
Preacute = preacutetraitement
FIGURE 30
PLAN ET COUPE DUN BASSIN DINFILTRATION DE PEORIA
Oacsm
mm f^-C^t
i - j laquo m r vsi bullbull bull bullgtraquo bullbullbull gt-r-mdash ~T -- -v bullbull-
JiiC^U-1 vv-------- bull t )- c bullbullsvcbullbull - bull bullbull -bullbull ^Vbullbullbull^bull^iT v^gt^7bull^^T-~----Trrbull^^-^-^-J-C^bullbullbull
Echelles United)
Arriveacutee dcui- Ijriiire
(Existait du Document t 2028)
- 132 -
TABLEAU 11 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
PAYS I I I I I I j LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AOUI | DISPOSITIFS j COLHA
1 1 1 TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
Valleacutee de la Durance (Voir fig 31)
R Alluvions fluvia- gt 800 10 m3 Puits dinjec- P tiles tion
(voir fig 31)
830 1s
I
Notations
R raquo riviegravere P = colmatage physique 1 = traitement primaire
TABLEAU 12 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT ARIDE
| PAYS
USA
| USA
1 | LOCALISATION
Flushing Meadows
1 1
JFresno |(voir fig 33) 1 1 1
EAU
bull
R
1 | GEOLOGIE
Sable grossier et graviers
1
|Alluvions reacutecen-jtes dorigine |granitique 1 1
1 | VOL
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
AQUI 1 | DISPOSITIFS
Bassins (voir fig
1
|Bassins 1 1 1 1
32)
1 |COLMA
PB
1 1 1 1 1 P 1 1 1 1
1 |TRAIT
gt 1 1 | 1 | Preacute 1 1 1 1
1 | PERFORMANCES
35 m3s
1 1
|15 10 m3an 1 1 1 1
1 1 | PRIX j
1 1 1 1 de re- j vient 000432 jpar m3 j
1 i |de re- | jvient j |00142 | jpar m3 | 1 1
Notations
R laquo eau de riviegravere U = eaux useacutees
P =raquo colmatage physique B = colmatage biologique
2 raquo traitement secondaire Preacute = preacutetraitement
bullbullbullbullbulllt
- 133 -
FIGURE 31
BASSE VALLEE DE LA DURANCE - FRANCE
TARASCON
Limi t e s de l a p a r t i e c a p t i v e de l a format ion a q u i f egrave r e ( sous des d eacute p ocirc t s a r g i l e u x s u p e r f i c i e l s )
I n s t a l l a t i o n s d i n j e c t i o n ~^mdash P r o f i l eacute t u d i eacute
ipoundxtncuit du Document Ccedil 513^1 ) bull bull bull bull bull bull
- 134 -
FIGURE 32 SCHEMA DU PROJET DE FLUSHING MEADOWS ^-x
R eacute g u l a t e u r d e p r e s s i o n
A l i m e n t a t i o n
Canal dameneacutee Digue
Bassin V T
IOI JŒ JLIumlL
=r~w5i bd alt
bull
Puits Ndeg bull 1
50
bull -ltgt
bullbull 3-4
5-6
100 megravetres
I
B _
3=
Tuyau de drainage
J^ Puits Est
Puits
FIGURE 32 BIS SYSTEME DES BASSINS DINFILTRATION SUR CHAQUE COTE DU LIT DE LA RIVIERE ET DES PUITS AU CENTRE POUR POMPER LEAU REGENEREE
Lit de la rivi egravere
horizon imperxeacuteable
(poundXpoundACLUgraveL4 du Document Ccedil 6230) bull bull bull bull
- 135 -
FIGURE 33
ZONAL RESPONSE IN WATER TABLE HYDRAULIC HEAD AND WATER QUALITY
AROUND THE CITY OF FRESNO CALIFORNIE
(poundxtnltzijt du Document 6616816)
TABLEAU 13 REALISATION EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TROPICAL
i PAYS
USA
i | LOCALISATION |
St Croix (Virgin Islond)
Notations
EAU
U
| GEOLOGIE
Alluvions (voir fig 33 Bis
1
VOL AQUI DISPOSITIFS
Bassins (voir fig
33 Bis)
1 ICOLMA
1 1 PB
1 1 1
1 | TRAIT
1 1
1 1 1 1
PERFORMANCES
38000 n3jour
1 1 1 PRIX |
[de re- [ vient 05602 [par m3
U = eaux useacutees
P = colmatage physique 8 = colmatage biologique
1 = traitement primaire
- 136 -
FIGURE 33 BIS
GEOLOGY OF THE GOLDEN AND NEGRO BAY RECHARGE SITES
i ^ mdash E i f t t a N laquo y o Bay gt ^ bullbull bull Esurraquo Goldltn Grcraquoraquo bull gt
rtorironiai ugraveiitanc ifti
(poundxtialt du Document 661^931 )
bull bull bull bull bull bull
- 137 -
- INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LA
CONSTITUTION DUNE BARRIEgraveRE HYDRAULIQUE CONTRE LINTRUSION
DEAUX SALEacuteES
1 ) L-Lite deA inAtaHaiJonA
(1
(2
(3
(4
(51
(6
(7
(8
(9
(10]
(11
(12)
Long Island USA
Zandvoort Pays-Bas
Tokushima Japon
Water Factory 21 USA
Palo Alto USA
Burdekin Australie
Kalauoo Hawaiuml USA
Dashte Naz Iran
Tanger Maroc
Telbaulba Tunisie
Sebikotane Seacuteneacutegal
Bas Togo Togo
(F 2028 G 51341 G 17874)
(F 2028 G 51341)
(G 51341)
(G 6212 5603546)
(G 6212)
(F 40332 G 51341)
(G 51341)
(Ground Water Ja-Fe 1977)
(F 2028 G 51341 6600101)
(G 6757)
(G 51341 5600835)
(G 51341)
2) Le tabMeau cL-apieA donne la r eacutepar t i t ion des i n s t a l l a t i ons preacuteceacutedentes suivant l e climat et l e niveau de deacuteveloppement des pays concerneacutes
3) LeA tabteaux 1b agrave 19 donnent pour chaque cas p a r t i c u l i e r de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques carac teacuter is t iques des i n s t a l l a t i o n s correspondantes
Tableaux 14 agrave 16 r eacutea l i s a t ions en pays indus t r i a l i seacute s
Tableaux 17 agrave 19 r eacutea l i sa t ions en pays en voie de deacuteveloppement
- 138 -
- ______^ NIVEAU DE CLIMAT -^CEVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2 ) (3 ) t a b l e a u 14
(4 ) (5 ) t a b l e a u 15
(6) (7) t a b l e a u 16
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
(8) t a b l e a u 17)
(9 ) (10) t a b l e a u 18
(11) (12) t a b l e a u 19
TABLEAU 14 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
C I I I I I I I I I I PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLHA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
1 1 I I I I I 1 1 1 I I I I I I I I I | USA | Bay Park | U |Sable a r g i l e | gt 1200 10 9 m3|Puits d i n j e c - | PCB | 3 |13 agrave 25 1s | | | | Long Is land j | sab le argi leux j | t i o n I I I 1 | | (voir f i g 34) | | ( v o i r f i g 35) | | I I I I I
| Pays-Bas | Zandvoort j R |Plaine l i t t o r a l e | ) 4 5 10 9 m3 jcanaux e t j P j Preacute j 70 10 m3an jde r e -| j | | e t dune | jbass ins | | j | v i en t | | | j (vo ir f i g 36) j j fvo ir f i g 36) j j j |0 245
1 I I I I I I I lFFn3 1 1 1 1 II 1 1 1 II 1 1 1 1 1 1 1
Japon | Tokushima | R |Plaine l i t t o r a l e | |Pu i t s d i n j e c - | P | 2 | 20-25 n3heure | j (vo ir f i g 37) j jdiluvium | j t ion I I I 1 | | |(voir fig 37) | | I I I 1 1 I I I I I I I 1 Notations
R = eaux de riviegravere U = eaux useacutees
P = colmatage physique C = colmatage chimique B = colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux 2 = traitement secondaire 3 = traitement tertiaire
- 139 -
FIGURE 34
LOCATION OF THE BAY ARTIFICIAL-RECHARGE SITE
(C-xtnaAJL du Document Ccedil 5211 )
FIGURE 35
Nord Sud Atlantioue
A r g i l e
^Zdia^) cfe fBe c 0
G r a v i e r
Sable argile sable argileux et limon S a b l e
Roche c o n s o l i d eacute e
lCxtaaJJ- du Document Ccedil 513^1 )
- 140 -
FIGURE 36
NI
n
Limite de la zone s captage
Limite des dunes
i
gt
Mer du Nord Dunes Polder du Lac de Haarlem
urbe ^^y-Lentilles Sables du plexs^ - T tocene ^ ^^aargile
---bullbullbullbull bull-bull-bullbullbullbull ejjgt---gt ltamp ltbull bull v- bullbullbullbull
gt--gtV^
^ampm$^amp^3^amp$^
ZANDV00RT PAYS-BAS
(CxtAaU du Document Ccedil 513^D bull bull bull bull bull
- 141 -
FIGURE 37
Aff l eu remen t s du s u b s t r a t r ocheux
_ _ p r o f o n d e u r du s o c l e rocheux ~ ( c o u r b e de n iveau ) 1ampampampVJ-~- Teneur en Ci s u p eacute r i e u r e agrave
bull Fo rage
copy P u i t s d i n j e c t i o n
TAKASE Deacutepocircts argileux superficiels HATSUMO
icirc l e r
PROJET DINJECTION DE TOKUSHIMA JAPON
fts^ k=eacutepoundagrave amp ^
Tokushima (sur Shikoku)
(6x-tzltzlt du Document Ccedil 513U1 )
- 142 -
FIGURE 38
ORANGE COUNTY CALIFORNIE
bullv KCCU CQ
5Au BtewAepiuo co
raquo _
eiVcZ^iPE- co
0
PIE60 1 l [ IMPERIAL CO i
_ 1 -T-
A i
(CxtacuJ du Document 56035^6)
TABLEAU 15 REALISATIONS EH PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
r 1 i PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE
1 1 1 1 1 1 |VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
Water Factory 21 U Deacutepocircts marins et Californie continentaux mal (voir fig 38) consolideacutes
Puits dinjecj PB 3
(voir fig39)
066 IJI33
USA Palo Alto (voir f ig 40)
U Sables et jgraviers
I Puits dinjecj PB 6 1s
|(voir fig40)| I I
Notations
U = eaux useacutees
colmatage physique colmatage biologique
3 = traitement tertiaire
bull bull bull bull i
- 143 -
FIGURE 39
FLOW SCHEMATIC AND SAMPLING LOCATIONS FOR WATER FACTORY 21
LIQUID PROCES3IWG
C H E M C A L K I T R O S c N RECARSON-I __ _ icirc ACTIVATES bullDiSlNFECIiCV amp j CLARIFICATION j REMCVAL ATCN [ FILTr^siO^I CARBON 0poundMIKERASJZpound7Gricirc
t t fAOSQPPTiCtt
CAP80H 70 HIcircUSr
bull lt
lJCCTtOlaquolaquo wCLLS
bull laquo C Y C L E
PUMraquoS
S0L1DS HANOLING INJECTIONraquo SYSTEM
bull bull bull bull bull bull
- 144 -
FIGURE 40
PLAN 0F GROUNDWATER RECHARGE FACILITY IN THE PALO ALTO BAYLANDS
msmm FRAgraveSCISCOcircI
0 u
El 6k
PALO ALTO
copy
-e-o
LEGEND
EXTRACTION WELL
INJECTION WELL
MONITOft WELL
lpoundyLtnaLt du Document Q 6212)
- 145 -
TABLEAU 16 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TROPICAL
1 f~^ 1 1 1 1 PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |THAIT j PERFORMANCES | PRIX
Australie Delta du Burdekin Delta avec 345 109 m3 Trancheacutees agrave Preacute (voir fig 41)
-h i
JKalauao Hawaiuml
deacutepocircts alluviaux
I I I I
sable (voir fig41
I Bta2) I H
40 agrave 100 106
m3an des in-vestis-jsements 2 106$
USA jcocircne volcanique 4800 10 in3 Retenue deau (basalte) (voir fig43) (voir fig 43)
120000 m3jour
Notations
R = eaux de riviegravere
P w colmatage physique
Preacute = preacutetraitement
FIGURE 41
CARTE GENERALE
bull Ui KlaquoraquokM
(ExtzaLt du Document Q 513^1 )
- 146 -
FIGURE 42
LOCALITIES OF RECHARGE TRENCHES IN BURDEKIN DELTA
FIGURE 43
TYPICAL CROSS SECTION OF A TRENCH
IpoundxtnaAgraveJbi du Document h U0332)
- 147 -
FIGURE 44
COUPE SCHEMATIQUE MONTRANT LES SOURCES DEAU DE HONOLULU
P u i t s d e K a l a u a o H a w a i i E t a t s - U n i s d A m eacute r i n u e
E c h e l l e
-2snmdash P r eacute c i p i t a t i o n (rrr)
- laquo laquo - - L i g n e s d e n i v e a u p i eacute z o m eacute t r i q u e ( c m )
(SxiAaJJ du Document Ccedil 513^1 )
- 148 -
TABLEAU 17 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TEMPERE
1 PAYS | LOCALISATION
j r
GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COLHA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
Iran iDashte Naz | N |Sables | jtvoir f ig 45) bull j jtvoir f ig 46) j
I I I I
|Puits din- j jjection j |(voir f ig 47) |
|200 1s I I
N = eau de nappe
FIGURE 45
DASHTE-NAZ FARM AREA
V--
I R A Q
S A U 0 1 A R A 8 I A
MIOOLE EAST AREA
(poundxpoundnaUt4 de VattLcAe do OS W-LLLLaniA pcuiu darvi Qiound Wateji Qa-Fe 1977)
- 149 -
FIGURE 47
CROSS SECTION OF TYPICAL INJECTION WELL
FIGURE 46
RELATION BETWE FRESH AND SALINATED
AQUIFERS IN DASHTE-NAZ
CAS-OH I f A
-bull C -r- ~ - = S ^ trade j f - iuml x bull bull 0 L
_ _ - ^ Fgtistoi cdHgtjkta wi(raquo gtlaquo-raquoai
fx-6iltxiXltJ de VantXcle de pound)poundbull WLilLami paMu dan Ccediliound Wateji Ccedila-Fe 1977 )
bull bull bull bull bull bull
- 1 5 0 -
CARTE GEOLOGIQUE DU CHARF-EL-AKAB
Echelle - ltm
QUATERNAIRE
Allumions
1 I Sable Je couverture
~gt---iuml 1 Sable de phje
1degdegdeg1 Gregraves marin
ANTEQUATERNAIRE
- j Gregraves lortonhn
bullpound3 Gregraves 1 vmucirc Arjiitesj
F-^- Marnes eacuteocegravenes
ugravediens
Mcrres schisteuses secircnonicircennss
bullif- ocircondacss dexploitation t Fesseacutes dabsorption
copy Pieacutezomtlrts G Diachse dinjection
evccedilraquo V^=gt-iuml
EXHAURE ET REALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE LA NAPPE DE
CHARF-EL-AKAB (TANGER)
SCHEMA DE PRINCIPE
(poundxJyiaUA du Document 6600101 ) bullbullbullbullbullbull
- 151
TABLEAU 16 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT MEDITERRANEEN
1 | PAYS
1 1 1 Maroc 1 1 1 1 1 Tunisie 1 1
1 | LOCALISATION
1 1 |Tanger 1 1 |Telboulba 1 1
1 | EAU
1 B 1 1 I 1 1 F 1 1
1 1 | GEOLOGIE | VOL
I 1 1 1 s ICuvette littorale|6 10 Iseacutedimentaire | |(voir fig 48) | | 1 i |Sables fins avec | (couches dargile | i i
AQUI
m3
1 1 | DISPOSITIFS |
1 1 1 |Fosses din- | Ifiltration | |(voir fig48)|
| i 1 i |Pults din- | Ijection | 1 1
COLMA
P
P
1 | TRAIT
I 1 1 1 1 1
1 1-2 1 1
1 | PERFORMANCES
I
1 |106 m3an 1 1 1 1 -|05 10deg ngt3an 1 1
1 1 1 PRIX | 1 1 t 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1
Notations R = eau de riviegravere
P = colmatage physique
1 = traitement primaire 2 = traitement secondaire
TABLEAU 19 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TROPICAL
1 1 1 1 | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COLMA |TRAIT PAYS | LOCALISATION | EAU GEOLOGIE PERFORMANCES | PRIX
Seacuteneacutegal | Sebikotane IRoches carbona- 6010 m3 jRetenue |teacutees karstiques | j(voir fig4SIuml| |(voir fig 49) j | |
+ -+- 4-I
1depandage j
34 10 n3an
Togo Bassin du Bas Togo
Sables dunaires (voir fig SO)
gt 1 4 1 0 S m3 jTerrains 5 6 10 m3an
Notation
R = Eau de r i v i egrave r e
- 152 -
FIGURE 49
ECORCHE DU COMPARTIMENT DE SEBIKOTANE
ECORCHE DU COMPARTIMENT
DE SEBIKOTANE
Rosine infeacuterieur supposa en levraquoJ
i JIumlAMirretir
F N Cad m rcreujf
i rjJ 5AAV t 7srracirces
iKf[^|rT bull | ^T7^WL T Icirc j-r-- r- i - F
jt|l-k bull i T i ^ ^ J iiuml S t e k y X MaUr Guey
(poundxtaU du Document 5600835)
- 153 -
FIGURE 50
PLAINES LITTORALES DU TOGO
Limi te des p eacute n eacute t r a t i o n s UJJJplusmn-LLL d e a u s d e mer ^o
tf C o u r b e s de n i v e a u de l a pound I iuml m i t e iuml h f eacute r i e u r e de l a q u i - ^ bull bull
f egrave r e du c o n t i n e n t a l t e r m i n a l v
E a u de ui(
Oceacutean o
P r o f i l
C o n t i n e n t a l t e r m i n a l
( ^S ta t ion de pompage) T a b l i g b o
Eaux
S-ogt6 W ^
(poundxfrialpound du Document Ccedil 513^1) bull bull bull bull
- 154 -
D - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF
LEacutePURATION NATURELLE DES EAUX PAR PASSAGE DANS LE SOL
1 ) Lutte deA inAtaLlampLLorvi
(1) Bertrange France
(2) Blagnac France
(3) Dangeacute - St Romain France
(4) Ginasservis France
(5) Nancy France
(6) Croissy France
(7) Karlskoga Suegravede
(8) Goteborg Suegravede
(S) Port Leucate France
(10) Boulder USA
(G 2264 bis)
(G 2264 bis)
(G 2264 bis)
(5605250)
(F 2028)
(G 51341 G 3663)
(G 51341 F 2028)
(G 51341 F 2028)
(G 7221)
(G 1681519)
2) Le tabZeau cx-de440uA donne la reacutepartition des installations preacuteceacutedentes suivant le climat et le niveau de deacuteveloppement des pays concerneacutes
mdashbullmdash-___ NIVEAU DE CLIMAT -^DEVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) Tableaux 20 et 20 bis
(S) Tableau 21
(10) Tableau 22
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
bullbullbullbullbullbull
- 155 -
NB Toutes les installations reacutepertorieacutees ont eacuteteacute construites dans des pays industrialiseacutes Ceci montre bien que face dune part agrave laugmentation des besoins en eau et face dautre partagrave limportance de la quantiteacute deaux useacutees rejeteacutees lalimentation artificielle apparait comme eacutetant un moyen de gestion bien approprieacute
N
3) LampA tableaux 20 agrave 22 donnent pour chaque cas particulier de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
TABLEAU 20 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
| PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE j VOL AQUI j DISPOSITIFS | COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
France Bertrange R Alluvions gros- bullBassins agrave PB Preacute 800 m3jour bull 1siegraveres bull bullsable j j Jenviron j
(sables et gra- i itvoir fig51)
1 I I vieuro r s) | i 1 1 I 1
j France 1 Blagnac 1 R JAlluvions gros- | iBassins agrave j PB j Preacute |800 m3jour j | 1 1 Isiegraveres 1 Isable | j lenviron i j j I ((sables et gra- | |(voir figbllj j j j 1 1 I I viers) 1 1 I I I I
France Dangeacute Saint R Alluvions gros- Bassirs agrave PB Preacute 800 n3jour
Romain siegraveres isable [ [environ
(sables et gra- (voir fig51)
r 1 v i e r s ) bull I
j France | Ginasservis j U | 1 |Lagune j PB | 3 |50 m3heure j 1 I (Var) | | 1 Kvoir fig52)| | j |
France Nancy R Alluvions bull Bassins p Preacute 100000 m3j
(voir fig53)
| France j Croissy j R |Craie fissureacutee | |Bassins j PB j 1 |3010 m3an jde revient
| | (voir fig 54) | |sous alluvions | |(voir fig55lj | j |0062 par
1 1 1 |(voir fig54) | | I I I I m3
j | I l 1 9 1 I j I i Suegravede Karlskogo R Alluvions (sables 2 10 m3 Bassins agrave 1 15000 mSjour
(voir fig 56) [et graviers) [ [sable [ [ J J
(voir fig 56) (voir fig56)] j
Notations
R = eaux de riviegravere
U = eaux useacutees
P = colmatage physique
B ~ colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux 1 = traitement primaire 3 = traitement tertiaire
bullbullbullbullbullbull
- 156 -
FIGURE 51
Pt eacute iome t r cm
4 3
4 2 Stiagravettrotum de cateotres marneux tm peu permtobtn ^ -IMPLANTATION -
EcheteViOOO
SP I I I I I I I I I t I rr BOMilt 4raquoJtrotlaquoii
1gtIuml I I M J I I I M I A B
bull Fore 9 bull tf rlaquopi i
laquoraquooo l _ 1 2 0 O
J-raquoraquo
lLxtnaiA du Document Ccedil 226k b-Li)
FIG-52
T iu i teumlu ien t d eacutepuiut iou degraves fcJUii Utgteacutees Urbaines
en vus de Leur recyclage pour la consommation
Scheacutema deprincipe de l installation pilote de GINASSERV1S
ChXraquot olaquoJraquolaquolraquoraquo Otcf lntr iictgtpiraquolraquoraquo
v bull T R A I T E M E N T PRIMAIRE laquot SECONDAIRE
TRAI1EHENT TERTIAIRE
ur
raquo ^ ^ ~ i
C3 J ya amdashraquo f
^ mdash - feu eraquor gtbull bull bull bull bull bull
LACUNE dlaquo r i mj action
(poundxUaU du Document 5605250
- 157 -
FIGURE 53
SCHEMAS EN PLAN ET EN COUPE DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE DE LA NAPPE
DE LA MOSELLE A MESSEIN (NANCY)
MoseUe
vers trai
Barrage
25-3 Om | 25-30trade
gt^ |2a3nraquo
f Galerie L J captante
77777777-7777777 Subslratum impermeacuteable
(LxJjiaAgraveJ du Document h 2028)
FIGURE 54
NAPPE SOUTERRAINE DE LA VALLEE DE LA SEINE A CROISSY (FRANCE)
S e i n e Deacutecanteurs
U
P r i s e d eau
F i l t r e s agrave s a b l e
B a s s i n S t a t x o n r _ V e r s l e d m f i l - de _ reseau de t r a t x o n pompage l - d i e t r - i -
1 bution
Craie f i s s u r eacute e
(ExtAcujt du Document Q 513^1 )
- 158 -
FIGURE 55
Usine du PECQ
Prise deau de CROISSY
Chatou 9
bull bull lt - - bull lt iuml gt
FORAGES SLEE bull FORAGES fslJFTl
coupe des terrains suivant A B
a Meuliegraveres e Calcaire grossier b Sables du Stampien f Argiles et sables du Sparnacien c Gases vertes du Sarncisien g Craie blanche Seacutenonienne d Marnes et caillasses h Sables et graviers
(6xtAalt du Document Ccedil 3663)
- 159 -
RESERVOIR DEAU SOUTERRAINE DE KARLSKOGA SUEDE
Carte de l a reacuteg ion
bull w
(ExtnaLt du Document Ccedil 513^1 )
FIGURE 56
SCHEMA DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE A KARLSKOGA
(Extnatt du Document t 2028)
- 160 -
TABLEAU 20 BIS INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
1 1 I LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI
1 1 1 r~ DISPOSITIFS | COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PI
PAYS
Suegravede | Goteborg I I
R |AlIuvlons (sables | jet graviers) | j(voir fig 57) |
Bassins | (voir fig 57) j
| 1 |12000 m3jour I I
Notations
R = eaux de riviegravere
1 = traitement primaire
FIGURE 57
SCHEMA DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE A GOTEBORG
Bass in d raquo i n j e c t i o n
Nivlaquo p i eacute z on eacute triccedilju^
v v v V
vSocle cristallin
n M bull
(Cxtnaijt du Document Q 513^1 )
bull
NW Echelle horizontale 1500
PZ5
488 529
590 622-6 28
249-250 HV
360-364-k
482-484
Golel dorgile humifecircre 03cm + golels oxydes
602
690
775-784 810
Lentille dorgile humifecircre 02cm ggft
l ^ g S S J Forte dodeur H2 S 75 926 944
10-1018
1086 bull
1168-12-
1540 L-J
w
Argile humifecircre sableuse
Argile sableuse humifecircre oxydotion ferrique 10
Argile sableuse humifecircre
Deacutebris de- vecircgeacutetoux 10 Traces oxydation 1
Sable tourbeux Deacutebris de bois Soble fin tourbeux
Sable fin tourbeux
Amas de soble argileux humifecircre Soble partiellement tourbeux
054 bullbullbull 089-071
240
354-360
425-428
517
610
9 936
arc
515
Lentille dorgile tourbeuse 1cm Toches doxyde ferrique
Golel dorgile sableuse
Galets dargile sableuse brun-rouge 01 cm Toches humifegraveres Bois en deacutecomposition Soble ovec oxyde ferrique 20 Soble humifecircre H2S Soble humifecircre ovec racines
LEacuteGENDE
] Soble grossier moyen
Soble fin
FIGURE 59 PORT LEUCATE
PLAN DE SITUATION DE LA DUNE DE LA CORREGE
Echelle M 15 000
bullbullbullv Zoneeacutequipeacutee pour l i r r i g a t i o n acirc p a r t i r des ef f luents en 1980
Zone basse planteacutee (+ 2 NGF)
Conduite 0 400
Bassins d i n f i l t r a t ( 1981)
Zone haute non anteacutee (+7NG
M E R bullbull M E D I T E R R A N E E
- 163 -
TABLEAU 21 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
j VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX PAYS LOCALISATION EAU j GEOLOGIE
] 1 h Port Leucate U Dunes cStiegraveres
(voir fig 58) Bassins din- PB filtration (voir fig 59)
Preacute 1500 m3Jour
Notations
U = eaux useacutees P = colmatage physique B = colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux
TABLEAU 22 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT SEMI-ARIDE
i 1 r | LOCALISATION | EAU |
PAYS GEOLOGIE VOL AQUI 1 1 1
DISPOSITIFS ICOLMA |TRAIT | PERFORMANCES
1 1mdash4 PRIX
SA Boulder (Colorado)
I bdquo I U jAlluvions (sables et graviers)
Bassins din- j PB filtration
I entre 50000 e t ( f ig 60 ) 200000 m3an
Notations
U = eaux useacutees P = colmatage physique B = colmatage biologique 2 raquo traitement secondaire
bullbullbullbullbullraquo
FIGURE 60
SCHEMATIC 0F BOULDER WASTEWATER TREATMENT PLANT
M
Flow Prlmagravery Diversion Clarifiers
Iteadworks Oox
r L
Trfckling Ti t ters
Secondary Clarifiers Chlori nation
City Collection
System
V
Grit to Land Disposai
Site
Kl
bulla
o a v
Infiltration-Percolation Basins
1 mdash lt To Land
~ Disposai Site
Sludge Vacuum Holding Filters Tanks
(ExtnaU du Document Q 1681519)
- 165 -
L I S T E B I B L I O G R A P H I Q U E
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Plaquette de preacutesentation de linstallation de recharge artificielle de Croissy SLEE sd 16 pages
G 51341 Emmagasinement souterrain des eaux et recharge artificielle Ressources NaturellesSeacuterie Eau ONU ndeg2 1977 307 pages
bullbullbullbullbullbull
- 166 -
G 6094
G 6212
G 6230
G 7221
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bull bull bull t
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C O N C L U S I O N
- 171 -
La consommation croissante deau dans tous les paus conduit parfois agrave une surexshyploitation des ressources naturelles le manque deau dans certains paus en deacuteveloppement et la po-Llution de leau dans les paus Industrialiseacutes ont fait que les aestlonnaLnes de leau ont eacutetudieacute toutes les possibiliteacutes de conserver leau quantitativement et qualitativement
Lalimentation artificielle des nappes paiait ecirctie une solution judicieuse agrave ces problegravemes de ressource en eau
Tout au long de cette eacutetude on a miA en eacutevidence les questions techniques et eacuteconomiques
meacutethodes dinflltratlon qualiteacute de leau agrave infecter colmatage de la one dinfiltration coucirct des tiavaux coucirct dexploitation
De nombreux exemples pais tant dans les paus deacuteveloppeacutes que dans les paus du tiers monde aussi bien en climat humide quen gone aiide ou senti aride ont permis de mettre en eacutevidence les avantages et les inconveacutenients de cette techshynique Un bilan eacuteconomique montre que dans de nombreux cas la reacuteallmentatlon artificielle des nappes peut ecirctre consideacutereacutee comme un dispositif efficace dans la gestion de leau dun paus
Cette synthegravese montre aussi le soin quil faut apporter aux eacutetudes preacutealables pour ne pas se heurter agrave de giaves pnoblemes en cours dexploitation
Un autre enseignement tireacute de la lecture des documents est le fait que chaque cas est unique leacutetude dexemples similaires est eacutevidemment Importante mais elle ne leacutesoud pas tous les problegravemes 31 faut en particulier une eacutetude hudiogeacuteologishyque seacuterieuse de la jone
Laction eacutepuratrlce des sols ameacuteliore grandement la qualiteacute de leau ma-ls ce nest pas une seacutecuriteacute suffisante et dans le cas de lutilisation dune eau infiltreacutee pour la consommation animale ou humaine il est neacutecessaire de proceacuteder agrave des controcircles et eacuteventuellement agrave des traitements
La reacutealimentation des nappes permet laugmentation de la quantiteacute deau disponible et en ameacuteliore souvent la qualiteacute cest donc un proceacutedeacute inteacuteressant pour les ones arides et seml arides car leacutevaporatlon Intervient moins que pour un reacuteservoLr deau agrave ciel ouvert 01 est aussi avantageux pour les paus deacutevelopshypeacutes puisquil permet de deacutevelopper la ressource en eau tout en assurant une certaine eacutepuration des eaux brutes ou useacutees que lon infiltre
- s -
Face aux beAoinA en eau AWXA ceAAe gAandlAAanlA -Le concept de rechange antljtl-clelie deA napper yiouteMAatneyi appanalt comme eacutetant un mouen epoundpoundtcace deacutetabliA une meLlieune gestion deA sieAAOUAceA en eau
poundn ejLfcet te objectlpoundA viseacuteA pan une rechange antifciclette de nappe peuvent ecirctie mioLtipleA
- neAtaunation dune nappe Ausiexplotteacutee - Atockage deau en vue dune utiliAotlon ulteacuterieure - eacutepuration naturelle de eaux uAeacuteeA pan te AOI - barriegravere hudnaullque contre ta pnogreAAion deA eaux AaleacuteeA notamment dorigine
marine en exploitation cocirctlegravere - reacutegularisation thermique deA eaux dun circuit de repioidlAAement - Atockage deacutenergie AOUA fLonme deau chaude
Remanque teA deux dernier A pointA fLalAont intervenir teA capaclteacuteA thermlqueA du AOI (diffjjAlon emmagaAinement) ne Aont poA tralteacuteA danA cette eacutetude
poundn contnecaAAant te deacuteficit en eau dorigine Aouternalne ta recharge anttfl-cteLie apporte teA beacuteneacutefices Aulvants
- mise en valeur deA tenjteA pan augmentation deA disponlbLLiteacuteA en eau (notamment pendant teA peacuteriodes de AeacutecheAeAAe en payA Aeml-arlde et aride)
- maintien de ta vte veacutegeacutetate agrave ta Aurface du Aot en Aoutenant te ntveau de ta nappe - expanAlon humaine et industrielle de reacutegion jusqu atonA geacuteneacuteeA pan te manque
deau
LeA dispoAltlfA de recharge artificielle Aont principalement de deux tupes
infiltration danA deA baAAJnA ou eacutepandage Auperflclei teau pencole agrave tnaverA ta jone non Aatunee du Aot avant datteindre ta nappe Cette technique peut Ae pratiquer preAque AOUA touA teA ctimatA agrave condition cependant que cetul-cl ne Aolt paA agrave pluviomeacutetrie tnop eacuteleveacutee et dautant mieux A le climat eAt anlde ou Aeml-anide fan allteunA le AOI doiX avoir ceAtalneA caracteacuteristiques que nouA pneacuteclAeAonA
Lavantage pnlnclpal deA baAAins eAt de pouvoln recevoir deA eaux quasi-brutes en effet pan paAAoge danA le AOI teA eaux de nechange Aubi-AAent une eacutepuration naturelAgravee pratiquement totale
On^ection danA deA puitA leau eAt directement ameneacutee au niveau de ta nappe Ce pnoceacutedeacute eAt notamment utiAgravelseacute lonAqu il exlAte une couche impenmeacuteabte entre la Aurface du AOI et la nappe Laction eacutepwiatAlce du AOI Intervenant peu poui leA eaux dinfection le tnaltement de ceileA-ct doit ecirctre pliiA eacutelaboreacute que danA le CŒA de baAAinA
Le choix dun pnoceacutedeacute deacutepend de plusleiuiA paramegravetres dont leA pnlnclpaux Aont donc
- leA caracteacuterlAtlques hgdrogeacuteologiques du AOI - la qualiteacute deA eaux de nechange et leun compatibiliteacute vis-agrave-vis deA eaux natlveA
du gisement
bull bull bull bull bull bull
- 10 -
poundnpji ta zieacuteuA^lte dune opeacuteration de iechange eAt dAgraveJiectement Jjee au pheacutenomegravene de co-Lmatage qui tend agrave pietneA linpJJytation de -Leau de lechajige danA teA baAA-inA ou teA puLtA LeA oiLgineA du pheacutenomegravene de coMnatage Aont ta OUAAAgrave dAveA4est phuAiqueA chirniqueA bLoiogAjQjjeA NOUA LampnonA un LnventaJuie desi lemegravedeA contsie -Le colmatage malA -il jLaut deacutejagrave AOutigneA que chaque opeacuteration de Jiechaige eAt un CJXA paAtLcutLeA et que AeuAgraveA deA eAAaAgraveA agrave long ternie et in Aitu permettent den deacutegagent leA paAametAeA
- CHAPITRE I -
L E S E A U X DE R E C H A R G E
- 13 -
Avant dexposer lorigine des eaux de recharge et les traitements eacuteventuels que lon doit leur faire subir il serait utile dintroduire la notion de compatibishyliteacute entre les eaux de recharge et les eaux natives du gisement On peut deacutefinir trois domaines de compatibiliteacute physique chimique et biologique
compatibiliteacute physique elle concerne le pH la teneur en matiegraveres en suspension ou MES
compatibiliteacute chimique elle concerne laction des gaz dissous la teneur en MES en fer en manganegravese en calcium en magneacutesium en silice ainsi que la dureteacute de 1eau
compatibiliteacute biologique elle concerne la preacutesence de pathogegravenes susceptibles de polluer les eaux souterraines
Les traitements eacuteventuels des eaux de recharge visent agrave proteacuteger les eaux du gisement vis-agrave-vis de toute pollution pouvant entraicircner une deacutegradation irreacutevershysible de sa qualiteacute
A - RECHARGE PAR EAUX DE RIVIEgraveRE
1 ) RomanqueA piltLLLmJjriCLuiltZA
a) Lanalyse quantitative de la recharge naturelle de la nappe alluviale par la riviegravere elle-mecircme est essentielle pour pouvoir juger de lefficaciteacute dune recharge artificielle En effet cette analyse permet de deacuteterminer les deacutebits reacuteellement utiles parla recharge artificielle dun aquifegravere donneacute
b) Lanalyse qualitative des eaux de riviegravere permet den connaicirctre le degreacute de polshylution ainsi que la teneur en MES Il faut remarquer que ces deux facteurs peushyvent ecirctre directement influenceacutes par le reacutegime de la riviegravere elle-mecircme Ainsi
en peacuteriode deacutetiage la pollution des eaux peut ecirctre plus importante quagrave lorshydinaire
en peacuteriode de crue un transport solide important peut apparaicirctre augmentant du mecircme coup la teneur en MES (F 2028)
Les eacutetudes en vue dune recharge artificielle par des eaux de riviegravere doivent donc se faire sur une large plage de valeurs des deacutebits
La pollution et la teneur en MES jouant un rocircle tregraves important vis-agrave-vis du pheacutenomegravene de colmatage le pompage en riviegravere peut donc ecirctre intermittent ou conshytinu suivant les toleacuterances admises pour la pollution et la teneur en MES des eaux de recharge
2) Eaux dltZAtinecirceA agrave ampOie jjipoundJJJyieacuteesgt dan dzA baj4inA (F 2518 F 3469)
Suivant le degreacute de pollution et la teneur en MES de la riviegravere les eaux peuvent subir les traitement suivants
- 14 -
preacute-traitement deacutegrillage suivi dune simple deacutecantation Cest le cas des oueds et des cours deau ne preacutesentant pas de pollution notable
NB les anciennes sabliegraveres se preacutesentent comme eacutetant dexcellents bassins de deacutecantation
traitement primaire en station injection de coagulants deacutecantation et filtra-tion sur sable pour reacuteduire la teneur en MES et la demande biologique en oxygegravene des eaux
Exemple
Croissy (eau de Seine) - la figure 1 donne un scheacutema de linstallation (G 3663)
Moulle (eau de lAa) (6627873 6625917 6627956)
Appoigny(eau de lYonne) (G 1947)
Remarque dans le cas deacutepandage superficiel des eaux de recharge on ne procegravede pas agrave une steacuterilisation lors du traitement En effet la chloration aurait le grand inconveacutenient de deacutetruire dans les bassins laction eacutepuratrice des bacteacuteries diverses qui oxydent et mineacuteralisent les diffeacuterents produits organiques preacutesents dans les eaux (G 3459)
FIGURE 1
EXEMPLE DE CROISSY
(poundxiiaJJ du Document Ccedil 3663)
bull bull bull bull bull
- 15 -
3) Eaux desitlneacuteesi agrave linfection (F 3469 F 2028)
Remarque preacuteliminaire les eaux dinjection dune maniegravere geacuteneacuterale doivent ecirctre deacutebarrasseacutees de toute pollution susceptible dalteacuterer la qualiteacute des eaux du gisement et notamment des matiegraveres toxiques non eacuteliminables par filtration naturelle De plus les eaux dinjection doivent ecirctre chimiquement compatibles avec les eaux du gisement
En geacuteneacuteral en plus dun traitement primaire classique les eaux de riviegraveres desshytineacutees agrave linjection subissent un traitement secondaire plus ou moins eacutelaboreacute en fonction de leur degreacute de pollution Ce traitement vise principalement agrave deacutesaeacuterer leau et agrave la steacuteriliser avant injection
Exemples (F 2028)
En Israeumll (eaux du Lac de Tibeacuteriade)
En Californie (eaux des torrents de la Sierra Nevada)
3 - RECHARGE PAR EAUX USEacuteES
Le niveau de traitement des eaux useacutees destineacutees agrave la recharge artificielle deacutepend tregraves largement de lorigine de celles-ci (domestique ou industrielle) et aussi de la nature des terrains de recharge
Le tableau 1 (extrait de 6604561) rappelle la nature des pollutions en fonction de lorigine des eaux useacutees
Le tableau 2 (G 6501) donne agrave titre indicatif les recommandations du Service de Santeacute de la Californie pour lutilisation agrave des fins de recharge artificielle deaux useacutees
Le tableau 3 (G 6501) montre par des exemples la diversiteacute des traitements que lon peut appliquer suivant les paramegravetres de la recharge
ConcAgravewiioni
Comme nous lavons deacutejagrave souligneacute dans lintroduction chaque opeacuteration de recharshyge doit ecirctre traiteacutee comme un cas particulier Le niveau de traitement requis pour les eaux de recharge en est une preuve Aussi seuls des essais in situ et agrave long terme associeacutes agrave lexpeacuterience du professionnel peuvent deacutefinir les traishytements neacutecessaires des eaux de recharge Cette eacutetape est importante car elle conditionne la rentabiliteacute de lensemble de lopeacuteration de recharge le coucirct du traitement entrant pour une part importante dans le coucirct global (F 2028 G 6501)
bull bull bull bull bull bull
- 16
TABLEAU 1
Sources deaux useacutees
- Eaux useacutees urbaines
non traiteacutees
traiteacutees
fosses septiques
- Eaux useacutees industrielles
eau de refroidissement
industries alimentaires
industrie du papier
industrie chimique et traitement des meacutetaux
industrie du peacutetrole
- Irrigation
- Ruissellement urbain et nettoyage des
- Eau de crues
Types de pollution
composeacutes organiques et mineacuteraux matiegraveres en suspension faibles teneurs en meacutetaux lourds et en toxiques Tregraves forte teneur en DBO Biodeacutegradable ou non deacutegradabie
composeacutes organiques et mineacuteraux faibles teneurs en meacutetaux lourds et en toxiques Substances biodeacutegradables et non deacutegra-dables
surtout des matiegraveres organiques Biodeacuteshygradable
chaleur
composeacutes organiques et matiegraveres en susshypension surtout DBO eacuteleveacute Particuliegraveshyrement biodeacutegradables
composeacutes organiques et mineacuteraux En partie biodeacutegradable Quelques matiegraveres solides organiques en suspension
composeacutes organiques et mineacuteraux y compris des meacutetaux lourds des toxiques et des substances dangereuses Selon le proceacutedeacute certaines substances sont biodeacutegradables
composeacutes organiques biodeacutegradables et non biodeacutegradables surtout Nombreux toxiques et substances dangereuses
deacutechets organiques et mineacuteraux subsshytances nutritives sels de lessivage du sol substances biodeacutegradables ou non biodeacutegradables matiegraveres en suspenshysion
mers composeacutes organiques et mineacuteraux fortes charges en DBO substances nutritives pesticides matiegraveres en suspension en partie biodeacutegradables
composeacutes organiques et mineacuteraux matiegraveres en suspension en partie biodeacutegradables Eminemment variable selon lutilisation du sol
(tsiaducJUon du tableau 1 eyLtnaJut du Document 66OU561 )
bull bull bull bull bull
17 -
TABLEAU 2
NIVEAUX DE TRAITEMENT RECOMMANDES POUR LES EAUX USEES EPUREES
UTILISEES A LA RECHARGE DES NAPPES SOUTERRAINES
1
2
3
t
5
6
7
par eacutepandage superficiel
Veacuterification de linexistence de deacutecharges deffluent industriels toxiques dans les eaux useacutees utiliseacutees
Oxydation biologique normale (traitement secondaire)
Adsorption sur charbon actif (temps de contact 30 mn demande chimique doxygegravene reacutesiduelle moins de 5 mg1)
Epandage avec percolation de leffluent dans la zone aeacuterobie non satureacutee du sol non remanieacutee - profondeur minimale de la nappe 3 megravetres
- une semaine deacutepandage alterneacutee avec 2 semaines dassegravechement
Dilution par une quantiteacute eacutegale deau souterraine naturelle
Leau de recharge doit rester dans la nappe pendant un an avant decirctre extraite
La qualiteacute de leau souterraine doit ecirctre doit ecirctre reacuteguliegraverement surveilleacutee
l
2
3
A
5
6
7
8
9
10
11
12
ou par injection directe
Veacuterification de linexistence de deacutecharges deffluent industriels toxiques dans les eaux useacutees
Oxydation biologique normale (traitement secondaire)
Deacutesinfection correcte (chlorination)
Coagulation-floculation chimique
Deacutecantation
Filtration rapide sur sable
Adsorption sur charbon actif
Deacutemineacuteralisation par osmose inverse
Aeacuteration par aspersion pour leacutelimination des composeacutes organiques volatils
Dilution par une quantiteacute eacutegale deau souterraine naturelle
Leau de recharge doit rester dans la sapps pendant un an avant decirctre extraite
La qualiteacute de leau souterraine doit ecirctre recircguliegravereoent surveilleacutee
(acirc-x-ttalt du Document Ccedil 6501 )
bull bullbullbullbullbull
- 18 -
TABLEAU 3
PRINCIPALES INSTALLATIONS DE RECHARGES DE NAPPE SOUTERRAINES EN CALIFORNIE
UTILISANT LES EAUX USEES EPUREES
Nom de iumla station de reacutecupeacuteration
deaux useacutees San Joseacute Creek (Whittier)
Whittier Narrow
Water Factory 21 (Orange County)
Chino Basin (Ontario)
Palo Alto
Proceacutedeacutes de traitement =
Proceacutedeacutes de traitement
des eaux useacutees
Meacutethode de recharge des
eaux souterraines
Problegraveme agrave
reacutesoudre Deacutebit annuel reacutecupeacutereacute en millions de m-
DP BA CF FR Ch
DP BA CF FR Ch
DP BA CF FR AAeA ACA 01 Ch
DP LB
DPBACFFR Ch Ozonisation
Epandage superficiel
Epandage superficiel
Injection directe
Epandage superficiel
Injection directe
Deacutecantation primaire Boues activeacutees Coagulation floculation Filtration rapide Lits bacteacuteriens Adsoption sur charbon actif
Chloration Aeacuteration par aspersion pour leacutelimination de lamoniaque
DP BA CF FR LB
ACA Ch
AAeA
Reacutealimen-Cation de la nappe soushyterraine
Reacutealimentashytion de la nappe soushyterraine
Barriegravere contre linfiltrashytion deau marine (et reacutealimentashytion)
Reacutealimenta-tion de la nappe soutershyraine
Barriegravere contre linshyfiltration deaux marines
166
87
63
32
23
En ce qui concerne la station Water Factory 21 le traitement primaire et secondaire de leffluent a lieu preacutealablement a la station de traitement du Comteacute dOrange
(CxtAciut du Document Ccedil 6501 )
- 19 -
L I S T E B I B L I O G R A P H I Q U E
F 2028
F 2518
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- 20 -
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- CHAPITRE I I -
H Y D R O G E O L O G I E
- 23 -
LEAU DANS LE SOL
Rappel de notion geacutenltpoundnaAgraveamp4 dhyccedilugraveiogeacuteologAgravee
La porositeacute la porositeacute dune roche est deacutefinie par le rapport du volume des vides au volume total de la roche
La figure 1 montre les divers types dinterstices et leur relation avec la texshyture du sol
FIGURE 1
Several types of interstices and the relation of rock texture to porosity (a) Well-sorted sedimentary deposit having high porosity (6) poorly sorted sedimentary deposit haviog low porosity (c) well-sorted sedimentary deposits consisting of fragments of rock that are themselve-s porous so that the deposit has a very high porosity (d) well-sorted sedimentary deposit whose porosity has been diminished by the deacuteposition of minerai matter in interstices (e) rock rendered porous by solution and () rock rendered porous by fraccuring (Front Meimer 1959)
(Extrait du Document h 204-5)
TABLEAU 1
REPRESENTATIVE POROSITY RANGES
FOR SELECTED ROCKS
Le- tableau 1 donne la valeur de la porositeacute pour diffeacuterentes roches
(ExtnaJjt du Document r 20+5)
Rocks
Clay Sand Gravel Sand and gravel Sandstone Shale Limestone
Porosity
45-55 35-40 30-40 20-35 10-20 1-10 1-10
- 24 -
TABLEAU 2
REPRESENTATIVE SPECIFIC YIELD
RANGES FOR SELECTED ROCKS
Rocks
Clay Sand Grave Sand and grave Sandstone Shale Limestone
Speacutecifie yield
1-10 10-30 15-30 15-25 5-15
05-5 05-5
Pour les mecircmes roches le tableau 2 donne la valeur de la porositeacute efficace deacutefinie comme la fraction de la porositeacute corresshypondant agrave la contenance en eau gravitaire
(Extrait du Document h 20k5 )
La permeacuteabiliteacute la permeacuteabiliteacute est laptitude dune roche agrave laisser passer iumleau sous leffet dun gradient de potentiel
Le tableau 3 donne la valeur de la permeacuteabiliteacute intrinsegraveque (ou permeacuteabiliteacute en petit) pour diverses roches (rappel 1 darcy = 0987 10-^ cm2)
TABLEAU 3
PERMEABILITE INTRINSEQUE DE DIVERS TYPES DE FORMATION
Type de formation
Roches meacutetamorphiques et plutoniques
Roches solides
Zones meacutetamorphiques et fortement fractureacutees
Sable agrave grains de grosseur moyenne
Limon (roche)
Calcaire dense riche en argile
Gregraves de grain moyen
Bregraveche calcaire grossiegravere partiellement cimenteacutee
Roche calcaire demeureacutee poreuse
Sables alluviaux (plaines littorales)
Alluvions dargile et de limon
Sables dunaires
Loess
Valeur du coefficient en
Proche de zeacutero
Proche de zeacutero
Plusieurs centaines de darcys
darcys
1000-30000 millidarcys
01 millidarcy
1 millidarcy
1-500 millidarcy
Plusieurs milliers de darcy
10-500 darcys
Moins de 1 darcy
Moins de 01 darcy
5mdash50 HarcvR
10-4 -1 darcy
(extrait du Document Ccedil 51351)
- 25 -
Remarque certaines roches denses telles que le calcaire ou le basalte ont une permeacuteabiliteacute en petit tregraves faible Cependant elles constituent dexcellents aquifegraveres lorsquelles sont fractureacutees leur permeacuteabiliteacute devenant alors imporshytante
c) La transmissiviteacute la transmissiviteacute est la grandeur mesurant laptitude dune couche de terrain permeacuteable agrave transmettre conduire leau La transmissiviteacute est deacutefinie comme le produit de la permeacuteabiliteacute par leacutepaisshyseur de la couche aquifegravere en un point consideacutereacute
d) Le coefficient demmagasinement ce coefficient est deacutefini par le rapport entre la hauteur de la tranche deau immeacutediatement libeacuterable par la roche aquifegravere sous leffet dune deacutepression et la hauteur dabaissement correspondant du niveau pieacutezomeacutetrique
Le darcy est une uniteacute de surface deacutefinie par
1 darcy = 0987 10 ~8 cm2
1 centipoise cm3s 1 cm2
et 1 darcy 1 atmosphegraverecm
2) ReacutepanAcircJjtlon de leau darvi le IO-L
Leau infiltreacutee agrave la surface du sol circule de haut en bas jusquagrave rencontrer une surface impermeacuteable Elle constitue alors une nappe deau dont le niveau supeacuterieur est appeleacute niveau pieacutezomeacutetrique ou encore surface hydrostatique
La figure 2 scheacutematise leacutetat deacutequishylibre vertical de leau dans le sol
FIGURE 2
NAPPE PHREATIQUE
lExtAaJJi du Documervt h 2189)
La nappe deau ainsi deacutefinie peut ecirctre
soit libre ou percheacutee (notamment en cas de la preacutesence dune lentille dargile dans le sol)(voir figure 3)
soit captive encore appeleacutee arteacutesienne (voir figure 4)
SurfocA |
s l
bull l
lt
bull - bull bull bull bull bull
bull bull laquo bull laquo bull bull 5^ Icirc v bull
urfoc fiy4ro)tcitkivraquo
bull EayxpHrrltliqiraquo4laquo - J
bull bull raquo bull bull bull bull bull bull
bull bull bull bull bull bull bull bull bull
Couche imptfweacutecbi
Zooraquo divcpctmmpirotiocraquo
Zonraquo draquo rrltntron
I
Francraquo dgt cnpidarltv
Nappraquo aquiflaquorr
- 26 -
FIGURE 3
NAPPE LIBRE ET NAPPE PERCHEE
TgtraquoL bullbullbull-bull j^zzsz^-r =i-^^gt^ bull bull V
bullbullbull bullbull-bulllaquoiiii ^iumlrtW-----1---1--V- bull bull bull ^N
bullbullVbull^gt^^^bullCvi^bullrSbullibull^V^^bullbullbullbullvbull V^72
^
(Extrait du Document h 2189)
FIGURE 4
FORAGE DANS UNE NAPPE ARTESIENNE
fl) Eaux jaillissantes - f2) et 13) Puits agrave eaux remontantes (en hachures les couches impermeacuteables)
(SXampKLUL du Document h 2k15)
- 27 -
Remarque un cas particulier est celui dune nappe phreacuteatique cocirctiegravere Leau saleacutee eacutetant plus dense que leau douce il se creacutee un biseau deau douce comme le montre la figure 5 Par un pompage excessif dans la nappe deau douce on engendre une avanceacutee des eaux saleacutees vers linteacuterieur des terres Cette progresshysion peut entraicircner une deacuteteacuterioration irreacutemeacutediable de laquifegravere Une recharge artificielle dans la zone littorale permet de combattre ce pheacutenomegravene
FIGURE 5
CxtnaLt du Document Ccedil 513^1)
3) Btlan dune nappe
Pour pouvoir juger de lopportuniteacute dune reshycharge artificielle il est important de pouvoir quantifier les entreacutees et les sorties deau dans la nappe consideacutereacutee (voir figure 6) sur une peacuteriode de temps donneacutee On peut alors eacutetablir le bilan hydrique de la couche aquifegravere et suishyvant lobjectif viseacute (reacuteeacutequilibrage de la nappe ou bien stockage) quantifier lopeacuteration de recharge
(CxtnaiJ du Document ucirc 580)
(S)
laquo o a a lt
c
z a ta Q
FIGURE 6
SCHEMA DES ELEMENTS PRINCIPAUX DU BILAN DE
LA COUCHE AQUIFERE
APPORTS
X gui lt tj
3 -
PRECIPITATION P
INFILTRATION
EFFICACE
APPORTS DES EAUX
SOUTERRAINES
APPORTS CES EAUX
OE SURFACE
RESTITUTIONS
INFILTRATION
EAUX DE SURFACE
EVAPOTRANSPIRATION
REacuteELLE
VARIATION CE LA RIcircSSRVH
EN EAUX SOUTERRAINES dW
(INVERSEMENT
OE LA C0UCH4 AOgtIIFecircRE
ECOULEMENT
EN SURFACE
PREacuteLEgraveVEMENTS
EXPLOITATION EacuteMERGENCES DES
EAIU SOUTERRAINES
D E P E N S E S
Iw+ lccedil+ l r qwgtqs = E + R + ^nt + CcedileQs +Qwraquoplusmn dw
- 28 -
U) CaiacJeacuteAAgraveyiatLon deA urtLteacuteA geacuteologiques avoiable^ pouA la iechaiae aAixfJ-CxeAXe de nappe
a) Nature cles_terrains
Les terrains destineacutes agrave la recharge artificielle doivent avoir une permeacuteabiliteacute suffisante (10~2 agrave 10-^ ms) En fait cest la valeur de la transmissiviteacute qui intervient et par lagrave la puissance ou encore leacutepaisseur de la couche aquifegravere (F 2028)=
Suite agrave de nombreuses expeacuteriences il apparait que les formations aquifegraveres favorables pour une recharge artificielle sont les roches carbonateacutees karsshytiques iumles basaltes (notamment lorsquils sont fissureacutes) les sables les allu-vions
b) Dimensions de l^aquifegravere
Ce sont les limites geacuteologiques et hydrauliques du reacuteservoir que constitue 1aquifegravere qui deacuteterminent sa structure Les nappes sont limiteacutees nous lavons vu dans leur partie infeacuterieure par une couche impermeacuteable de terrain ou encore par un fluide plus dense que leau du gisement
Quand la nappe est libre cest la surface hydrostatique qui la limite dans sa partie supeacuterieure
Quand la nappe est captive cest la couche impermeacuteable ou toit sous laquelle elle est emprisonneacutee qui constitue sa limite supeacuterieure
Remarque lorsque 1aquifegravere est profond cest alors les limites lateacuterales qui pour des raisons eacuteconomiques deacuteterminent les possibiliteacutes de stockage de 1aquishyfegravere consideacutereacute
La figure 7 donne des exemples de formations aquifegraveres favorables au stockage
Les structures hydrogeacuteologiques les plus favorables agrave la mise en oeuvre dopeacuterashytions de recharge artificielle sont les massifs de roches carbonateacutees karstiques ou fissureacutes les plaines alluviales les dunes littorales et les deltas les basshysins hydrogeacuteologiques et enfin les zones ougrave la surface pieacutezomeacutetrique est deacuteprimeacutee par surexploitation
Cependant on peut faire les remarques suivantes
mdash les massifs de roches carbonateacutees karstiques peuvent en geacuteneacuteral absorber beaushycoup deau mais cette eau est rapidement rejeteacutee par des grosses sources Le stockage deau ne pourra donc se faire que dans les parties profondes
- les plaines alluviales constituent des lieux privileacutegieacutes pour la mise en oeuvre de recharge artificielle mais le stockage y est en geacuteneacuteral limiteacute du fait de la position eacuteleveacutee des niveaux deacutequilibre pieacutezomeacutetrique quand les eaux dalimenshytation sont abondantes
Suivant le climat les sites de recharge artificielle peuvent ecirctre diffeacuterents ainsi
en reacutegion agrave climat tempeacutereacute et humide on choisira
- les alluvions anciennes - les lits fossiles enfouis
- 29 -
- les cocircnes deacuteboulis
- les alluvions interconnecteacutees des valleacutees principales et de leurs affluents
en reacutegion aride on choisira
- les deacutepocircts alluviaux reacutecents - les dunes cocirctiegraveres - les zones deltaiumlques
en reacutegion tropicale des roches qui eacutetaient compactes agrave lorigine ont pu sous laction des agents atmospheacuteriques ecirctre alteacutereacutees sur une certaine eacutepaisseur (par exemple les graniteacutes deviennent des lateacuterites) Si cette couche alteacutereacutee est sufshyfisamment eacutepaisse elle consiste alors un terrain favorable agrave la mise en oeuvre dune opeacuteration de recharge artificielle
FIGURE 7
EXEMPLES DE COUCHES AQUIFERES AYANT UN POTENTIEL
DEMMAGASINEMENT IMPORTANT
j Couche l i b r e sans reacuteserve constante mais alimenteacutee par un cours deau
B formations massives ayant des sources l e long de l e u r s l im i t e s
(Extrait du Document Ccedil 513^1) bull bull bull bull raquo bull
- 30 -
B - PHYSIQUE DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
1 ) Ccedila de baA4irvj difijlLUyicutLon (G 5920)
Le systegraveme hydraulique que constitue une opeacuteration de recharge par bassin se deacutecompose en deux parties distinctes
- linfiltration proprement dite agrave travers la partie non satureacutee du sol cest le domaine des eacutecoulements verticaux (I sur la figure 8)
- le transfert de leau dans la zone satureacutee de laquifegravere cest le domaine des eacutecoulements horizontaux (II sur la figure 8)
FIGURE 8
EXEMPLE DE DISPOSITIF DINFILTRATION
NIVEAU I
NIVEAU II
^ ^ raquoraquo S SSS^N S^ ^ V-sgtsgtSSSilHgts
(dxfrialt du Document Ccedil 5920)
NB si la capaciteacute de transfert de laquifegravere est insuffisante la nappe se gonfle jusquagrave remonter agrave la surface stoppant ainsi toute infiltration (G 5S20 G 7221)
Pour une recharge artificielle par bassin dinfiltration les terrains ayant une texture sableuse ou sablo-limoneuse ou encore limono-sableuse conviennent bien Linfiltration agrave travers la couche non satureacutee du terrain jouant un rocircle eacutepura-teur important une texture trop grossiegravere nest pas agrave recommander le chemineshyment est alors trop rapide empecircchant les reacuteactions chimiques et biologiques de se produire complegravetement (G 6230)
- 31 -
2) CQA deA pultyj dinjecJugraveon
Le systegraveme hydraulique dans le cas dune recharge par injection est reacuteduit au transfert du volume deau injecteacutee (voir figure S)
FIGURE 9
RADIAL FLOW FROM RECHARGE WELLS PENETRATING (a) CONFINED
AND (b) UNCONTINED AQUIFERS
Li y Ground surface
k^^x^xmiampxvA VteampraquoraquoV4iuml^^ti^K
Fiezometric surface bullgt
y ^ i ^ ^ - ^ y gt f t ^ ^ ^ 0 g y ^ -
Conflned aquifer
mltpoundzmpoundmzMMmg
te)
Qr
Unconfinsd bull-aquifer
S Ground suiface
^^^m^smMm^rrm^^micirc^mmmm^i
Vate Ublaquolaquo
S^SS5^SS^S3laquo^2ggSSSSraquo^wS5^SS3S
(poundxampiaLt du Document t 275)
Les deacutebits dinjection sont limiteacutes par les caracteacuteristiques physiques de laqui-fegravere En effet au voisinage du puits la vitesse deacutecoulement des eaux soutershyraines ne doit pas deacutepasser la valeur au-delagrave de laquelle elles provoqueraient une eacuterosion du terrain Pour les nappes captives cette eacuterosion peut entraicircner leacutecroulement du toicirct (G 51341)
- 32 -
Pour une recharge par injection les calcaires notamment lorsquils sont profonshydeacutement enfouis sont favorables
C -MEacuteTHODES DINVESTIGATION DES PARAMEgraveTRES DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
ARTIFICIELLE
(B 580 G 51341 6619100 G 5191 G 6212)
1) ftasiivie de la conduativlteacute hycOiaLUAque ou peAmeacuteabLLLteacute au lt4erui de Ocuicy (eacutecouleshyment s a t u i eacute
Il sagit dune mesure classique qui peut ecirctre mise en oeuvre par diffeacuterentes meacutethodes
a) essai de pompage linterpreacutetation des variations du niveau de la nappe en foncshytion du temps pendant une opeacuteration de pompage permet de deacuteduire la valeur de la permeacuteabiliteacute de laquifegravere
b) Essais geacuteophysiques le principe de ces meacutethodes est deacutetudier certaines caracshyteacuteristiques pTiysiques dun terrain et de les interpreacuteter afin dobtenir diffeacuteshyrents renseignements sur le sol Principalement on utilise les meacutethodes geacuteophysiques suivantes
- meacutethode des reacutesistiviteacutes comme son nom lindique cest une meacutethode eacutelectrique destineacutee agrave connaicirctre la reacutesistiviteacute des terrains concerneacutes
- meacutethode de sismique-reacutefraction cette meacutethode consiste en le calcul des vitesses de propagation dondes de choc dans le sol
c) Essais eh laboratoire on mesure directement la permeacuteabiliteacute sur un eacutechantillon de sol obtenu par carottage agrave laide dappareils speacuteciaux (permeacuteamegravetres par exemple)
2) fteAime de ta conducJJLvLteacute kydnauUque verticale (ecouJemerut non statuieacute)
Il nexiste pas de meacutethode parfaite pour calculer ce paramegravetre Citons tout de mecircme la meacutethode de Weeks dont le principe est une eacutetude de la pression de lair contenu dans la zone non satureacutee du terrain Quoique sujette agrave erreur cette meacutethode est malgreacute tout la plus preacutecise actuellement (G 5191 G 6212)
3) MeAwie de JJOL tAarvmJui4LvJjLeacute et du coefifJicAeruL demmaaaAuiement
Ces mesures se deacuteduisent des reacutesultats des essais de pompages (cf la)
4 DugravenenALorui et 4poundnuctuuie de taquLfLegravejie
La mesure de ces diffeacuterents paramegravetres peut ecirctre mise en oeuvre par des meacutethodes geacuteophysiques classiques telles que la meacutethode des reacutesistiviteacutes ou de sismique-
- 33 -
reacutefraction ou encore par des meacutethodes plus sophistiqueacutees utilisant les proprieacuteshyteacutes radioactives des constituants du sol citons pour meacutemoire la meacutethode dactivation des neutrons et celle de la spectromeacutetrie aux rayons gamma
5) Etude de -leacutecoulement
Les meacutethodes deacutetude des eacutecoulements souterrains ont longtemps eacuteteacute dordre physishyque avant de devenir plus reacutecemment aussi dordre numeacuterique gracircce au deacutevelopshypement de linformatique
a) Meacutethodes physiques
- Utilisation de traceurs les traceurs sont en fait des substances polluantes dorigines physique chimique ou radioactive que lon introduit dans les eaux de recharge et qui vont suivre sans les perturber les eacutecoulements souterrains En les suivant on pourra obtenir des indications sur la direction et le deacutebit des eacutecoulements Parmi les nombreux traceurs utiliseacutes on peut citer agrave titre dexemple la tempeacuterature (6617781) la levure de boulanger (6619100) le tritium (6604550)
- Utilisation de modegraveles reacuteduits en respectant des regravegles de similitude bien preacuteshycises on peut construire des modegraveles reacuteduits deacutecoulement souterrain donnant des reacutesultats acceptables (F 2028 G 4944)
- Utilisation de modegraveles analogiques physiques le principe de ces meacutethodes est de remplacer les paramegravetres de leacutecoulement par dautres paramegravetres physiques veacuterifiant des eacutequations analogues aux eacutequations de leacutecoulement On fait alors les mesures neacutecessaires sur ce modegravele et lon transfert les reacutesultats obtenus au problegraveme reacuteel Citons agrave titre dexemple les modegraveles analogiques eacutelectriques qui ont donneacute de bons reacutesultats(G 2729 F 2045)
b) Meacutethodes numeacuteriques
Les progregraves de linformatique permettent aujourdhui la reacutesolution directe de toutes sortes de problegravemes physiques et en particulier les problegravemes deacutecoulement souterrain (G 4944 G 51341 G 2264 bis F 2045 G 4329 F 3918)
D - POUVOIR EacutePURATEUR DU SOL
Le passage des eaux de recharge agrave travers le milieu poreux que constitue le sol deacuteclenche au sein de celui-ci diverses reacuteactions de caractegravere physique chimique ou biologique Ces reacuteactions deacuteterminent la capaciteacute de reacutetention des contamishynants par le sol Nous ne citerons que quelques cas de reacutetention
1) ReacutetervLLon deA raatJeAeyi en AUApenyjLon
Le premier processus qui intervient est la filtration les particules de dimenshysions supeacuterieures aux pores du sol sont rapidement stoppeacutees Cest ensuite
- 34 -
laction combineacutee de linterception des particules des forces dinertie du pheacutenomegravene de seacutedimentation et de diffusion qui assure la reacutetention des particules les plus fines
Ces processus entraicircnent la constitution dune couche colmatante qui freine le cheminement de leau dans leacute sol
Lefficaciteacute de leacutelimination des matiegraveres en suspension croicirct avec la distance parcourue De nombreuses eacutetudes en milieux non fissureacutes ont montreacute leacutelimination totale de la turbiditeacute apregraves seulement quelques megravetres de trajet des eaux dans le sol
2) HeacuteAgraveLeniugrave-on deA geAmeA pathogknesi
Les eaux notamment les eaux useacutees dorigine urbaine contiennent des germes pathogegravenes que les traitements en station neacuteliminent que partiellement Il est donc important pour des raisons sanitaires eacutevidentes deacutetudier la reacutetention des germes pathogegravenes dans le sol
Le meacutecanisme de 1eacutepuration des germes pathogegravenes par le sol est double
- tout dabord une reacutetention des germes par filtration ou adsorption dans le sol
- puis un deacutepeacuterissement i
Lefficaciteacute de leacutelimination des germes pathogegravenes par les sols est fonction de leur survie de la capaciteacute de reacutetention du sol
a) Survie des germes pathogegravenes le tableau 4 nous en donne des exemples
TABLEAU 4
Entamoeba histolytica
Oeufs dAscaris
Salmonella
Coliformes feacutecaux
Entero vicircrus
Survie dans le sol
8 jours
6 ans
9 mois
6 mois
12 jours
Source
DUNLOP (1968)
POUND et CRITES (1973)
VAN DONSEL et al (1967)
EDKONDS (1976)
DUNLOP (1968)
(ExticiLt du Document Ccedil 5920)
- 35 -
b) capaciteacute de reacutetention du sol elle est elle-mecircme fonction du climat de la nature du sol de la nature des microorganismes
- Climat (G 6212)
la tempeacuterature la survie des pathogegravenes est grandement prolongeacutee aux basses tempeacuteratures
la pluviomeacutetrie lhumiditeacute du sol favorise la survie des germes pathogegravenes
- Nature des sols (G 5920)
les terrains fissureacutes doivent ecirctre consideacutereacutes avec beaucoup de preacutecautions car de nombreuses expeacuteriences ont donneacute des reacutesultats totalement diffeacuterents
les sols granulaires sont en geacuteneacuteral de bon eacutepurateurs Cependant la capaciteacute de reacutetention des germes pathogegravenes est lieacutee agrave leacutecoulement au sein du sol Ainsi la reacutetention en milieu non satureacute est tregraves supeacuterieure agrave celle en milieu satureacute
- Nature des microorganismes nous distinguerons les bacteacuteries et les virus
Le tableau 5 reacutesume les facteurs geacuteneacuteraux qui conditionnent le cheminement des virus et des bacteacuteries dans le sol
TABLEAU 5
FACTORS THAT INFLUENCE THE MOVEMENT OF VIRUSES AND BACTERIA IN SOIL
1 Rainfall bull 2 pH I 3 Soil composition j h Flow rate 5 Soluble organics I 6 Cations bull 7 Adsorptiumlon characteristics of the virus and bacteriumla |
(Sxtnltxut du Document Ccedil 6212)
De nombreuses eacutetudes ont montreacute que
- les bacteacuteries sont eacutelimineacutees par filtration et adsorption dans les premiers deacutecishymegravetres du sol Leur cheminement vertical (en non satureacute) ne deacutepasse pas 2 agrave 3 m Par contre leur cheminement horizontal (en satureacute) peut atteindre 10 m
- les virus plus petits sont eacutelimineacutes principalement par adsorption dans les preshymiers centimegravetres du sol comme le montre la figure 10 pour trois virus diffeacuterents
bullbullbullbullbull
- 36 -
FIGURE 10
ADSORPTION OF DIFFERENT ENTEROVIRUSES BY A SOIL COLUMN
001 n U
mdash 40 e o i 80 1mdash CL LU
deg 120
160 J
mdash
VIRUSES 01
1
REMAINING ) 1 10 100
l ^ ^ f S p ^ ^
1
bull POLIO OECHO 1
AECHO 29
(Extrait du Document Ccedil 6212)
31 6-LugraveriLncution du cxjuibone oyjganique
Sous lappellation carbone organique sont regroupeacutees la DCO (demande chimique en oxygegravene) et la DBOf- (demande biologique en oxygegravene agrave 5 jours)
Leacutelimination du carbone organique ne peut se faire quen conditions aeacuterobies donc dans la tranche non satureacutee du sol Ainsi les eaux de recharge destineacutees agrave linjection doivent subir une oxydation biologique en station avant injection
- 37 -
De nombreuses eacutetudes ont montreacute que la DBO dune eau eacutepureacutee par passage agrave travers un sol convenablement aeacutereacute est quasiment nulle (G 6230 G 5920)
U) Reacutetention deA eacuteleacutements Viace^i N
Ils sont ainsi appeleacutes car leur concentration dans les eaux reacutesiduaires est geacuteneacuteshyralement faible Cette appellation regroupe des eacuteleacutements tels que les meacutetaux lourds le bore le fluor etc
Les eacuteleacutements traces preacutesents dans les eaux de recharge peuvent soit saccumushyler dansle sol soit rester dans leau eacutepureacutee (6619645)
La reacutetention dun eacuteleacutement trace deacutepend de sa nature ainsi que de la composition du sol (G 6230) Ainsi on peut souligner limportance des argiles dans ladsorp-tion des eacuteleacutements traces (G 6212) De mecircme la valeur du pH du sol conditionne la solubiliteacute des corps complexes creacuteeacutes et par lagrave leur mobiliteacute (G 5920)
- en sol calcaire ou crayeux (pH gt 8) la grosse majoriteacute des eacuteleacutements traces est immobiliseacutee
- en sol acide (pH ^ 7) laugmentation de la solubiliteacute entraicircne une migration des eacuteleacutements vers la nappe
On recommande donc deacuteviter les sols ayant un pH infeacuterieur agrave 65
5) Reacutetention CLQA -4eAgraveA ^oAgraveubteA
On a constateacute par des expeacuteriences in situ que les reacuteactions chimiques portant sur les ions mineacuteraux ordinaires de leau (Ca Mg Na) seacutequilibrent peu de temps apregraves le deacutebut de lalimentation artificielle (G 6501) Cependant une teneur trop eacuteleveacutee en sodium (Na) par exemple par rapport au calcium (Ca) et au magneacuteshysium (Mg) peut entraicircner une deacutegradation de la structure du sol et ainsi entraver linfiltration
Une importante concentration en sels solubles de leffluent peut se corriger par une dilution notamment par lintermeacutediaire des preacutecipitations (G 6230) En pays aride une deacutemineacuteralisation preacutealable peut simposer
6) Reacutetention de lazote
La quantiteacute dazote total ameneacutee par les effluents de recharge est souvent supeacuteshyrieure agrave la quantiteacute qui peut ecirctre exporteacutee par les cultures Il faut doncsous risque de pollution de la nappe opeacuterer une deacutenitrification dans le sol Ceci impose dapporter agrave la fois des nitrates et du carbone dans un milieu anaeacuterobie
La deacutenitrification maximum est lieacutee agrave la peacuteriode de submersion des bassins ainsi quagrave la quantiteacute des effluents infiltreacutes Ces deux facteurs deacutependent eux-mecircmes des paramegravetres suivants
- capaciteacute deacutechange du sol - pourcentage dammonium eacutechangeable - teneur en azote de 1effluent
bull bull bull bull bull
- 38 -
- taux de diffusion de loxygegravene dans le sol au cours de la dessication des bassins - tempeacuterature
On a constateacute une augmentation exponentielle de leacutelimination de lazote avec une diminution de la charge (G 6230)
En conclusion on peut simplement dire quil est neacutecessaire deffectuer de nomshybreux essais in situ afin de deacuteterminer la peacuteriodiciteacute des submersions-disseacuteca-tions optimales donnant une eacutelimination maximale de lazote total
71 deacutetention du pho-ophoie
Comme dans le cas de lazote le phosphore ameneacute par les eaux de recharge est tregraves supeacuterieur agrave la quantiteacute exportable par la veacutegeacutetation
Le seul meacutecanisme rentrant en jeu dans leacutelimination du phosphore est sa preacutecipishytation
Des eacutetudes ont montreacute que 90 du phosphore peut ecirctre eacutelimineacute apregraves un parcours de 100 m dans le sol Cependant pour un sol contenant peu de cations et ayant un pH acide le phosphore est tregraves mobile il est alors neacutecessaire deffectuer sa preacutecipitation preacutealablement en station avant linfiltration (G 6230)
Lefficaciteacute de la reacutetention du phosphore diminue comme dans le cas de lazote avec laugmentation des doses dinfiltration
8) Exemples) - Compcuiaision deA 4UAterneA de Lechcmge cuitlp-cJ-ette (ptibUi dbullinjection et baAAUiA dinp-AiMatioal
Les tableaux 6 et 7 reacutesument sur deux cas particuliers de recharge artificielle (lune par injection lautre par infiltration dans un bassin) leacutevolution des contaminants par passage de leau dans le sol en fonction de la distance de parcours
TABLEAU 6
Waler Quality of Percofaie at Whlttieacuter Narrows Test BasinmdashConcentration mgl
Conslitutent Constituent That Did Not Changa
Sodium Nraquo Sulate SO Chloride CI PH
Comtitucnts That Increaxd Calcium Ca Magneacutesium Mg Bicarbonate HCOa Nitrate N O T D S Hardneu total (as CaCO)
Comtituentraquo That Decreascd Potalaquoiurn K Ammonium N H Phosphate PO COO
Surface
152 164 126
802
laquo08 199
385 440
1011 234
145 40
54 393
2 f t
120 160 134
769
132 209
369 440
994 411
130 0 060
104
4 f t
142 164 131
787
127 194
336 104
10S0 393
154 0
100 97
6 f t
140 161 130
784
139 179
395 842
108raquo 422
126 0 0 3 0
170
Eft
138 168 126
778
158 301
487 880
1200 520
51 0 02
146
bullMcMcHiiu F C amp MCKEE J E Report of Research on Wastewater Reacuteclamation at Whittier Narreraquoraquo Pr-pand fer Rcioorccj Agency of Califomia State Wtr QC Bd Sacramento Calif (Sep 1965)
(Extrait du Document 6603313)
- 39 -
TABLEAU 7
Yater-Quality Changes al Orange County Coastal Sarrier Project Injection Wellmdashaig1
Constituent
Constituent That Did Nol Changa bull Chtorides
SuUato Magnewura Borna Nitrate Ocor threshold odor numberf Sodiusi
CoiMiituenuThat Increased Calcium Volatilraquo solids Bicarbonate Hardncu total T D S
ConstltuentsThat Cecreased Potassium Organif nitrogen Ammonium nitrogen Carbon dioxido
con Color
bull B U E raquo D C amp VesHEK G M sources Bull 75 (Oct 1971)
f T O N unitraquo
Injection Water
272 430
30 1
OJS 40
251
98 100 213 368
1220
30 1
19 69 5 15
Native Grottnd
Water
12 40
7 01 0 0
35
40 0
185
233
3 0 0 2 0 0
Distance From Injection Wellmdashft
100
293 405
31 1 0J
40 239
156 65
317 517
1330
22 0 134 30 27 13
245
288 445
28 1 OJS
40 243
164 125 293 385
1325
21 11 77
30 25
8
545
261 430
32 08 0 J
40 207
200 170 317 631
1290
9 0 00
10 22 i
0
Rcclaimed Waste Water lot Ground Water Recharge Wtr Fe-
1
(ExtnaLt du Document 6603313)
9) CoacAgravewiLon
Leacutepuration des eaux de recharge par les sols granulaires ayant une tranche non satureacutee est excellente ils permettent une eacutelimination importante des pollutions organiques phosphoreacutees et bacteacuteriologiques ainsi quune diminution de 30 agrave 40 de la pollution azoteacutee (G 7221 Doc Geacutenie Rural Dec 1977 voir page suivante)
La recharge artificielle par des bassins dinfiltration est un moyen deacutepuration des eaux en soi
La recharge artificielle par injection demande des eaux reacutepondant agrave des critegraveres aussi stricts que ceux dune eau potable La recharge par injection demande donc linstallation dune uniteacute de traitement agrave part ce qui peut mettre en balance la rentabiliteacute de lopeacuteration de recharge toute entiegravere
bullbullbullbullbullbull
- 40 -
FIGURE 11
PRESENTATION SCHEMATIQUE DU ROLE EPURATEUR DU SOL
oltra2r g g o n t e g d Wvdy bull-bull z-
amp ^ v
mf-
A S S I M I L A T I O N PAR L A
V E G E T A T I O N
f au -bull Selraquo Mineacuteraux N P K cfc-
gt-$[ FILTRATION Xamp^^^iumlacircdZl Arrecirct elt3 Germes Satfioocna
bull
bull - - bull lt bull ^ Jk y rCOa
- -- )rpoundsjkbull - - v v k - mdash O O
RETENTION
E A U
e t
MATIERES DfSSOUTES
Heoradalicircon des natiegraveres On
(action acs s rT coarr jomvno
DT
P E R C O L A T I O N
o o
O o tgt o I
jStocffaqe Jes Eleacutement fini
(oJaorplion - mSOiulraquoilaafi
e s a V o o c
des ionraquo
Jhort^ort sap bull Jtieumla numifOx
lone de
prospection
racine^
^ 7 M c a t ^ xmP 3faltlaquo
M yccedilou ctltfuirerc
Na+CaV Nps~ Cl~S0f DifmrjenS
Fer
itxtAaAJi du CcedileacuteruLe liiuiaAgrave Nov-Deacutec 7977)
1 bull bull bull
- 41 -
E - CONCLUSIONS GEacuteNEacuteRALES
Dapregraves ce que nous venons de voir un sol ideacuteal pour la mise en oeuvre dune recharge artificielle aurait (F 3469)
1) des taux dinfiltration et de transmission eacuteleveacutes
2) au-dessus de lui un sol sans argile ou autres substances reacuteduisant linfiltrashytion
3) pas dargiles gonflantes ou contractantes qui creacuteent des fissures en seacutechant et permettent ainsi agrave leau de circuler rapidement pendant les premiegraveres phases de la recharge
4) suffisamment dargiles pour pouvoir adsorber les eacuteleacutements traces et les oligoshyeacuteleacutements et pour permettre aux microorganismes du sol de deacutecomposer les eacuteleacuteshyments organiques
5) du carbone pour favoriser une rapide deacutenitrification et pour supporter une popushylation microbienne active combattant les germes pathogegravenes et enfin pour favoshyriser une deacutecomposition rapide des substances organiques introduites
Il est clair que certaines de ces propositions sont contradictoires Une opeacuterashytion de recharge artificielle est donc le reacutesultat dun compromis entre la capashyciteacute dinfiltration du sol et sa capaciteacute deacutepuration
- 43 -
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- CHAPITRE III -
DISPOSITIFS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE
NAPPE SOUTERRAINE
- 49 -
Pour la mise en oeuvre dune alimentation artificielle de nappe souterraine on distingue principalement les dispositifs dinfiltration et les dispositifs dinjection Ces deux types fondamentaux de dispositifs se diffeacuterencient nous allons le voir aussi bien par leur fonctionnement que par leur technologie et leur gestion
A - D I S P O S I T I F S D INFILTRATION
I - CONDITIONS GENERALES DUTILISATION
Les dispositifs dinfiltration sont utiliseacutes pour alimenter les nappes libres ou surmonteacutees dune eacutepaisseur de terrain impermeacuteable assez petite pour que lon puisse la deacutecaper
Il sagit essentiellement de bassins dinfiltration mais aussi de canaux fosseacutes fosses lits de cours deau ameacutenageacutes zones deacutepandage souterrain puits filshytrants
Ce sont en geacuteneacuteral des dispositifs de surface exception faite pour les disposishytifs deacutepandage souterrain par reacuteseau de drains
II - PRINCIPE GENERAL DE FONCTIONNEMENT CAS DUN BASSIN
1 ) fLoceA^uA cjomplampt de X infLLugravebiatLon provoqueacutee (F 2028)
Placcedilons nous dans le cas dun bassin dinfiltration que lon remplit
Lavanceacutee du front humide peut ecirctre deacutecomposeacutee en trois phases comme le montre la figure 1
FIGURE 1
SCHEMA DES TROIS PHASES DE LINFILTRATION PROVOQUEE
(poundxtLltzugravet du document 2028 )
- 50 -
1egravere phase avanceacutee du front humide vers la nappe
2egraveme phase eacutecoulement mixte (verticalement en milieu non satureacute horizontaleshyment en milieu satureacute)
3egraveme phase eacutecoulement en milieu satureacute aussi bien verticalement que horizonshytalement
2) AppaKJjtLon dune couche co-bnaiante agrave ta AwifLace du -ocircot pendant la jubmesiAton
Mis agrave part le cas ougrave lon utilise une eau tregraves pure et neutre vis-agrave-vis des consshytituants chimiques et biologiques du sol lexistence dans leau de recharge de toutes sortes dimpureteacutes entraicircne au contact de leau avec le sol des reacuteactions dorigine physique chimique et biologique
Le reacutesultat de ces diffeacuterentes reacuteactions est lapparition dune couche colmatante qui se comporte vis-agrave-vis de linfiltration comme une couche peu permeacuteable (parshytie C sur la figure 2)
FIGURE 2
EVOLUTION DE LINFILTRATION DANS UN BASSIN EN CAS DE SUBMERSION
PROLONGEE AVEC DES EAUX PEU COLMATANTES
Q (mj)
09-
0 8
07-
n fi_
n ccedil U 3
UJ 0
a
1
a
b
c
c
b
c
N d
2 3 4 5 6
= gonflement des colloiumldes du sol
= dissolut ion des bulles d a i r
= formation du voile bacteacuterien
1 = asphyxie du fond du bassin
i
mois
(Extrait du Document Ccedil 5920)
51 -
Si lon se place dans le cas ougrave la profondeur de laquifegravere ainsi que sa trans-missiviteacute sont suffisantes cest alors leacutecoulement mixte (phase ndeg2 dans le scheacutema preacuteceacutedent) qui constitue le reacutegime permanent deacutecoulement des eaux sous le bassin
Cest donc lexistence du pheacutenomegravene de colmatage du fond du bassin qui permet agrave leacutecoulement vertical en milieu non satureacute de se poursuivre
Nous deacutetaillerons le processus de colmatage plus loin On peut cependant deacutejagrave noter en observant- la figure 2 que le colmatage eacutevolue avec le temps et peut devenir intoleacuterable vis-agrave-vis du taux dinfiltration rechercheacute une vidange du bassin et une reacutenovation du sol constituant son fond simposent alors
La figure 3 donne une scheacutematisation de leacutecoulement de leau dans le sol avec existence dune couche colmatante agrave la surface
FIGURE 3
~~L
Eau
Colmatage ( 2 agrave 3 c m )
h = 1 m eacutepaisseur deau
t (succion)
4
S
JI7777777T777T77777m77777r
eacutecoulement vertical en milieu sature
eacutecoulement vprtica en milieu I non sature
eacutecoulement horizontal en milieu
satureacute (nappe)
IExtnaJjt du Document Ccedil 7220)
bull bull laquo bull
52 -
III - LES DISPOSITIFS DINFILTRATION
1 ) LeA ba^4inA dirLfJJjtAatiorL
a) Principe il peut sagir dune excavation faite dans le sol et pouvant avoir des origines diverses (anciennes carriegraveres par exemple) ou bien dun ouvrage de geacutenie civil comportant la construction de berges Le bassin ainsi formeacute reccediloit une certaine quantiteacute deau qui sous leffet de la charge hydraulique va peacuteneacuteshytrer dans le sol
La figure 4 donne un scheacutema densemble dune installation utilisant des bassins d infiltration
FIGURE 4
Ci) LoVe pump
( 2 ) Flocculanl-injection sysK
(3) Settling basi
Ccedil ) Clear-wafer pickup
(5) Sprecding basins
I d e a l i z e d S p r e a c s n g -Bas in I n s t a l l a t i o n W i t h V a t e r - icirc n i a k e Syste
(Lake Pump and C i e a r - W a t s r P ickup ]
F l o c c u l a n t - l n j e c t i o n System and Se t t l i ng Ba$ucircraquos
ms
(Extrait du Document Ccedil 5191 ) m bull bull bull bull bull
- 53 -
b) Forme dimensions des bassins la forme des bassins peut ecirctre quelconque Cepen-dacircnt_locircrsqueuml-T1l)7riJtrrrse~~plusieurs bassins on cherchera un encombrement au sol minimum
Le nombre de bassins deacutepend de la gestion de ceux-ci nous aborderons ce point plus loin
Dans la reacutealisation dun bassin dinfiltration ou plus geacuteneacuteralement dun disshypositif dinfiltration une contrainte importante est la distance entre le sol et le niveau de la nappe On estime quune distance de 3 agrave 5 m est un minimum pour assurer la bonne marche dun bassin
c) Construction dun bassin la construction dun bassin ne peut se faire que sur deumll-~teumlrracircins reTacirctfvement plats Sa mise en oeuvre peut se faire agrave laide dun bulldozer ou par des moyens plus simples Toutefois en cas dutilisation denshygins lourds il faudra prendre garde agrave ce que leurs passages successifs nentraicircshynent pas un tassement excessif du sol qui se traduirait par une reacuteduction signishyficative du taux dinfiltration
Les berges des bassins doivent ecirctre rendues impermeacuteables par beacutetonnage ou deacutepocirct de seacutediments tregraves fins ceci afin deacuteviter toute infiltration horizontale La pente recommandeacutee pour les berges dun bassin est de 2 pour 1 on limite ainsi leacuterosion due aux mouvements de leau dans le bassin Enfin pour faciliter la vidange du bassin on procegravede agrave la creacuteation dun point bas
d) Ameneacutee de leau lameneacutee de leau dans le bassin peut se faire par graviteacute ou par pompage Ces dispositifs sont en geacuteneacuteral aussi des dispositifs aeacuterateurs en favorisant les conditions aeacuterobies dans le bassin on permet une eacutepuration importante des eaux dans celui-ci
Cette aeacuteration se fait souvent agrave laide dune ou plusieurs cascades (figure 5)
FIGURE 5
lExiAcdA du Document t 2028)
e) Revecirctement du fond le revecirctement du fond peut ecirctre varieacute ainsi on distingue les bassins agrave fond nu agrave veacutegeacutetation agrave sable
bull raquo bull raquo raquo bull
- 54 -
Bassins agrave fond nu leur mise en oeuvre est simple car ils sont utiliseacutes tels quels Cependant ils sont soumis agrave un colmatage rapide Pour diminuer limporshytance de ce colmatage et pour assurer lentretien on peut utiliser divers proceacuteshydeacutes simples tels que le labourage ou leacutepandage de paille de bleacute (Confeacuterence AFEE Orleacuteans 1970) La lame deau dans ces bassins doit ecirctre de quelques deacutecimegravetres
Bassins agrave veacutegeacutetation leffet de la veacutegeacutetation est multiple (G 6230) - permeacuteashybiliteacute suppleacutementaire due aux racines protection du soi contre les gouttes deau lors des peacuteriodes pluvieuses exportation deacuteleacutements mineacuteraux si toutefois la veacutegeacutetation est reacutecolteacutee (5 environ) Par ailleurs elle favorise la deacutenitrifi-cation Cependant la preacutesence de veacutegeacutetation dans le bassin preacutesente certains inconveacutenients niveau assez faible deffluent dans le bassin (au printemps et en eacuteteacute notamment quelques centimegravetres seulement) assegravechement peacuteriodique du bassin pour permettre la reacutecolte
Malgreacute tous ces inconveacutenients de nombreuses eacutetudes ont montreacute linteacuterecirct de la veacutegeacutetation dans un bassin Le bermuda-grass geacuteant le riz et le souclan-grass paraissent bien sadapter agrave ces conditions de vie (G 6230 F 275)
Bassins agrave sable (Confeacuterence AFEE Orleacuteans 1970) Le fond du bassin est alors tapisseacute dune couche de sable rapporteacutee Le diamegravetre efficace du sable est en geacuteneacuteral compris entre 02 et 03 mm Cette couche sert de support meacutecanique et biochimique agrave leacutepuration des eaux Son eacutepaisseur doit ecirctre de lordre de 50 cm
Le sable agissant comme un filtre subit un colmatage progressif et demandedonc un entretien peacuteriodique apregraves vidange du bassin on procegravede agrave un remaniement du sable par diffeacuterents moyens allant du simple grattage agrave lexplosif ou bien on procegravede agrave un lavage du sable apregraves ramassage
Leacutepaisseur de la lame deau dans un tel bassin peut varier de quelques deacutecimegravetres agrave plusieurs megravetres
f) Taux dinfiltration dune maniegravere geacuteneacuterale on peut dire quil est impreacutevisible et que lon doit proceacuteder agrave des essais On dispose de deux types de meacutethodes pour ces essais (G 51341)
essais sur toute la zone deacutepandage cest cette meacutethode qui donne les reacutesultats les plus sucircrs mais sa mise en oeuvre neacutecessite des dispositions coucircteuses transport de leau acquisition des terrains
essais sur des mares deacutepandage cette meacutethode impose pour ecirctre fiable des essais de longue dureacutee ainsi que la connaissance des renseignements techniques tels que la geacuteologie du sous-sol la profondeur de la nappe etc
En geacuteneacuteral les taux dinfiltration se situent au-dessus de 015 - 030 m par jour (G 5191)
Le tableau 1 page suivante donne agrave titre dexemple la valeur des taux dinfilshytration de bassins reacutealiseacutes aux USA
NB du fait du colmatage le taux dinfiltration eacutevolue avec le temps pendant la submersion Il convient donc de parler de taux dinfiltration moyen
bullbullbullbullbullbull
- 55 -
TABLEAU 1
REPRESENTATIVE SPREADING BASIN RECHARGE RATES
Location
Sauta Cmz River-Ariz Los Angeles County Calif i Madera Colif San Gabriel River Calif Santa Ans River Calif Santa Clara Valley Calif Tulare County Colif Ventura County Calif Des Moines Iova NewtoD Mass East Orange N J Princeton N J Long Island N Y Richland TVash
Rateftday T
1 11-38 22-62 10-41 19-54 lS-96 14-73 04 12-1S i 15 l 43 04 | 01 31 77
(SxtAaJjt du Document t 275)
Suivant la nature du revecirctement du fond le taux dinfiltration est variable Ainsi (F 2028)
- pour les bassins nus 030 agrave 1 m par jour - pour les bassins agrave veacutegeacutetation 020 agrave 060 m par jour - pour les bassins agrave sable 2 agrave 5 m par jour
Des eacutetudes reacutecentes ont montreacute que dans le choix du revecirctement la veacutegeacutetation et le sable donnent les meilleurs reacutesultats ( G 6230)
g) Dispositifs de reprise des eaux trois dispositifs sont utiliseacutes pour reacutecupeacuterer les eaux apregraves leur infiltration dans la couche non satureacutee du terrain et leur transfert dans laquifegravere
les puits de pompage classiques
les drains placeacutes dans laquifegravere lui-mecircme
les exutoires naturels tels que les sources
Ces trois dispositifs sont repreacutesenteacutes sur la figure 5 bis
bullbullbullbullraquo
- 56 -
FIGURE 5 BIS
COLLECTION OF RENOVATED WATER FROM RAPID-INFILTRATION SYSTEMS WITH
WELLS (TOP) DRAINS (CENTER) OR VIA NATURAL SEEPAGE
INTO STREAMS (BOTTOM)
PUMPEO WELL - 0 8 3 WEU
IMPERMEABLE
bull- ygru ffi -
7 7 STREAM
rff
IMPERMEABLE v ^ v
(poundxampLltzugravet du Document Ccedil 62121
- 57 -
2) LeA poundcM^eacute4 XampA canaux leA jampM-ae-d
Ces dispositifs sont assez semblables aux bassins Neacuteanmoins on peut faire les remarques suivantes
- contrairement aux bassins sces dispositifs utilisent linfiltration horizontale agrave travers les berges Celles-ci sont en geacuteneacuteral tregraves releveacutees
- les fosseacutes de largeur plus reacuteduite (1 agrave 4 m) que les bassins sadaptent mieux aux variations de relief du terrain car ils peuvent eacutepouser sans difficulteacute les courbes de niveau
- les fosses sont caracteacuteriseacutees par une profondeur importante vis-agrave-vis de ses autres dimensions La charge hydraulique peut y ecirctre importante (plusieurs megravetres) Leur utilisation est particuliegraverement inteacuteressante pour linfiltration deaux brutes le fond et les bords jouant respectivement le rocircle de plage de seacutedimentation et de filtration
3) LAgraveJLA do AxvX0Ae ameacutenageai
a) Ppoundi|2poundiPpound le principe de ce dispositif est essentiellement damplifier artifishyciellement linfiltration naturelle des eaux de riviegraveres dans les terrains allushyvionnaires sous-jacents Pour cela on peut
soit augmenter la surface de contact entre leau et le sol cest le cas dun ameacutenagement dun lit mineur en chocircmage ou de leacutepandage des crues
soit augmenter la charge hydraulique en diffeacuterentes zones du lit cest le cas avec la construction de diguettes
soit les deux cestle cas avec la reacutealisation dune retenue
b) Les ameacutenagements (G 7220)
ameacutenagement dun lit mineur en chocircmage en dehors des peacuteriodes de crue par creuseshyment au bulldozer par exemple (figure 6)
eacutepandage des crues cette meacutethode ne peut ecirctre mise en oeuvre que dans des reacutegions peu habiteacutees Sa reacutealisation ne demande pas de moyens eacutelaboreacutes ni de main doeuvre qualifieacutee (figure 7)
construction de diguettes (G 7220) construites en travers du courant les diguettes permettent laugmentation de la charge hydraulique agrave lamont de celles-ci (figure 8)
bull bull bull bull bull
FIGURE 6
- 58 -
FIGURE 7
FIGURE 8
(poundxtnaAcircJA du Document Ccedil 72201
- 59 -
La hauteur des diguettes est de lordre de 150 m Pour ecirctre eacuteconomiques les diguettes doivent ecirctre reacutealiseacutees avec des mateacuteriaux locaux et des moyens simples
La figure 9 donne une coupe dune diguette
FIGURE 9
SEDIMENTS FINS PRE-DECANTES
TOUT-VENANT A OOMINANCE SABLEUSE
GALETS ET GRAVIERS
lSxiMalA du Document Ccedil 7220)
c) Construction dune retenue sa mise en oeuvre est coucircteuse car elle neacutecessite des eacutetudes eacutelaboreacutees ainsi que des moyens lourds
Remarque la construction de diguettes ou de barrages ne doit pas aggraver les crues ou bien deacutevier le fleuve de son lit naturel
U) poundpandage 4oupoundeAAain pan ieacuteAeau de diaisvocirc
Le principe de ce dispositif reste le mecircme que celui dun bassin mais la plage dinfiltration est alors constitueacutee par un drain permeacuteable enterreacute dans la partie supeacuterieure du sol
La figure 10 page suivante donne deux exemples de drains fonctionnant en disposhysitifs dinfiltration
Lavantage majeur de ce proceacutedeacute sur les bassins dinfiltration est de laisser les terrains libres en surface pour une autre utilisation (terrain de sports par exemple)
Le principal deacutefaut de ce proceacutedeacute est decirctre un dispositif souterrain donc decirctre deacutelicat agrave entretenir
bull bull bull
- 60 -
FIGURE 10
(Cxt^œU du Document 6608781 )
La figure 11 page suivante donne le plan dune reacutealisation dinfiltration par drains
5) PuLts) fJJjUiant
Le puitsfiltrant se diffeacuterencie du puits deau par le fait quil natteint pas la nappe Cest un proceacutedeacute assez peu utiliseacute
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINFILTRATION
Le colmatage progressif du fond dun bassin par exemple se traduit comme nous lavons vu par une reacuteduction du taux dinfiltration
Le pheacutenomegravene de colmatage reacutesulte de la combinaison de deux meacutecanismes
- dune part deacutesorganisation de la porositeacute du sol
- dautre part bouchage des pores
bull bullbullbullbullbull
- 61 -
FIGURE 11
bullrO bullmdash bull - v - gt
5icirc4s-SIcirciumlSIcirc
PJan geacuteneacuteral deraquo installations de recircalimentation agravea la nappa souterrains agrave Vejsy Construction existante A digue B usin9 hydraulique ilouvellss construction l_ prisa deau i avec creacutepine laquo Hydromat raquo autonettoyante 2 conduitraquo 7 0 0 mm pour leau bruts 3 station de pompagraquo et de traitement dej bullaux 4 conduite de rejet agrave TArva 5 conduite 30O mm pour 1er eaux traiteacutees 6 aire dinfiltration dans le sol au moyen de tuyaux perforeacutes
1 ) CoAnatage pan deacute^origanAgravejiation de Xa pon-O^Lteacute du -OcircOJ
Cest le reacutesultat de divers meacutecanismes eacutelectrochimiques
- destruction des agreacutegats par un excegraves dions dispersant les argiles ou bien solu-bilisation du ciment liant ceux-ci en milieu reacuteducteur
- gonflement important des argiles
2) Co-ugravenatage pan bouchage deA posiez du AOX
Les origines de cette diminution de la porositeacute intrinsegraveque peuvent ecirctre diverses (physique chimique biologique) ou encore ecirctre dues agrave la preacutesence dalgues
bull bullbullbullbullbull
- 62 -
a) Colmatage dorigine physique le fond du bassin agit vis-agrave-vis des matiegraveres en sucircspeumlnsiuml8n~TM7Euml7s7 comme un filtre Limportance du colmatage dorigine physique est donc fonction de la concentration en MES des effluents (figure 12)
FIGURE 12
INFILTRATION SUR COLONNES DE SABLE - EVOLUTION DU COLMATAGE POUR
DIFFERENTES CHARGES EN MATIERES EN SUSPENSION
10 11 II
(CxiAaJJ du Document h 2028)
b) Colmatage dorigine chimique il est le reacutesultat de la preacutecipitation des sels contenus dans leffluent au contact de certains constituants du sol
c) Colmatage dorigine biologique le meacutecanisme exact du colmatage biologique nest pas entiegraverement connu mais on sait que le rocircle des bacteacuteries y est tregraves imporshytant (G 51341) Ainsi le deacuteveloppement des bacteacuteries et la production de proshyduits reacutesultant de leur meacutetabolisme peuvent entraicircner un colmatage par obstrucshytion des pores du sol
d) Colmatage par les algues la preacutesence deacuteleacutements nutritifs tels que le phosshyphore dans les eaux combineacutee avec un eacuteclairage suffisant permet si toutefois la tempeacuterature est assez eacuteleveacutee le deacuteveloppement des algues dans le bassin Laccumulation de celles-ci peut conduire au colmatage de la plage dinfiltration comme le montre la figure 13
bullbullbullbullbullbull
- 63 -
FIGURE 13
EFFECT OF OPEN RECHARGE ON RECHARGE RATE
dork recharge (no woter llaquovlaquol)
j
open recharge (50cm water levai) j
i
1 -j
O -j 1 I I 1 1 ~X 1 1 1mdash 1 p I
J F M A M J J A 5 0 N D
(CxtnaU du Docimervt 6610709)
La preacutesence dalgues dans un bassin apporte les avantages suivants
- les feutrages des algues favorisant la filtration de leau et la coagulation des particules en suspension
- la croissance algale preacutelegraveve des eacuteleacutements nutritifs dans le milieu et peut eacutegashylement concentrer dans la cellule veacutegeacutetale des substances nocives et en particushylier les meacutetaux lourds
Mais ces algues preacutesentent les inconveacutenients suivants
- le deacutegagement dodeurs deacutesagreacuteables
- la reacuteduction de la permeacuteabiliteacute des bassins par deacuteveloppement dun tapis dense agrave la surface du sol
En geacuteneacuteral le bilan global des actions dues agrave la preacutesence dalgues est nul ou neacutegatif
En conclusion on peut donc dire que le rocircle des algues est complexe Aussi chaque cas eacutetudieacute sera un cas particulier (6617223)
bulla
E
14 i 13
12
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10
9
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star to f ctgal growthmdashj
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I I I I L
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ltSgt
bull bull raquo bull bull bull
- 64 -
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE - GESTION DES DISPOSITIFS DINFILTRATION
1) Meacutethodes permettant de AeacuteduAgraveJie -Le cotmatage
a) Colmatage_par_les M E S _ on peut le reacuteduire par diffeacuterentes meacutethodes
- deacutecantation de leffluent ou filtration agrave travers un massif de graviers
- creacuteation dune couverture veacutegeacutetale dans le fond du bassin
- addition de matiegraveres organiques ou de produits chimiques dans la couche supeacuteshyrieure du- sol
b) Colmatage biol_ogique on peut le reacuteduire principalement par une javellisation de leffluent Mais ceci a linconveacutenient de supprimer leacutepuration biologique dans le bassin lui-mecircme
c) Colmatage par les algues le controcircle du deacuteveloppement des algues peut se faire
- par lemploi dalgicides mais avec un certain danger pour la qualiteacute future des eaux
- par une gestion approprieacutee des bassins
2) CcedileAtLon de dLipoj-LtLfLi dinp-AgravetsicutLon
Comme nous venons de le voir on ne peut et on ne veut pas annihiler complegravetement le pheacutenomegravene de colmatage En effet la toleacuterance dun certain colmatage est essentielle pour preacuteserver un eacutecoulement en milieu non satureacute sous le bassin Cet eacutecoulement reacutepeacutetons-le joue un rocircle deacuteterminant dans leacutepuration des eaux de recharge par le sol Le problegraveme est que le colmatage est un pheacutenomegravene qui samplifie avec le temps jusquagrave devenir inadmissible Il faut donc que les peacuteriodes dinfiltration alternent avec des peacuteriodes de dessegravechement afin de pouvoir dune part aeacuterer le sol et ainsi permettre agrave la vie microbienne dans le sol de se reconstituer et dautre part eacuteliminer les deacutepocircts de matiegraveres en suspension
Le dessegravechement des bassins permet une reacutecupeacuteration totale de la capaciteacute dinshyfiltration comme le montre la figure 14
Le problegraveme de gestion des systegravemes dinfiltration se reacutesume donc agrave la deacuteterminashytion du rythme dalternance entre les peacuteriodes de submersion et les peacuteriodes de seacutechage et dentretien pour que le rendement de linstallation soit optimum
La peacuteriode de submersion est deacutefinie par lapparition dun colmatage inacceptable
La dureacutee du seacutechage est fonction du climat et de la saison (cf figure 14)
copy bull raquo bull bull bull
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FIGURE 14
AMENAGEMENT DE PHOENIX
EVOLUTION DE LA CAPACITE DINFILTRATION EN FONCTION DU COLMATAGE ET TAUX
DE RECUPERATION AU COURS DES PERIODES DE CHOMAGE DES BASSINS
degh de reacutecupeacuteration de la capaciteacute dinfiltration
40
Nombre de Jours
(Extrait du Document Ccedil 5920)
Examinons divers cas
a) Cas des bassins la peacuteriode dinfiltration doit ecirctre en principe de moitieacute par rapport agrave la peacuteriode de seacutechage
La figure 15 donne un exemple du fonctionnement dans le temps dun bassin
bullbullbullbullbull
- 66 -
FIGURE 15
EXAMPLE OF VARIATION OF INFILTRATION RATE WITH TIME
sect 30
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1 10
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1 Drying period
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Titns (days)
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I
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i
ltxtnaijt du Document F 3918)
Dans le cas ougrave lon veut un fonctionnement en continu de linstallation il est donc neacutecessaire de preacutevoir la construction de trois bassins au moins (en geacuteneacuteral plus de trois dans les reacutegions agrave climat humide ou tempeacutereacute) Le fonctionnement de ces bassins se fait alors en deacutephasage
b) Cas des ameacutenagements en lit de riviegravere la peacuteriode de submersion est alors conshyditionneacutee par le reacutegime deacutecoulement du fleuve
B - D I S P O S I T I F S D I N J E C T I O N
Il sagit principalement des puits dinjection
CONDITIONS GENERALES DE FONCTIONNEMENT
Les dispositifs dinjection sont utiliseacutes lagrave ougrave les dispositifs dinfiltration sont impossibles ou difficiles agrave mettre en oeuvre
cas ougrave la nappe phreacuteatique est captive (F 3918) existence dune couche dargile entre le sol et le niveau de la nappe (F 3918) cas ougrave le sol est alcalin (F 3969) existence de terrains en couches superposeacutees seacutedimentaires ou alluviaux ayant
bull bullbullbullbullbull
- 67 -
une conductiviteacute hydraulique horizontale beaucoup plus eacuteleveacutee que la conductiviteacute verticale (G 51341)
- neacutecessiteacute dun encombrement reacuteduit
El _ PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES PUITS DINJECTION
Comme nous lavons vu plus haut un puits dinjection est un forage plongeant dans la nappe Son principe est donc tout agrave fait semblable en premiegravere approxishymation agrave celui dun puits de pompage fonctionnant en sens inverse
Enfin contrairement au cas des dispositifs dinfiltration le colmatage mecircme leacuteger na aucune fonction eacutepuratrice dans le cas dun puits dinjection Il devra donc ecirctre eacuteviteacute agrave tout prix
II - LES PUITS DINJECTION
1) CorvitnucJuon
Dans leur construction les puits dinjection sont des forages classiques
La figure 16 donne le scheacutema dune installation complegravete dinjection FIGURE 16
(euroxtnc-ut du Document Ccedil 5191 ) bull bull bull bull bull bull
68 -
La figure 17 montre sur un exemple la coupe dun puits dinjection
FIGURE 17
PUITS DINJECTION DE LA VALLEE DE LA DURANCE
Arriveacutes deau provenant du bassin ite decirccantutioci
bull~X_ Buses ccediljOacircO non iointivas
FI Sable oM F^ Gravierraquo fe^-Wraquo-mdash
iumlMM Sraquo 203 - j -
Wf
bulllaquolaquobullraquo | p -
bullT 3350
te2 ^ bull bull bull V -
rampt
Niveau de la nappe
lExtnaAJi du Document F 2028)
Pour les puits dinjection il nexiste pas de dessin optimum mais certaines techniques de construction donnent manifestement de meilleurs reacutesultats que dautres Toute technique de construction qui reacuteduit la permeacuteabiliteacute du terrain comme cela est le cas avec linvasion des terrains entourant les puits par les boues de forage ou bien avec leffondrement des particules fines dans le puits peut conduire agrave une perte deacutefinitive de permeacuteabiliteacute (G 5191)
Lenvahissement du puits par des particules fines peut ecirctre contrecarreacute par la constitution autour du trou de forage dun eacutecran de graviers suffisamment petits pour empecirccher la migration des fines particules et assez gros pour ne pas gecircner leacutecoulement La figure 18 donne une coupe de cet eacutecran
Enfin la circulation de leau dans le puits dinjection doit ecirctre eacutetudieacutee pour ne produire ni eacuterosion ni effondrement des terrains qui pourrait se traduire par un colmatage du puits par les mateacuteriaux fins
bull bull bull bull bull bull
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FIGURE- 18
FUNCTION OF A GRAVEL PACK IN RETARDING THE MIGRATION
OF FINE SAND TO A WELL SCREEN
(Sxtnalt du Document Ccedil 5191 )
2) Ameneacutee de leau darv4 le puAgraveJbs
Lintroduction de leau de recharge dans laquifeumlre peut se faire sous la presshysion atmospheacuterique ou sous une pression plus eacuteleveacutee
Contrairement au cas des dispositifs dinfiltration lair contenu dans leau doit ecirctre eacutelimineacute au maximum En effet lentraicircnement de bulles dair ou de gaz dissous joue un rocircle capital vis-agrave-vis du colmatage Certaines preacutecautions sont agrave prendre nous les examinerons plus loin
3) Taux dinfection
La preacutevision du taux dinjection peut se faire agrave partir dessais de pompage Cependant diffeacuterents facteurs rendent souvent peu fiables les extrapolations agrave partir de ces essais En effet la diffeacuterence entre une injection et un pompage ne se limite pas agrave un changement de sens du flux deau des problegravemes lieacutes agrave la preacutesence de MES dair de substances chimiques et organiques interviennent Cest pourquoi les deacutebits dinjection sont toujours plus faibles que les deacutebits du pompage (F 275)
Une autre meacutethode de preacutevision est lutilisation dune loi statistique donneacutee par la figure 19
bull bull bull bull bull bull
- 70 -
FIGURE 19
F O R A Q E S
DEacuteBIT INJpoundCTacirc MOTIN
bull M roHCTtOH pu m o o u l iuml
H x TTx P X P
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(ExtgtiaJjt du Document 6600637)
Le tableau 2 donne agrave titre dexemple la valeur du taux dinjection obtenue pour diffeacuterentes reacutealisations au USA
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINJECTION
Le colmatage des puits dinjection a trois origines principales (F 2028)
- preacutesence de gaz dissous dair et de particules en suspension dans les eaux dinshyjection
- reacuteactions entre les eaux dinjection et les eaux du gisement
- reacuteactions entre les eaux dinjection et certains constituants du sol bull bull bull bull bull t
- 71 -
TABLEAU 2
AVERAGE WELL RECHARGE RATES
Location
Fresno Caliicirc Los Angeles Calif Manhattan Beach Calif Orange Cove Calif San Fernando Valley Calif Tulare County Calif Orlando Fia Mud Lake Idaho Jackson County Mich Newark N J Long Island N Y El Paso Texas Williarosbtirg Va
Rate cfs 1
02-09 12 1 04-10 1 07-09 03 | 012 02-21 02-10 01 06 02-22 23 03
(
(ExtnaLt du Document F 275)
Les processus de colmatage
Comme dans le cas des dispositifs dinfiltration les processus du colmatage sont dordre physique chimique ou biologique
1 ) TioceAsiuA meacutecaniques
- deacutepocirct des MES qui forme un eacutecran impermeacuteable
- entraicircnement dair et libeacuteration des gaz dissous Les bulles de gaz ainsi formeacutees peacutenegravetrent dans laquifegravere et en obstruent les pores ceci entraicircne une reacuteduction de la permeacuteabiliteacute Par ailleurs un autre pheacutenomegravene lieacute agrave la preacutesence dair dans les eaux dinjection est agrave craindre il sagit de la formation de poches de gaz sous pression qui par deacutetente lors de larrecirct de linjection peut entraicircner la destruction complegravete de louvrage La fig 20 illustre ce dernier pheacutenomegravene sur un exemple
2) VsioceAALLA chAgraventlque
- dispersion et gonflement des a rg i l e s
- preacutec ip i ta t ion de se ls meacutetalliques ou a lca l ino- ter reux
3) ioceAMA bLoioglqaeA
- pro l i feacutera t ion des bac teacuter ies
- production par l a c t i v i t eacute microbienne de substances chimiques colmatantes
FIGURE 20
PHENOMENE DENTRAINEMENT DAIR AU COURS DE LINJECTION DANS LES DOLOMIES
ET CALCAIRES KARSTIQUES DbullISRAEumlL
(poundxampiaLpound du Document h 2028)
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE ET GESTION DES DISPOSITIFS DINJECTION
1 ) Meacutethodesi pousi la idducjtLon du colmatage
a) Cas des MES la concentration en MES des eaux dinjection peut ecirctre reacuteduite par un traitement preacutealable comme nous lavons vu dans la premiegravere partie de ce travail
k) pound^_Eumlpound_i ficirciiumlL es Iz dissous un traitement preacutealable permet une deacutesaeacuteration de leau dinjection Par ailleurs pour eacuteviter lentraicircnement dair on peut prendre les preacutecautions suivantes
le tube dameneacutee deau doit toujours ecirctre noyeacute Aussi lintroduction en chute libre est agrave exclure
la construction du puits doit ecirctre telle que tous ces eacuteleacutements soient agrave une pression supeacuterieure agrave la pression atmospheacuterique On eacutevite ainsi tout pheacutenomegravene de succion le long du puits dinjection Ce problegraveme peut ecirctre reacutesolu en utilishysant en pied de forage une valve antisuccion La figure 21 donne la coupe dun tel dispositif
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FIGURE 2i
FOOT VALVE USED FOR CONTROLLING RATES OF RECHARGE
THROUGH AN INJECTION UELL
bullRECHARGE PIPE
DISCHARGE SLOTS
bullPISTON
-CYUNDER
-COMPRESSION SPRING
bullSPRING END DISC
SPRING TENSION SPACER
^SPRING RETAINER END PLUG
LxtnaU- du Document Ccedil 5191 )
les deacutebits doivent ecirctre limiteacutes ce controcircle peut se faire en utilisant des tubages ayant un faible diamegravetre ou encore ayant une rugositeacute suffisante
La figure 22 donne
dune part leacutevolution des deacutebits dinjection avec le diamegravetre du tubage
dautre part leacutevolution de ces deacutebits avec la rugositeacute du tubage
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FIGURE 22
GRAPH OF FLOW RATES IN SMALL PIPES WITH UNIT HEAD LOSS
PER UNIT LENGTH OF PIPE
INS1DE DIAMeacuteTER OF PIPE IN MllUMETRES 20 40 60 80 J _1 L
2 3 IHS1DE DIAUETEacuteR OF PIPE IN INCHES
(CxtnaLt du Document 6607^39)
c) c3pound_du_colmatage_chimique pour reacuteduire le colmatage chimique lors de linjecshytion on peut suivant le cas
effectuer une deacutemineacuteralisation partielle ou complegravete lors dun traitement preacuteashylable
diluer les eaux dinjection avec une eau neutre vis-agrave-vis du gisement
^ poundpound_^_pound2imaicirclpound_BE_^es bacteacuteries une chloration des eaux dinjection permet en geacuteneacuteral de reacuteduire iumleumlffeumlt_deumls bacteacuteries
bull bull bull bull bull bull
- 75 -
2) CcedileAtLon dltiA puLtt dijyectLon
Comme dans le cas des dispositifs dinfiltration il apparait lors dune recharshyge artificielle de nappe par injection un colmatage progressif Lorsque celui-ci a atteint une valeur inadmissible on doit proceacuteder agrave un deacutecolmatage
La figure 23 montre leacutevolution du taux dinjection avec le temps ainsi que la reacutenovation de ce taux apregraves deacutecolmatage
FIGURE 23
INJECTION RATE VERSUS TIME FOR SHAFT
12
sectraquo o laquo_gt UJ ta 10
T 1 1 1 r~- r
Racharga ahoft
T_
16 24 32 40 48 TIME - DAYS
56 _1_ 64
MlxtnaUL du Document 6607790)
La freacutequence des deacutecolmatages est extrecircmement variable suivant les installations
Les proceacutedeacutes de deacutecolmatage les plus employeacutes sont le pistomage et le repompage dans ce dernier cas la pompe de nettoyage est geacuteneacuteralement laisseacutee agrave demeure dans louvrage (6600637) En effet le deacutemontage de la pompe est coucircteux et deacutelicat Toutefois il faut noter que la preacutesence de la pompe induit une reacutesisshytance hydraulique dans le circuit qui peut reacuteduire dun tiers la capaciteacute deacutecoushylement (G 51341)
La figure 24 donne les deacutetails dun puits dinjection ougrave le systegraveme de nettoyage est inteacutegreacute agrave lensemble de linstallation
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FIGURE 24
SCHEMATIC OF INJECTION - WELL COMPLEX
EXTERIOR VIEW OF INJECTION-WELL COMPLEX (from Cohen and Durfor 1956 P D254)
18-ln-diamstelt ffbergtajs injection casing
Dopth below land surface In fost
36-in-diametraquor dritl hotraquo
3-ln-diamater liberglass treacutemie pipe
1 9 2
4-in-diumlamete annuiumlar-space observation wall casing
5-in-X62-f t- _ long scainlesJ Steel annular-space observa-tion-wall scroen
TO-ft-long statn less-steel sand traps
4-In-diamraquoter fibargtass injection pipraquo
1-in-diamraquoter fiberglass pressure-measuring pipraquo
3-in-diemeter fibargtass tromio pipraquo
Cernant grout
2-ft-thick layer of fine sand
16-iumln-X62-fr-long staintess-steel injection screen
Filtsr pack
Ceacutement grout
PLAN VIEW OF INJECTION-WELL COMPLEX
3-in-diameter treacutemie pipe 6-in-diameter opening
18-in-aiameter casing
6-in-diameter pump column
Q 4-in-diameter annular-space
well 4-in-diameter
instrurnent-
192 - f t - deep -^ ) Q-3-in-diameter injection pipe treacutemie pipe
WELL-HEAD FFATURES LOOKING NORTHEAST
50-hp redevelopment-pump motor
Support grate
6-in-diameter pump column-
Main casing access hole
4-iumln-diameter annular-space well
3-jn-diameter -treacutemie pipe
18-in-diameter 53 fiberglass casing^ 5
floor
A-in-diameter instrument-access pipe
Redevelopment lioe
diameter treacutemie pipe
4-in-diameter shaljow-
lnjectiocirc~npipe
4-in-diameter deep-injection pipe
(ExtsiaLt du Document Ccedil 1787b)
- 77 -
Le reacutesultat du deacutecolmatage des puits est en geacuteneacuteral une reacutecupeacuteration quasi-complegravete de la capaciteacute dinjection initiale Mais on peut dire dune maniegravere geacuteneacuterale que les ouvrages dinjection sont dune gestion deacutelicate et que leur dureacutee de vie est impreacutevisible mais de toute faccedilon infeacuterieure agrave celle des disposhysitifs dinfiltration
- 79 -
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- CHAPITRE IV -
DONNEES ECONOMIQUES DUNE OPERATION DALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE NAPPE SOUTERRAINE
- 83 -
La faisabiliteacute technique (existence de conditions geacuteologiques et hydrogeacuteologiques favorables) dune opeacuteration dalimentation artificielle ayant eacuteteacute prouveacutee il convient alors den veacuterifier lopportuniteacute eacuteconomique Pour cela une analyse minutieuse de tous les facteurs entrant dans la composition dune part du revenu et dautre part du coucirct doit ecirctre faite La comparaison de ces deux derniers points permet de deacuteterminer le beacuteneacutefice que peut apporter une telle opeacuteration
La suite du travail consistera alors agrave comparer le prix de revient de lopeacuteration de recharge avec le prix de revient dautres meacutethodes reacutepondant au mecircme objectif (agrave condition bien sucircr que ces autres meacutethodes soient techniquement reacutealisables) Par exemple
- choix entre une opeacuteration de recharge par bassin dinfiltration ou bien par puits dinjection
- choix entre une opeacuteration de recharge par bassin dinfiltration et une uniteacute de traitement des eaux
- choix entre une opeacuteration de recharge par puits dinjection et la construction dune adduction deau
- choix entre un stockage en surface et un stockage souterrain
Nous donnerons un deacuteveloppement de ces diffeacuterentes comparaisons dans le parashygraphe III de cette partie
- REVENUS APPORTEacuteS PAR UNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
Ces revenus peuvent ecirc t re d i rec ts ou ind i r ec t s
1 ) RevemiA dLuiecJ^i
Les revenus directs sont le reacutesultat de la vente des eaux de recharge apregraves passage dans le sol et pompage Cette vente se fait suivant la tarification en vigueur des eaux Il faut noter que le prix de leau varie suivant lendroit et dans le temps et que par conseacutequent lestimation des revenus directs dune opeacuteration de recharge suppose la connaissance agrave long terme de la politique de tarification de leau
2) Revenue indiAecJ^i
Les revenus indirects sont le reacutesultat de limpact dune opeacuteration de recharge sur la vie eacuteconomique dune reacutegion ou dun Etat Par exemple
- si lobjectif de lopeacuteration de recharge est la suppression dune surexploitation de la nappe le revenu apporteacute par une telle opeacuteration reacutesultera de la diminution des coucircts de pompage mais aussi de leacuteconomie de travaux dapprofondissement des puits
- si lobjectif de lopeacuteration de recharge est le stockage deau pour une utilishysation posteacuterieure le revenu apporteacute viendra de laccroissement du revenu agrishycole ainsi que de lexpansion humaine et industrielle de la reacutegion concerneacutee
bullbullbullbullraquobull
- 84 -
Compte tenu de la multipliciteacute et de la complexiteacute des paramegravetres entrant dans la composition du revenu indirect apporteacute par une opeacuteration de recharge lestishymation de ce revenu est assez difficile
B - COUcircTS DUNE OPEacuteRATION DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE NAPPE
La reacutepartition des coucircts se fait en trois eacutetapes
- coucircts des eacutetudes - coucircts de construction - coucircts de fonctionnement et dentretien
11 COLUA desi ltipoundudampsj
Les eacutetudes comprennent (G 51341)
les travaux de recherche des caracteacuteristiques geacuteologiques et hydrogeacuteologiques des terrains les reacutesultats de ces travaux permettent de conclure agrave la faisabishyliteacute technique ou non dune telle opeacuteration Cette eacutetape conditionne bien sucircr la suite des opeacuterations
le traceacute de cartes
les travaux de conception de linstallation de recharge
la recherche et lachat des terrains
les proceacutedures juridigues si lon doit recourir agrave lexpropriation
2) Travaux de cori4tnucJJoa
Le deacutetail des diffeacuterents points intervenant dans le coucirct dun bassin dinfiltrashytion et dun puits dinjection est donneacute par la figure 1
La figure 2 repreacutesente sur un diagramme le coucirct de certains eacuteleacutements de ces deux dispositifs de recharge artificielle Lanneacutee de reacutefeacuterence est 1975
Chaque installation de recharge est reacutepeacutetons-le un cas particulier Aussi ce sont les conditions locales qui dicteront leacutequipement neacutecessaire si par exemshyple tous les eacutecoulements agrave linteacuterieur de linstallation peuvent se faire par graviteacute le nombre total de pompes neacutecessaires sera reacuteduit ce qui aura pour effet de diminuer le coucirct global de leacutequipement de linstallation (G 5191)
bullbullbullbullbullbull
- 85 -
FIGURE 1
TRAVAUX DE CONSTRUCTION
1 Installations deacutepandage
a) Terrains ou bassins
- leveacutees ou digues - canaux dameneacutee - canaux deacutevacuation
b) Appareils enregistreurs
c) Installations de deacuterivation
d) Dispositifs de controcircle
e) Voies daccegraves
f) Clocirctures
g) Abris
h) Mateacuteriel de traitement de leau
2 Installations dinjection
a) Construction du puits dinjection
- colonne de tubage - compactage du gravier ou de la gravette-filtre
- injections pour eacutetancheacuteiteacute - packers - meacutethode de forage (rotation avec circulation de boue inverseacutee rotation normale battage au cacircble autres meacutethodes)
- perforations
b) Puits dobservation
- tubage - massif de gravette-filtre - injection pour eacutetancheacuteiteacute - meacutethode de forage (rotation avec circulation de boue inverseacutee rotation normale battage au cacircble autres meacutethodes)
- travaux dachegravevement (perforation dispositifs pour leacutetude du puits par la meacutethode du carottage geacuteophysique)
- installations de controcircle des expeacuteriences
- 86 -
c) Puits dextraction mdash mecircmes opeacuterations que pour les puits expeacuterimentaux avec en plus
- mateacuteriel de pompage - eacutenergie (eacutelectriciteacute moteurs agrave combustion interne)
d) Installations de controcircle de lexploitation
- poste de reacutegulation de la pression - compteurs - vannes (de fermeture controcircle soupape de seacutecuriteacute de purge soupape agrave vide)
e) Installations de traitement de leau
- javellisation - acidification - autres proceacutedeacutes
f) Conduites
- mateacuteriaux (buses en beacuteton acier recouvert et doubleacute de beacuteton amiante-ciment matiegraveres plastiques)
g) Bacirctiments
h) Appareillage de controcircle
- enregistreurs - sondeurs - eacutechantillonneurs (pompe submersible eacutechantillonneur aleacuteatoire pompe eacuteleacutevatoire agrave air conductiviteacute eacutelectrique)
(CxampiaU du Document Ccedil 513^1 )
- 87 -
FIGURE 2
DIAGRAM SHOWING COST FACTORS OF AN ARTIFICIAL-RECHARGE INSTALLATION
Playa lake
Screen wire enclosure styrofoam floating inlef
Flexible suction hose 50 et S 8 0 0 per foot
Chemical feed pump and tank capacity 03-2 galhr S 210 Chemical flocculant S 3 - S 3 0 acre-foot
reg
Q Pump-capacity 500 galmin at 80 head
Aluminum irrigation picircpe 6 at S 105 per foot 100 feet
Excavation of settling basiumln 10x 10x 100
Screen wire baffles I 14 pipe frames
Pump-capacity 500 galmin at 80 head __
Aluminum irrigation pipe g 6 o t S 105 per foot 100 feet
Excavotion of spreading basin
Flexible suction hose 20 at S 8 00 per foot
Injection well 200 depth =deg I0diamefer 150 wire
wrapped screen 50casicircng 30 yds gravel pack
Spreading basin
S 150 2 0
4 0 0
1800
105
80O
20O
160 1800
105 S540O
StOOO
Not to scate
lpoundxtnaAgraveJL du Document Ccedil 5191 ) - Anneacutee de sieacutepoundeacutesience 1975 -
- 88 -
3) Fonctionnement et entnetien
La figure 3 donne la liste des diffeacuterents eacuteleacutements constituant le coucirct du foncshytionnement et dentretien pour des bassins dinfiltration ou des puits dinjecshytion
U) Coucirct gj-obat
La reacuteunion des coucircts preacuteceacutedents deacutetermine le coucirct global dune opeacuteration de recharge Ce coucirct calculeacute sur une anneacutee de fonctionnement et rapporteacute au volume deau annuel ainsi utiliseacute donne le prix de revient du m3 deau de recharge
Lexamen de plusieurs installations montre que ce prix de revient est variable neacuteanmoins en utilisant les reacutesultats dune enquecircte faite il y a quelques anneacutees on peut deacutefinir les valeurs moyennes pour les diffeacuterents facteurs eacuteconomiques dune recharge artificielle Ainsi le tableau 1 donne la valeur moyenne des investissements neacutecessaires pour diffeacuterents dispositifs de recharge
TABLEAU 1
INVESTISSEMENT EN FRANCS PAR M3AN INFILTRE
Prctrait
Moyennes
Bassins et canaux
avec
0362
sans
0139
Puits ou forages
avec
0125
sans
0052
(Extrait du Document 6600637) - Anneacutee de AeacutefLeacutenence 1971 -
Lexamen du tableau 1 suggegravere les remarques suivantes
- le coucirct moyen des investissements par m3 et par an semble 2 agrave 3 fois plus eacuteleveacute pour les canaux et bassins que pour les puits et les forages dinjection Cette importante diffeacuterence dans les investissements sexplique en grande partie par la neacutecessiteacute dans le cas dun bassin ou dun canal dacheter une importante superficie de terrain Ainsi en zones urbaines lacquisition des terrains peut repreacutesenter jusquagrave 50 des investissements
mdash le coucirct dinvestissement du preacutetraitement constitue une part importante du coucirct total dinvestissement Le tableau 2 montre lincidence dun preacutetraitement sur le prix de revient moyen dun m3 deau (reacutesultats pour les dispositifs dinfilshytration seulement)
laquobullbullbullbullbull
- 89 -
FIGURE 3
FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN
1 Installations deacutepandage_
a) Nivellement eacutegalisation des surfaces
b) Protection contre les orages
c) Reacuteparation et remplacement des structures
d) Entretien du mateacuteriel
e) Combustible pour le mateacuteriel
f) Location du mateacuteriel
g) Ponccedilage et ramassage de la boue
h) Protection contre les insectes
i) Lutte contre la veacutegeacutetation parasite
j) Ameacutelioration de lapparence estheacutetique des installations (notamment plantation de rideaux darbres et systegraveme darrosage)
k) Protection contre les rongeurs
1) Patrouilles de surveillance
m) Traitement de leau (floculants)
n) Entretien des pentes
o) Actes de vandalisme
2 Installations dinjection
a) Appareillage dobservation et de controcircle
b) Appareillage pour la mesure du niveau deau
c) Echantillonnage de leau
d) Remise en eacutetat des puits et enlegravevement des deacutechets
e) Traitement de leau
- javellisation - acidification - autres proceacutedeacutes
f) Entretien du mateacuteriel
g) Reacuteparation des structures
- 90 -
h) Combustibles
i) Location de mateacuteriel
j) Patrouilles de surveillance
k) Analyses de leau
1) Acte de vandalisme
3 Bureaux
a) Controcircle et surveillance
b) Administration
c) Paiement des salaires et reacutemuneacuteration
d) Frais geacuteneacuteraux (bureaux et services locaux)
- location et services publics - teacuteleacutephone - fournitures
- entretien de leacutequipement de bureau
e) Salaires et traitements
f) Responsabiliteacute civile (assurances)
g) Impocircts et taxes
h) Inteacuterecircts
(poundxampiaLt du Document Ccedil 513^1 )
- SI -
TABLEAU 2
INCIDENCE DU PRETRAITEMENT SUR LE PRIX DU M3 DEAU
Moyennes
Prix du m3
en F F
0249
Incidence du
preacutetraitement
27
Prix du preacutetraitement par m5 (FF)
00787
(6xtnaLt du Document 6600637 ) - Anneacutee de ieacuteLeacutenence 1971 -
Le coucirct du preacutetraitement eacutetait donc en 1971 en moyenne de 8 centimes par m3
Nous avons vu que le preacutetraitement des eaux dinfiltration retarde lapparition dun colmatage inadmissible et donc reacuteduit lentretien du dispositif concerneacute Un calcul rapide montre cependant que leacuteconomie ainsi reacutealiseacutee est loin de venir compenser les deacutepenses dues au preacutetraitement de leau On cherchera donc dans le cas dun dispositif dinfiltration agrave reacuteduire au maximum le preacutetraitement des eaux de recharge
La figure 4 donne les reacutesultatsde correacutelations statistiques eacutetablies entre linshyvestissement neacutecessaire agrave la reacutealisation dune opeacuteration dalimentation artifishycielle de nappe et le volume annuel introduit par ce moyen dans laquifegravere
FIGURE 4
INVESTISSEMENT ET VOLUME
ANNUEL INTRODUIT DANS LAQUIFERE
-Don I raquo eacuteqootionraquo claquo tfroicircfraquoraquo draquo recircccediltbullgt
2 bullbullraquo bulltpfinegrave bullraquo | 0 Fiones
V bullbullraquo apgtrtmraquo raquon tOS ttram
mdashLlaquoraquo coMcirraquotraquo poundbull corttal ioraquo obtraquoraquoraquo
t E C E N D E
H+f+ nraquowl
p a raquo t t i laquoalelaquof
bull bull bull laquo
A m bull
i bull
raquobullbullraquo
A a o
o o
lSxtnait du Document h 2028) - Anneacutee de leacutefLeacutenence 1971 -
A Forage P 3 raquolaquo Cooi o DruI
IOraquo i o lO
Vol me AIMCCcedilI tulro-Stucirct 4raquouraquo IV^utfire Inraquo)
- 92 -
Sur la figure preacuteceacutedente on peut remarquer quune installation de recharge a un coucirct dinvestissement qui en moyenne croicirct plus vite que le volume annuel introduit Pour une installation sans preacutetraitement cest linverse
- ETUDE DE LOPPORTUNITEacute EacuteCONOMIQUE DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
ARTIFICIELLE - COMPARAISON AVEC DAUTRES MEacuteTHODES DE MISE EN VALEUR
DES RESSOURCES EN EAU
Lalimentation artificielle de nappe est une opeacuteration rentable pour autant quelle soit moins coucircteuse que les autres meacutethodes de mise en valeur des ressou-ces en eau (G 51341) Il convient donc avant de choisir une meacutethode deacutetablir une comparaison de coucirct avec les autres meacutethodes (agrave condition bien sucircr que celles-ci soient techniquement reacutealisables)
Nous donnons ci-dessous quelques cas de comparaisons qui peuvent se preacutesenter
) CompcuiaLion enjQie un basi^in dinfJJjjtnaAlon et un puiAsi din^ecAion
Nous avons vu que agrave deacutebit annuel fixeacute le coucirct dinvestissement moyen dans le cas dun bassin dinfiltration est 2 agrave 3 fois plus eacuteleveacute que dans le cas dun puits dinjection Cependant le prix de revient dun m3 deau infiltreacute dans un bassin est en geacuteneacuteral un tant soit peu moins eacuteleveacute quun m3 deau injecteacute dans un puits Ceci sexplique par trois faits (6622466)
les coucircts de traitement sont reacuteduits dans le cas dune installation de recharge fonctionnant avec des bassins
lentretien des bassins est beaucoup plus aiseacute que celui des puits dinjection les frais dentretien des bassins sont donc moindres
la dureacutee de vie des ouvrages dinjection est en geacuteneacuteral beaucoup plus courte que celle des bassins Par conseacutequent lamortissement des premiers doit se faire plus rapidement que celui des seconds
Pour ecirctre compeacutetitifs vis-agrave-vis des bassins dinfiltration les puits dinjection doivent donc ecirctre conccedilus et geacutereacutes de maniegravere rigoureuse Cest pourquoi dans bien des cas on a preacutefeacutereacute malgreacute leur prix les bassins aux puits dinjection
2) CompcuiaLion entie une insitaUAation de Aechange anAAficJ-eAAcirce et une uniteacute de tnaAjtement damp4 eaux
Placcedilons nous dans le cas ougrave linstallation de recharge est un bassin Nous avons vu que par passage dans le sol leau dun bassin peut ecirctre grandement purifieacutee Ce traitement par le sol vient donc concurrencer techniquement le traitement en station
Examinons alors les eacuteleacutements de comparaison suivants (5600836)
a) implantation lespace neacutecessaire pour la construction dune uniteacute de traitement est infeacuterieur agrave celui neacutecessaire pour une recharge par bassin
b) besoin en eau dans le cas dune recharge les pertes en eau peuvent seacutelever a 40 du volume introduit
- 93 -
c) estheacutetique dans un cas comme dans lautre les installations paraicirctront inesshytheacutetiques
d) seacutecuriteacute de lexploitation dans le cas dune recharge par bassin on doit sattendre agrave des variations des deacutebits dinfiltration (colmatage fluctuations saisonniegraveres agissant sur la viscositeacute de leau) Mais la simpliciteacute des instalshylations avec bassins fait quelles sont moins exposeacutees aux pannes Pour ecirctre fiables les uniteacutes de traitement exigent pour leur part une gestion et un entretien rigoureux mis en oeuvre par un personnel qualifieacute
e) Possibiliteacute de surcharge les uniteacutes de traitement peuvent supporter jusquagrave 25 de surcharge Par contre la possibiliteacute de surcharge pour les bassins est faible En effet les bassins ont des dimensions fixeacutees et par conseacutequent ils ne peuvent recevoir plus deau quils peuvent en contenir
f) possibiliteacute dagrandissement les uniteacutes de traitement peuvent ecirctre facilement agrandies ce qui nest pas le cas pour les bassins
g) constitution de leau eacutepureacutee leau reprise apregraves infiltration dans le sol est agrave condition de respecter certaines conditions (cf 2egraveme partie de cette eacutetude) toujours claire et saine Leau traiteacutee pose souvent des problegravemes dodeur de saveur et de tempeacuterature
La comparaison eacuteconomique entre une installation de recharge par bassins et une uniteacute de traitement des eaux a souvent montreacute lagrave ougrave les conditions geacuteologiques et hydrogeacuteologiques sont favorables et le prix des terrains pas trop eacuteleveacute la rentabiliteacute de cette premiegravere meacutethode de traitement et de reacutegeacuteneacuteration des eaux
3) CompgiltxLion entte une i-nAtaAAaALon de iechaAge antAfcAcieMle et une adducJLJon deau (66025W7 ^
Placcedilons nous dans le cas ougrave linstallation de recharge est un puits dinjection
Pour ces deux installations on peut en premiegravere analyse confondre les frais de production et de pompage Si par ailleurs on neacuteglige les autres frais dexploishytation tels que lentretien la comparaison eacuteconomique entre les deux installashytions est alors rameneacutee agrave la comparaison des coucircts dinvestissement
pour les puits dinjection les coucircts dinvestissement sont composeacutes principaleshyment du coucirct du forage et du coucirct de la station de pompage
pour ladduction les coucircts dinvestissement sont reacuteduits aux coucircts de la canashylisation et des ouvrages annexes
La figure 5 donne un exemple chiffreacute dune telle comparaison pour lalimentation dune agglomeacuteration situeacutee au-dessus de la nappe souterraine de lAlbien (Reacutegion Parisienne)
Le coucirct dinvestissement pour une adduction deau eacutetant fonction de la longueur de la canalisation il apparaicirct donc quil existe une distance optimum au-delagrave de laquelle une installation de recharge est moins oneacutereuse quune adduction deau
bull bullbullbullbullraquo
- 94 -
FIGURE 5
ALIMENTATION A PARTIR DE LA NAPPE DE LALBIEN COMPARAISON AVEC UNE
SOLUTION DE TRANSPORT DEAUX DE SURFACE
exemple Lapprovisionnement en eau potable dune aggloshymeacuterat ion de 25 000 habitants dont les besoins atteishygnent laquon peacuteriode de pointe 7 000 m3jraquo peut ecirctre assureacute
soit p a r u n e adduct ion directe en premiegravere ecirclegrave-vation d eaux de surface depuis la plus proche usine de trai tement
soit par -des preacutelegravevements dans TAlbicircen effectueacutes sur place et compenseacutes pa r linjection simultaneacutee bullau niveau de la mecircme usine de Yolumes eacutequishyvalents
En premiegravere approximation l a comparaison entre ces deux solutions peut ecirctre rameneacutee agrave la comparaishyson des investissements correspondants
mdash lthuucircgt le ynetuief cas agrave une conduite de 350 mm de diamegravetre (1) soit environ 035 MFkm
(1) Coucirct moyen approximatifraquo au megravetre lineacuteaire en TOAC scmiuml-urbanicircseacutee y comprisregards ouvrages et toutes sujeacutetions r 350 F
dans le second cas agrave la reacutealisation d un doublet de forages agrave lAlbien
Forage dinjection 09011F Forage de preacutelegravevements 090Icirc1F Geacutenie Civil station de pompage et de tfeacuteferrisaticircon _ 035MF Equipements de pompage 015MF Equipements de deacutefcrrisatioR 015 MF
soit environ 2-15 MF
Comparaison des dsua solutions
Compte tenu des hypothegraveses adopteacutees la solution du doublet de forages agrave lAlbien parait la plus avanshytageuse si la longueur de ladduction directe excegravede 7 km (215035)
(Existait du Document 6602587) - Anneacutee de leacute^eacuteience 197b -
Le c a l c u l p reacuteceacuteden t e s t une s i m p l i f i c a t i o n du c a l c u l r eacute e l q u i en f a i t e s t p lu s complexe En dehors de t o u t e c o n s i d eacute r a t i o n eacuteconomique une opeacute ra t ion de recharge a r t i f i c i e l l e peut s imposer l agrave ougrave l e s r e s s o u r c e s n a t u r e l l e s d a l i m e n t a t i o n en eau s a v egrave r e n t i n s u f f i s a n t e s pour s a t i s f a i r e l e s b e s o i n s Exemple dans l e s icirc l e s ougrave l e s r e s s o u r c e s n a t u r e l l e s son t f a i b l e s e t ougrave l e p r i x du dessalement de l e a u de mer e s t souvent p r o h i b i t i f
- 95 -
U) Compcuiabbion ervUie le ^tocAage de siUAjlace et te 4tockage 4oideAAaln
Lfraquo figure 6 donne les reacutesultats dune correacutelation statistique entre le montant des investissements et le nombre de m3 deau stockeacutes par an pour un reacuteservoir de surface et un reacuteservoir souterrain
FIGURE 6
COMPARAISON DES COUTS DES STOCKAGES SUPERFICIEL ET SOUTERRAIN
1310raquo
I I
T3103
13107
TTykAT-STt 44-
rlt^r~^Trrttr
MaouM
IW3raquo 1V10raquo IVW
(ExtAaLt du Document f- 2028) - Anneacutee de ieacuteeacuteAence 1971 -
A partir de la figure preacuteceacutedente on peut donc deacuteduire que pour des volumes infeacuterieurs agrave environ 30 millions de m3 par an le stockage souterrain est plus inteacuteressant financiegraverement que le stockage de surface
bull bullbullbullbullbull
- S6 -
Par ailleurs le stockage souterrain preacutesente les avantages suivants
- disponibiliteacute de reacuteserve en cas de catastrophe stoppant les possibiliteacutes dimporshytation deau
- eacutelimination des pertes par eacutevapotranspiration
- pas de problegraveme dalgues et moins de risques de contamination
- reacuteduction des risques daffaissements dus agrave une baisse du niveau de la nappe
- possibiliteacute de traiter et de purifier leau par passage dans le sol
- 97
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- CHAPITRE V -
LES INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE DE
NAPPE DANS LE MONDE
- 101 -
Les reacuteserves deaux souterraines constituent une immense ressource En effet on estime agrave 4 millions de km3 la quantiteacute des eaux souterraines situeacutees entre la surface du sol et la profondeur de 800 m agrave titre de comparaison le volume total des lacs deau douce est denviron 120000 km3
Cette ressource en eau souterraine est par ailleurs omnipreacutesente et peut donc ecirctre mis agrave part dans quelques reacutegions du globe exploiteacutee
Dans de larges reacutegions du monde les preacutecipitations sont insuffisantes pour pouvoir couvrir les besoins en eau A titre dexemple la figure 1 donne la carte des reacutegions du globe ougrave les preacutecipitations sont insuffisants vis-agrave-vis des besoins agricoles
FIGURE 1
Waiet-dejiciency (-) and valet-surplus (+) zones in ihe vorld A water deficiency exisls if preacutecipitation supplies less ztiater than would be nrrdedjor vellutatered vrgelalian In the reverse circumslcnccs ihere is a wzter surplus
((L-xtnaJut du Document Z 49 )
En comparant la figure 1 avec la figure 2 on peut se rendre compte que les zones ougrave on constate un manque en eau agricole sont naturellement les reacutegions arides ou semi-arides mais aussi certaines reacutegions tempeacutereacutees
bull bullbullbullbullbull
FIGURE 2
o ru
(euroxpoundnalpound du WoJild Atia by Bantholomew)
- 103 -
Pour situer le rocircle de la recharge artificielle dans la gestion globale des resshysources en eau nous allons eacutetudier deux cas
- cas des zones arides et semi-arides - cas des zones tempeacutereacutees
1 ) CaS desi gonampA avide^ et somL-cuiidesi
Dans ces reacutegions lexploitation des eaux souterraines est souvent la seule solushytion dapprovisionnement en eau Aussi la recharge artificielle vise dans ces reacutegions agrave augmenter la recharge naturelle lors des rares preacutecipitations afin de limiter les pertes par eacutecoulement de surface ainsi que par eacutevapotranspiration Il est possible de faire ainsi un stockage deau dans le sol
Il faut tenir compte du fait que la majoriteacute des pays situeacutes dans les zones arides du globe sont le plus souvent des pays en voie de deacuteveloppement donc dans lesquels on doit utiliser une technologie adapteacutee aux moyens locaux
Prenons lexemple de lAfrique et plus particuliegraverement les pays du Sahel
La figure 3 situe les zones arides et semi-arides dAfrique
Les pays du Sahel sont situeacutes au nord des deacuteserts du Sahara et du Fezzan dans des zones extrecircmement arides Parmi ces pays seules lAlgeacuterie et la Libye disposhysant de revenus peacutetroliers ont un niveau deacuteducation et deacuteconomie suffisant pour pouvoir mettre en oeuvre des techniques sophistiqueacutees de mise en valeur des resshysources en eau et ainsi assurer leur expansion humaine et eacuteconomique
2) CQA desi pay-si tompeacuteAeacuteA_
Laugmentation croissante des besoins en eau combineacutee avec la deacuteteacuterioration de la qualiteacute des eaux de surface ont entraicircneacute le deacuteveloppement de lexploitation des eaux souterraines
La recharge artificielle permet dans les reacutegions tempeacutereacutees
- dune part le soutien et la restauration de nappes surexploiteacutees
- dautre part lameacutelioration de la qualiteacute des eaux de surface par passage dans le sol
Ces deux points visent donc agrave ameacuteliorer en quantiteacute et en qualiteacute les eaux consommeacutees
Afin de preacutesenter les diffeacuterentes reacutealisations dans le monde nous allons les classer en fonction de lobjectif principal viseacute par ces installations
Principalement on distingue 4 objectifs
I - Stockage deau en peacuteriode humide pour utilisation en peacuteriode segraveche I - Soutien et restauration dune nappe surexploiteacutee I -Constitution dune barriegravere hydraulique contre lintrusion deaux saleacutees (ce
point est souvent une conseacutequence du point preacuteceacutedent) V - Ameacutelioration de la qualiteacute de leau par filtration dans le sol
- 104 -
FIGURE 3
TERRES ARIDES DAFRIQUE
E
A
S
rii bull i ri
i i
_
A n d raquo
Trontliraquo im plaquoV
1000 KIUX5
WOJtoeh
lpoundicOixLUt du Document I 1021)
bull bull bull bull bull
- 105 -
- INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF
LE STOCKAGE DEAU
1 ) Liacircte de^i in^taM-atlorvi
(1
(2
(3
(4
(5
(6
(7
(8
(9
(10
(U
(12
(13
Valleacutee du Danube Roumanie - Bulgarie
Valleacutee de la LeeGrande-Bretagne
Camp Peary USA
Valleacutee de la Prut Ukraine
Wroclaw Pologne
Comteacute de Los Angeles USA
Massif de Zaghouan Tunisie
Plaine cocirctiegravere dIsraeumll
Source de Yarkon Israeumll
Dan Project Israeumll
URSS
Valleacutee de lOued Biskra Algeacuterie
Plaine de Karakoum Turkmeacuten
Ahmedabad Inde
istan URSS
(G 51341)
(F 2028)
(F 2028)
(G 51341)
(6609067)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341 F 2028)
(G 51341)
(G 6230 G 6212)
(G 51341)
(G 51341)
(Z 13312c)
2) Le tablexiu 1 donne la reacutepartition suivant le climat et le niveau de deacuteveloppeshyment des pays concerneacutesdes installations preacuteceacutedentes
TABLEAU 1
- _ -NIVEAU DE
C L l r^-C^EVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3) tableau 2
(4) (5) tableau 3
(6) tableau 4
(12) tableau 5
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
(7) (8) (9) (10) tableau 6
(11) tableau 7
(13) tableau 8
- 106 -
3) Lampi tableaux 2 agrave 8 donnent pour chaque cas particulier de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
- tableaux 2 agrave 5 reacutealisations en pays industrialiseacutes
- tableaux 6- agrave 8 reacutealisations en pays en voie de deacuteveloppement
TABLEAU 2 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
PAYS
Roumanie -Bulgarie
GBretagne
USA
1 j LOCALISATION
I 1 j Valleacutee du Danube | (voir fig 4) 1 1 j Valleacutee de la Lee
1 1 J Camp Peary 1 1
EAU
R
R
bull
1 1 | GEOLOGIE |
| 1 | Valleacutee alluviale | j (sables et graviers)j 1 1 1 l j Craie j j(voir fig 5) j 1 1 1 1 (Lentille deau dans | jeau saleacutee j
1 1
VOL
2109
AQUI
m3
DISPOSITIFS
bassins
bull puits
puits
1 ICOLMA
I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 | TRAIT
| Preacute
1 1 1 1 2 1 1 1 j Preacute 1 1
1 | PERFORMANCES r i i i i j12 millions de j m3an
1 1 | entre 45 et 20 j m3h
1 bull
1 1 1 PRIX |
1 1 i i i i i i i i icirc 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Notations
R e eau de riviegravere Preacute= preacutetraitement des eaux 2 raquo traitement secondaire des eaux
FIGURE 4
- VALLEE DUDANUBE - ROUMANIE-BULGARIE
(HODHAHIB)
m - d CALAT
MAJUk
Belgrade SEVEXraquo bull laquo bull 8L
Bucarest deg
(BULGARIE)
(Extrait du Document Ccedil 5 i47 ) bull bull bull bull bull bull
- 107 -
FIGURE 5
VALLEE DE LA LEE - GE0L0GIE-PIEZ0METRIE AVANT ET APRES ALIMENTATION
ARTIFICIELLE DURANT LA PERIODE 1954-1955
1 mite gt 1
Terrains superficiels
Eii3 Argiles de Londres
KiZij VoohvJch e t Reading beds (5mper7traquosbFe
Pampi Sables thanegravetiens
P 3 Craie
mdashmdash Njyrau piucircrorpucirclricircque en octobre 1953
(svanL DIcircirrcntattoT OftificicirccIIe) -~mdash Niveau piumlocircromstriqus maximum apregraves rnjrciian
durant la peacuteriode lS5f-19S5
Sx-Oiaugravet du Document t 2028)
TABLEAU 3 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT CONTINENTAL
i PAYS
| URSS
| Pologne
| LOCALISATION
| I | Valleacutee de la | Prut
I | Wroclaw
i
EAU
R
R
I | GEOLOGIE
iPlaine alluviale |(voir fig 6)
ISeacutediments tertiaires
I I
VOL AQUI I | DISPOSITIFS
|bassins agrave
I I I |fosseacutes et (eacutetangs
i
I |C0LMA
sable| P I I 1 |PCB 1 1
1 1 | TRAIT
I
1 | Preacute
1 1 1 | Preacute
1 1 1
PERFORMANCES
12S0OO m3jour
PRIX
Notations
H = eau de riviegravere P ~ physique C raquo chimique B = biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux
- 108 -
FIGURE 6
VALLEE DE LA PRUT
l l t 1 T
A r g i l e du miocegravene
i _ i J - i J i laquov t iuml j 100 200 300 400 500
P i s t a n e e (en megravetres) 6 0 0
lHxtrialt du Ucircocumervt Ccedil 513^1 )
TABLEAU 4 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
PAYS
USA
1 | | LOCALISATION | EAU
GEOLOGIE 1 I (VOL A8UI | DISPOSITIFS
jComte de Los I Angeles |(voir fig 7) I I
(Bassins remplis de (seacutediments mal |consolideacutes i i
gt agrave 12 10s m3
|bassins et |terrains |deacutepandage I
j COLMA | TRAIT | PERFORMANCES j PRIX
I Preacute | 60 m3s jde re-|vient [de 4 agrave |242 pou H (icirceee n3 I
Notations
R = riviegravere P = physique
Preacute = preacutetraitement
- 109 -
pound O
- H -M
a a
O gtrt bullXi rH a -H o bullraquo-gt
K 3
bull S bull 0)
-=f G rH O
ta
ta 0)
raquoltD 4-raquo bull H KJ u +gt X
d o
n o bulla
a a
ta
o bulla 6raquor4 p O
bullbullgt laquo ta a fcgtd
irvviraquo bullH ni
- 110 -
TABLEAU 5 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT ARIDE
PAYS
U R S S
1 | LOCALISATION
1 1 |P la ines de jKarakourt
l
EAU
R
1 | GEOLOGIE
1 1 JAlluvions forma-j t i o n s de l ta iumlques
1
I |VOL
1 i 1
AQUI 1 | DISPOSITIFS
| Pui t s 1 1
1 ICOLHA
1 1 1 P 1 1
1 |TRAIT
1 1 1 1 1
PERFORMANCES 1 | PRIX
1 1
Notations
R raquo riviegravere P = physique
TABLEAU 6 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT MEDITERRANEEN
1 1 I I I I 1 1 PAYS j LOCALISATION EAU j GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT j PERFORMANCES j PRIX j
1 I I 1 I I 1 1 I I i i l 1 1 1 1 1 bdquo I I
Tunisie |Massif de | R | Calcaires | | P e t i t s barrages| P | Preacute 132 10deg m3an | | Izaghouan | j (voir f i g 8) j | l l l i l j ( v o i r f i g 8) | j j | I I I I I
1 1 1 1 1 1 1 i l I I 1 1 1 1 1 I sraeuml l |P la ine c S t i egrave r e | R | Pla ine l i t t o r a l e | |Pu i t s | PB | 2 | gt 10 10deg m3an | |
| ( v o i r f i g 9) j j (vo ir f i g 9) j j I I I i l
1 1 I I 1 1 1 1 1 i l 1 1 l l l I I I s r a euml l |Source de Yarkon | R | Roches carbonateacutees |900 10deg m3 |Puits mixtes | PB | 2 |entre 500 e t 1000 |de r e - |
1 I 1 p l i s s eacute e s j j l i t 3h jvient j I I I (voir fig 10) | j l l l I001S2 | 1 I I I I l l l Ipar n3 | 1 I l 1 1 i l I I l l l I I
I s r a euml l |Dan Projet (Tel | U | Dunes de sab le s | |Bass ins |PCB | 2 |300000 m3jour |de r e - | 1 Aviv) i l i l l l l jv ient j I i l I I i 1 1 i00262 | j i l i l I I jpar m3 i 1 I I I I l l l I I
Notations
R = riviegravere U = useacutee P = physique C = chimique B = biologique 2 = secondaire
- 111 -
FIGURE 8
MASSIF CALCAIRE DE ZAGHOUAN (Tun i s i e )
fmdash bull (n 1 f F H r
f Hammamet
SOUSSE --
5gt
+gtmdash mdashmdash mdash
^-a mdash
bull bull
9 - c a l c a i r e s du j u r a s s i q u e s u p eacute r i e u r
5 e t 1 - c a l c a i r e s djj l i a s
N-O m s-o
DJSBJL r i A H N C a
ampEacuteEacuteEacuteamp5
lLxtnaJjt du Document Ccedil 513^11 bull bull bull bull bull bull
- 112 -
FIGURE 9
FORMATION AQUIFERE DE LA PLAINE COTIERE
ISRAEumlL
Echelle
Limites des collines et raquoraquogtmdash des montagnes
Canalisations nationales bull deau laquo -Source raquo Ville
Direction de 1raquoeacutecoulement ~- ~ eaux souterraines
Zone de forages dexploitation
N n
Mer Zone de PLAINE COTIERE D1ISRAEumlL - PBOFIL SCHEMATIQUE
Z Z 7 Z ^ 7 7 Z Z Z Z Z Z pound ^ g f l a nappe ^T (ampgtgt p h r eacute a t i q u e bullpoundamp
iuml i d eacute s
S c h i s t e s a rg i l eux
(extrait du Document Ccedil 513U1 ) bull bull bull bull bull
- 113 -
FIGUREacute 10
SOURCE DE YARKON ISRAEumlL
ONO
PROFIL TRANSVERSAL DE LA FORMATION DANS LES MONTS DE JUDEE
Meacute ri i terraneacute e VAVHE
Plsst
J Aquifegravere
(Pleacuteistocegravene (Gregrave
Roches
es M (Neogene Neogsh _ deg
(Schistes
Sench
CeLraquostdol
2J impermeacuteables
(Seacutenonien
raquoraquoraquobull
Eocch
(Marnes crayeuses
(Turonien-Ceacutenomanien (calcaires et dolomites
(Craies (eacuteocegravenes (semi-(impermeacuteables
Q - (Ceacutenomanien infeacuterieur 1 (Dolomites
L e s h (Creacute t aceacute i n f eacute r i e u r ( S c h i s t e s
(dxtAaUL du Document Ccedil 513^1 )
TABLEAU 7 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT SEMI-ARIDE
i r~ I I i l I I I i l I PAYS LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI| DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
i I I I lt i I i I I I I I l i i j Algeacuterie jvalleacutee de loued | R |deacutepots alluviaux | 20 agrave 30 (ameacutenagements du | P | I 510deg m3an | |
iBiskra I I 1 n6 bdquo | H t de loued I I I i l | |(voir fig 11) | | 10 m3 I I I I I 1 1 I I I I I I I I I
Notations
R = eau de riviegravere p = colmatage physique
114
FIGURE 11
VALLEE ALLUVIALE DE BISKRA (ALGERIE)
^r Meacutediterrans
Figure 11 Valleacutee a l luv ia le de Biskra
Echelle
bull M M iumllaquoklaquo
((LxtnaLt du Document Ccedil 513^1)
TABLEAU 8 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TROPICAL
l i t i i | PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS ICOLMA (TRAIT j PERFORBANCES | PRIX |
i i i l i l i i I I 3 I I Inde |Ahmedabad | R | sable (voir f i g 12) | Ipuits dans l e | PB | 1 | 4 5 10 m3jour dinves-| I I I I i 1 l i t de la j j | [ t i s se - | I l I I 1 Iriviegravere | j j jment | I l I I 1 |(voir fig 13) | j j (faible |
1 1 1 I l I I I I
Notations R = eau de riviegravere P = colmatage physique B = crvlmatagccedil hi ni odegique
1 = traitement primaire
bull bull bull bull bull bull
- 115 -
Crosraquo Stetions or tnraquo Sobormali Rivraquor Ot Ahmlaquodotgtod
Aerosi SubhojSBridnt MorScolraquo llOO O lOO 200
O _ 1 _
IO 20
Ver Scolt
SuSfiojhBridsraquo^
RraquofraquorraquofHraquo I I Riraquo to cucircc
groicircnraquod aond lil Sandvrm sill
E 3 Qov wlth raquoirt
Acraraquo Gond 8ridyraquo
J FIGURE 1 2
Sub-surface section or the Sabarmati River bed poundt Ahmedabad as seen in boring during_ the construction of road bridges across the river Data supplied by Ahmedabad Municipal Corshyporation and PWD Govt of Gujarat
FIGURE 1 3
Map of Ahmedabad city shorring locations of Municipal tubcwcll stations (open circlcs) and privatc tubcwclls (closcd circlcs) In the inset a schematic diagram or the suggested injection rcchargicircng scheme is stiown Pairs of double circlcs along the river indicnc pairs of vater supply and injection wclls
Schcmofic diogrom of tbe propoj icircd siphon rechorge schsrae for-tt)8 Ahmtdobod City
-Injection well -Cblorinofor
Ahmedobod City location pion o f tubewolU
Raferlaquoncel Roilwoy lene
mdash AbodMunlimit bull Privofetubewella 0 Mun Corpo
tubraquowlaquoij Sets orwot^r supply and injac-
AirPOrtA lonwlaquoH
(poundxtjiaJjt4 du Document Z 13312c) bull bull bull bull bull bull
- 116 -
B - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LE
SOUTIEN DUNE NAPPE DEAU SOUTERRAINE
1 ) LLite de jjz^tallatioiV4
(1
(2
(3
(4
(5
(6
(7
(8
(9
(10
(U
(12
(13
via
(15
(16
(17
(18
(19
Lettonie URSS
Lituanie URSS
Bacircle Suisse
Nappe du canton de Genegraveve Suisse
Donzegravere Mondragon France
Appoigny France
La Moulle France
Menuma Japon
Niigata Japon
Hodcgaya Japon
Wiesbaden RFA
Dortmund RFA
Haltern RFA
Hardham Grande-Bretagne
Peacuteoria USA
Valleacutee de la Durance France
Flushing Meadows USA
Fresno USA
St Croix Virgin Islands
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341 F 2028)
(6618945)
(G 51341 F 2028)
(G 51341 F 2028)
(6627873)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(6622466)
(F 2028)
(G 51341 F 2028)
(G 6230)
(6616816)
(6614931)
2) Le tab-leau cL-apie donne la reacutepartition suivant le climat et le niveau de deacuteveshyloppement des pays concerneacutes des installations preacuteceacutedentes
NB il est inteacuteressant de remarquer que toutes les installations reacutepertorieacutees ont eu lieu en pays industrialiseacutes ce qui est logique car ces pays ont des besoins en eau tregraves importants donc exploitent largement leurs reacuteserves soutershyraines
Les installations de recharge artificielle pour le soutien de nappe dans le pays en voie de deacuteveloppement ne sont quagrave leacutetat du projet qui verront certainement le jour avec laugmentation des besoins en eau de ces pays
3) LeA tableaux 9 agrave 13 donnent pour chaque cas de climat et de niveau de deacuteveloppeshyment quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
- 117 -
NIVEAU DE CLIMAT ^ P J L V E L O P P E M
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3 ) (4 ) (5 ) (6 ) (7) (8) (S) (10) (11) (12) (13) (14) ( t a b l e a u x 9 e t 9 b i s )
(15) ( t a b l e a u 10)
(16) ( t a b l e a u 11)
(17) (18) ( t a b l e a u 12)
(19) ( t a b l e a u 13)
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
TABLEAU S REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
I l I I I I I I I 1 j PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS |C0LMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX 1 1 1 1 1 I l i l i l 1 1 1 1 | URSS iLettonie | L lAlluvions e t deacutep6ts | |Bass ins 1 P-C | Preacute | 0 7 agrave 10 mjour | j | 1 |morainiques 1 | ( v o i r f i g 14) | | | | 1 1 1 1 i i i i I I I I I 1 | URSS iKaunas (Lituanie)1 R |Plaine a l l u v i a l e | |Bass ins | P | P r eacute agrave l | 2 8 agrave 005 njour | | | j i ( v o i r f i g 15) j j ( vo i r f i g 15) j j j j I l I I 1 I I I 1 1 1 I I 1 1 1 1 fi 1 | Suisse |Bacircle 1 R |Pla ine d a l luv ions | |Fosseacutes 1 P | 1 | 65 x 10 m3an |de r e -j j | | f l u v i o - g l a c i a i r e s | | (vo ir f i g 17) | j | | v i e n t j 1 i j (vo ir f i g 16) j j I I I |0 0242 1 I I I I I I I I Ipar m5 1 1
| Suisse j Canton de Genegraveve 1 R 1 Deacutepocircts morainiques j 18 10s ra3 JBassins et j P j 1 j 13 x 106 m3an jde re-| |(voir f ig 18) | | | jdrains | j j jvient 1 1 I I I I I I I j10 agrave 14 1 1 I I i l I I I Icent 1 1 I I I I l i t |suisses 1 1 I I I I 1 1 1 Ipar n3 1 1 1 i l i i 1 1 I I I 1 | France |Donzere-Mondragon| R lAlluvions f l u v i a - |105 10 m3 |Fosses d i n j e c - | P | Preacute | 8 5 m3s |charges I i I j t i l e s (vo ir f i g l 9 ) i j t ion 1 | j jd expl I I I I j j(voir f ig 20) j j j J400000F 1 1 I I I I I I I Ipar an 1 1 1 1 1 1 3 1 I 1 | France |Appoigny 1 R lAlluvions f l u v i a l e s 1180 10 m3 |Bass ins agrave s a b l e | P | Preacute |1000 m3jour | i l i i i j l v o i r f i g 21) j i j | 1 1 I I I I 1 1 1 1 France La Moulle R iCraie fissureacutee Bassins agrave sablei P 1 16IO6 m3an
(voir fig 22) (voir f ig 23) (10000 m2) J
- 118 -
FIGURE 14
PLAN DES OUVRAGES HYDRAULIQUES DE BALTEZERS REPUBLIQUE SOCIALISTE
SOVIETIQUE DE LETTONIE
(SxtnaJJ du Document Q 513^1 )
- 119 -
FIGURE 15
INSTALLATIONS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DEIGULAI REPUBLIQUE SOCIALISTE
SOVIETIQUE DE LITUANIE
Legeiuiuml
1 Puits dexploitation 2 Puits dobservation 3 Station de pompage h Bassin dinfiltration
aglQ23 ^
A VA l
tma
Gravxer
S a b l e
Y777 T e r r e g r a s s e
7 Sab le mecircleacute de t e r r e g r a s s e j
(ExtAaJut du Document Ccedil 513^1 )
bull bull bull
- 120 -
FIGURE 16
COUPE HYDROGEOLOGIQUE DU SITE DE LA HARD (MUTTENZ-BALE)
giicircpositif tjltgtfitrjtun
II l VV95m v -bull bullbullbullbull
bullbull- bullbull -yf---w ^ ltbullraquo bullbull(vs5 bullbull A--raquo-
FIGURE 17
PLAN DE LAMENAGEMENT DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE LA
NAPPE DE LA HARD (MUTTENZ-BALE)
OAcircUE Ccedily Prise en r7ytera
copy_ Station filtrante
(D_ Conduite dteu fiitrio
QFossucircn dinnltrction
_ Puits diuml repreumlso
copy Reacuteservoir deau poiumltUe et stetion de pampago
_ raquo _ l^ tajw _ J I _ 2Ttftipe
ttUTTENZ PHATTELH
leuroxtnaAgravejLi du Document h 2028)
- 121 -
FIGURE 18
PLAN DE SITUATION DE LA NAPPE DE LARVE ET DES OUVRAGES
I Fronlentx 2 Florencs 3 Corouga 4 Vmty (pont) S Veuy (uagravenraquo) 6 Trains
7 SooMnraquo dAnraquo 8 Perly 9 Sorol 10 Veyriat (Franc) il Gcitlard (F) 12 Crochu (F) 13 Veiraquo (F) bull Pulrs -J- PirKgtfnagravegtrraquo
x x
^ f Noppe deacute ^ rAilordonV x+ +
(E-xtnaiA du Document 66189^5)
Echees _ J l C T
lOOm
iroo-iVraquo SOCn-Vs
FIGURE 19
SCHEMA DE LALIMENTATION
ARTIFICIELLE A DONZERE-MONDRAGON
(ampctnaLt du Document h 2028)
m bull bull bull bull bull
- 122 -
FIGURE 20
DISPOSITIF DINJECTION
G r i l l e de f i l t r a t i o n Canal
d a l i m e n t acirc t P u i t s d i n f i l t r a t i o n
Gravier compacteacute bull-v ( 1 0 - 3 0 mm) --- -s
-~ii
Tuyau p e r f o r eacute - - iicirc TE ( D i a m egrave t r e bullbull - ^ -^ 056 m) bullbullbullbullf-_-_-|
bullAlluvions -(profondeurr 8 -18 megravetres)
^S^UMSIumlEATUi-l IMPERMEABLE
lCxtnoJJ du Document Ccedil 513^1)
123 -
FIGURE 21
NAPPE DE LA VALLEE DE LYONNE A APPOIGNY FRANCE
bulllt
Station de pompage - M
JC3 puits raquoP
Prise deau
Bac de deacutecantation
bull
laquo i
laquoiuml bullOi
Pompe de r e p r i s e
bullQtrademdashpieacutezomegravetre No
(ExtAOAgraveA du Document Ccedil 513^1)
FIGURE 22
GRAVELKES bull^IumlOUNKERQUS
bullEAU INDUSTRIELLE i l ] LAC DE BELLEVUE
LILLE
USINE DE FABRICATION DEAU POTABLE DcMOULLE
VALENClHWNHS^raquo
OOUAraquo tk^in y v
(poundxtsi(LUt du Document 6627873) bull bull bull bull
- 124 -
FIGURE 23
COUPE GEOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DAPRES BRGM
20N5 OAV5 lAOJElLE LA -1APPE DE IA CH-OE EST CAPtlVc SOUS IcircE TEfWKJraquo TEariUSH
Surface d la nap4 en mars-avril 1357
la nappa en mai 1072
TABLEAU 5 BIS REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
| PAYS | LOCALISATION | EAU j GEOLOGIE jvOL AQUI | DISPOSITIFS |COLHA jniAIT j PERFORMANCES | PRIX |
j Japon JMenuma | R JDiluvium j |Pu i t s d i n - | P-C | 2 |4 000 m3Jour j j j j t vo i r f i g 24) j j t vo i r f i g 24) j j j e c t i o n I I I i l
j Japon JNiigata 1 R JDiluvium j gt 120 10 5 m3 jPui t s d i n j e c - | P-C j 2 j20000 m3Jour jde r e - j j j t vo i r f i g 25) | j t vo i r f i g 25) j j t ion j j j jv ient j i l i l j j tvo ir f i g 2 5 ) | j j |0 02 $ j j j I I 1 1 1 1 j 1 i3 |
j Japon JHodogaya j U JDiluvium | |Pu i t s d i n j e c - j C | 2 J35 m3h j j i l j j 1 U i o n 1 I i j j i i i l j j tvo ir f i g 26)j j j j j
j RFA IWiesbaden | R JAlluvions f l u - j jflassins |P-C-B j 1 jlOO 10 6 m3an i I j i i j v i a l e s j j tvo ir f i g 27)j j j j j i l i j t v o i r f i g 27) j j j i j j j
| RFA JDortmund j R JAlluvions f l u v i a - j JBassins j P-B j Precirc jlOO 10 6 m3an jde r e - j j | j j t i l e s j j tvo ir f i g 28 ) j j j jv ient j j | | j t vo i r f i g 28) j j 1 i | |entre | j i i l i l i i i i deg gt 0 3 e t i i i i i i i i i i i 0 raquo 0 9 i 1 j I I j 1 i i |Par bull i
RFA Sables de Haltern L Sables profonds e t 108 10 s m3 Bassins Preacute 44 10 6 ngt3an (vo ir f i g 29) a l luv ions de (voir f i g 29)
1 t recouvrement [ I I I l
1 CB lHardham (Sussex) j R jSable-limoneux j |Bass ins j P j Precirc J26OO0 m3jour j j 1 1 I I I I I I I I I
Notations
Eau R raquo= eau de riviegravere U s eaux useacutees
Colmatage P raquo colmatage physique C raquo chimique B - bull bol ialt
Traitement Preacute = preacutetraitement 1 primaire 2 s secondaire
- 125 -
FIGURE 24
PROJET DINJECTION DE MENUNA JAPON
CARTE HYDROGEOLOGIQUE DE LA PLAINE DE KVANTO
Zone d a l i m e n t a t i o n des nappes c a p t i v e s
Zone de c i r c u l a t i o n des eaux douces c a p t i v e s
Zone d e a u x s o u t e r r a i n e s s e m i - c o n n eacute e s
TTTT-
200
Eaux souterraines coloreacutees du groupe de Kazusa Direction principale du courant des eaux douces souterraines
Limite infeacuterieure des deacutepocircts du plio-pleacuteistocegravene du groupe de Kazusz
Aluvions
Roches preacuteshytertiaires
PROFIL GENERALISE AB Groupe Kazusa
(Plio-pleacuteistocegravene)
(ExtnaiA du Document Ccedil 513b1) bull bullbullbullbull bull
- 126 -
FIGURE 25
PROJET DINJECTION DE NIIGATA - JAPON
C a r t e i n d i q u a n t l e m p l a c e m e n t d e s d i s p o s i t i f s d i n s e r t i o n
J D i s p o s i t i f s d i n j e c t i o n
B a s s i n de d eacute c a n t a t i o n
P r o d u i t s c h i m i q u e s p o u r l e t r a i t e shyment
^V^AJi-^r 1^^ 6 ^ e ^ e a u b r u t e
C ugrave-
i l i Vlaquo
I1III
P l a i n e c ocirc t i egrave r e Beacutegions montagneuses
(C-xJjiaUi du Document Ccedil 513U1 ) bull bull bull bull bull bull
- 127 -
FIGURE 26
INSTALLATION DINJECTION DE HODOGAYA
cp Vanne darrecirct ^
Pompe
R eacute s e r v o i r d e a u
G r a v e t t e f i l t r e compacteacute
Figure puit
JAPON
montrant la s dinjection
Tokyo zone m
struc Mo 1
eacutetrop
ture des et 2
olitaicircne
(ExtaaU du ucircocumertf Ccedil 51)^1 ) bull bull
- 128 -
FIGURE 27
POMPAGE DEAUX SOUTERRAINES ARTIFICIELLES A SCHIRSTEIN WIESBADEN
r JD
s u r l e Rhin
copy S t a t i o n de pompage copy P u i t s copy B a s s i n de d eacute c a n t a t i o n copy B a s s i n d i n f i l t r a t i o n copy Leveacutee
VALLEE DU BHIN WIESBADEM REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
lpoundxtAaJJL du Document Ccedil 57J47 )
- 129 -
FIGURE 28
INSTALLATIONS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE DORTMUND
BaBs in de d eacute c a n t a t i o n
P r eacute f i l t r e agrave g r a v i e z
mmmzm Substratum impermeacuteable
YSSSSSS Surfaccedile de la nappe phreacuteatique avant
bullbullbull 1 alimentation artificielle bull Surface de la nappe phreacuteatique apregraves lalimentation artificielle
bdquo+teacirce 1 a Lippeltx
N o t e laquobullmdash iy
Pour approvisionner les villes ~ bullgtegt G-Agrave et les industries on pompe dans la valleacutee de la Ruhr hlO millions de m-2 deau par an dont
320 millraquo de m2 dans lEnvscher 82 mill de m^ dans lu Lippe 6 millraquo de nvi dans la Vupper
et 2 millraquo de m dans la cuvette dEms
VALLEE DE LA RUHR REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
ouvrages hydrauliques
lx+ialt du Document Ccedil 513^1)
Lac artificiel
Bassin draquoinfiltra- puits de
tion pompage
Bassin dinfiltrashytion
I I
Surface pieacutezomeacutetrique avant lalimentation artificielle
Surface pieacutezomeacutetrique apregraves lalimontation artificielle
~
Sables de Haltorn
Carte de la reacutegion
DISPOSITIF DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE HALTERN
REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
Cologne (K51n)
DlaquossEicanrgt
lExtnaAJi du Document Ccedil 513^1 )
- 131 -
TABLEAU 10 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT CONTINENTAL
I PAYS j LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COIJU | TRAIT j PERFORMANCES I PRIX
T USA Peacuteoria (Illinois) R sables et graviers
(voir fig 30) Bassins agrave sable (voir fig 30)
AP Preacute JlO000 m3jour |de re-|vient 10008 FF| jpar rn3
Notations
R = eau de riviegravere P = colmatage physique A = colmatage ducirc aux algues
Preacute = preacutetraitement
FIGURE 30
PLAN ET COUPE DUN BASSIN DINFILTRATION DE PEORIA
Oacsm
mm f^-C^t
i - j laquo m r vsi bullbull bull bullgtraquo bullbullbull gt-r-mdash ~T -- -v bullbull-
JiiC^U-1 vv-------- bull t )- c bullbullsvcbullbull - bull bullbull -bullbull ^Vbullbullbull^bull^iT v^gt^7bull^^T-~----Trrbull^^-^-^-J-C^bullbullbull
Echelles United)
Arriveacutee dcui- Ijriiire
(Existait du Document t 2028)
- 132 -
TABLEAU 11 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
PAYS I I I I I I j LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AOUI | DISPOSITIFS j COLHA
1 1 1 TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
Valleacutee de la Durance (Voir fig 31)
R Alluvions fluvia- gt 800 10 m3 Puits dinjec- P tiles tion
(voir fig 31)
830 1s
I
Notations
R raquo riviegravere P = colmatage physique 1 = traitement primaire
TABLEAU 12 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT ARIDE
| PAYS
USA
| USA
1 | LOCALISATION
Flushing Meadows
1 1
JFresno |(voir fig 33) 1 1 1
EAU
bull
R
1 | GEOLOGIE
Sable grossier et graviers
1
|Alluvions reacutecen-jtes dorigine |granitique 1 1
1 | VOL
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
AQUI 1 | DISPOSITIFS
Bassins (voir fig
1
|Bassins 1 1 1 1
32)
1 |COLMA
PB
1 1 1 1 1 P 1 1 1 1
1 |TRAIT
gt 1 1 | 1 | Preacute 1 1 1 1
1 | PERFORMANCES
35 m3s
1 1
|15 10 m3an 1 1 1 1
1 1 | PRIX j
1 1 1 1 de re- j vient 000432 jpar m3 j
1 i |de re- | jvient j |00142 | jpar m3 | 1 1
Notations
R laquo eau de riviegravere U = eaux useacutees
P =raquo colmatage physique B = colmatage biologique
2 raquo traitement secondaire Preacute = preacutetraitement
bullbullbullbullbulllt
- 133 -
FIGURE 31
BASSE VALLEE DE LA DURANCE - FRANCE
TARASCON
Limi t e s de l a p a r t i e c a p t i v e de l a format ion a q u i f egrave r e ( sous des d eacute p ocirc t s a r g i l e u x s u p e r f i c i e l s )
I n s t a l l a t i o n s d i n j e c t i o n ~^mdash P r o f i l eacute t u d i eacute
ipoundxtncuit du Document Ccedil 513^1 ) bull bull bull bull bull bull
- 134 -
FIGURE 32 SCHEMA DU PROJET DE FLUSHING MEADOWS ^-x
R eacute g u l a t e u r d e p r e s s i o n
A l i m e n t a t i o n
Canal dameneacutee Digue
Bassin V T
IOI JŒ JLIumlL
=r~w5i bd alt
bull
Puits Ndeg bull 1
50
bull -ltgt
bullbull 3-4
5-6
100 megravetres
I
B _
3=
Tuyau de drainage
J^ Puits Est
Puits
FIGURE 32 BIS SYSTEME DES BASSINS DINFILTRATION SUR CHAQUE COTE DU LIT DE LA RIVIERE ET DES PUITS AU CENTRE POUR POMPER LEAU REGENEREE
Lit de la rivi egravere
horizon imperxeacuteable
(poundXpoundACLUgraveL4 du Document Ccedil 6230) bull bull bull bull
- 135 -
FIGURE 33
ZONAL RESPONSE IN WATER TABLE HYDRAULIC HEAD AND WATER QUALITY
AROUND THE CITY OF FRESNO CALIFORNIE
(poundxtnltzijt du Document 6616816)
TABLEAU 13 REALISATION EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TROPICAL
i PAYS
USA
i | LOCALISATION |
St Croix (Virgin Islond)
Notations
EAU
U
| GEOLOGIE
Alluvions (voir fig 33 Bis
1
VOL AQUI DISPOSITIFS
Bassins (voir fig
33 Bis)
1 ICOLMA
1 1 PB
1 1 1
1 | TRAIT
1 1
1 1 1 1
PERFORMANCES
38000 n3jour
1 1 1 PRIX |
[de re- [ vient 05602 [par m3
U = eaux useacutees
P = colmatage physique 8 = colmatage biologique
1 = traitement primaire
- 136 -
FIGURE 33 BIS
GEOLOGY OF THE GOLDEN AND NEGRO BAY RECHARGE SITES
i ^ mdash E i f t t a N laquo y o Bay gt ^ bullbull bull Esurraquo Goldltn Grcraquoraquo bull gt
rtorironiai ugraveiitanc ifti
(poundxtialt du Document 661^931 )
bull bull bull bull bull bull
- 137 -
- INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LA
CONSTITUTION DUNE BARRIEgraveRE HYDRAULIQUE CONTRE LINTRUSION
DEAUX SALEacuteES
1 ) L-Lite deA inAtaHaiJonA
(1
(2
(3
(4
(51
(6
(7
(8
(9
(10]
(11
(12)
Long Island USA
Zandvoort Pays-Bas
Tokushima Japon
Water Factory 21 USA
Palo Alto USA
Burdekin Australie
Kalauoo Hawaiuml USA
Dashte Naz Iran
Tanger Maroc
Telbaulba Tunisie
Sebikotane Seacuteneacutegal
Bas Togo Togo
(F 2028 G 51341 G 17874)
(F 2028 G 51341)
(G 51341)
(G 6212 5603546)
(G 6212)
(F 40332 G 51341)
(G 51341)
(Ground Water Ja-Fe 1977)
(F 2028 G 51341 6600101)
(G 6757)
(G 51341 5600835)
(G 51341)
2) Le tabMeau cL-apieA donne la r eacutepar t i t ion des i n s t a l l a t i ons preacuteceacutedentes suivant l e climat et l e niveau de deacuteveloppement des pays concerneacutes
3) LeA tabteaux 1b agrave 19 donnent pour chaque cas p a r t i c u l i e r de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques carac teacuter is t iques des i n s t a l l a t i o n s correspondantes
Tableaux 14 agrave 16 r eacutea l i s a t ions en pays indus t r i a l i seacute s
Tableaux 17 agrave 19 r eacutea l i sa t ions en pays en voie de deacuteveloppement
- 138 -
- ______^ NIVEAU DE CLIMAT -^CEVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2 ) (3 ) t a b l e a u 14
(4 ) (5 ) t a b l e a u 15
(6) (7) t a b l e a u 16
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
(8) t a b l e a u 17)
(9 ) (10) t a b l e a u 18
(11) (12) t a b l e a u 19
TABLEAU 14 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
C I I I I I I I I I I PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLHA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
1 1 I I I I I 1 1 1 I I I I I I I I I | USA | Bay Park | U |Sable a r g i l e | gt 1200 10 9 m3|Puits d i n j e c - | PCB | 3 |13 agrave 25 1s | | | | Long Is land j | sab le argi leux j | t i o n I I I 1 | | (voir f i g 34) | | ( v o i r f i g 35) | | I I I I I
| Pays-Bas | Zandvoort j R |Plaine l i t t o r a l e | ) 4 5 10 9 m3 jcanaux e t j P j Preacute j 70 10 m3an jde r e -| j | | e t dune | jbass ins | | j | v i en t | | | j (vo ir f i g 36) j j fvo ir f i g 36) j j j |0 245
1 I I I I I I I lFFn3 1 1 1 1 II 1 1 1 II 1 1 1 1 1 1 1
Japon | Tokushima | R |Plaine l i t t o r a l e | |Pu i t s d i n j e c - | P | 2 | 20-25 n3heure | j (vo ir f i g 37) j jdiluvium | j t ion I I I 1 | | |(voir fig 37) | | I I I 1 1 I I I I I I I 1 Notations
R = eaux de riviegravere U = eaux useacutees
P = colmatage physique C = colmatage chimique B = colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux 2 = traitement secondaire 3 = traitement tertiaire
- 139 -
FIGURE 34
LOCATION OF THE BAY ARTIFICIAL-RECHARGE SITE
(C-xtnaAJL du Document Ccedil 5211 )
FIGURE 35
Nord Sud Atlantioue
A r g i l e
^Zdia^) cfe fBe c 0
G r a v i e r
Sable argile sable argileux et limon S a b l e
Roche c o n s o l i d eacute e
lCxtaaJJ- du Document Ccedil 513^1 )
- 140 -
FIGURE 36
NI
n
Limite de la zone s captage
Limite des dunes
i
gt
Mer du Nord Dunes Polder du Lac de Haarlem
urbe ^^y-Lentilles Sables du plexs^ - T tocene ^ ^^aargile
---bullbullbullbull bull-bull-bullbullbullbull ejjgt---gt ltamp ltbull bull v- bullbullbullbull
gt--gtV^
^ampm$^amp^3^amp$^
ZANDV00RT PAYS-BAS
(CxtAaU du Document Ccedil 513^D bull bull bull bull bull
- 141 -
FIGURE 37
Aff l eu remen t s du s u b s t r a t r ocheux
_ _ p r o f o n d e u r du s o c l e rocheux ~ ( c o u r b e de n iveau ) 1ampampampVJ-~- Teneur en Ci s u p eacute r i e u r e agrave
bull Fo rage
copy P u i t s d i n j e c t i o n
TAKASE Deacutepocircts argileux superficiels HATSUMO
icirc l e r
PROJET DINJECTION DE TOKUSHIMA JAPON
fts^ k=eacutepoundagrave amp ^
Tokushima (sur Shikoku)
(6x-tzltzlt du Document Ccedil 513U1 )
- 142 -
FIGURE 38
ORANGE COUNTY CALIFORNIE
bullv KCCU CQ
5Au BtewAepiuo co
raquo _
eiVcZ^iPE- co
0
PIE60 1 l [ IMPERIAL CO i
_ 1 -T-
A i
(CxtacuJ du Document 56035^6)
TABLEAU 15 REALISATIONS EH PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
r 1 i PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE
1 1 1 1 1 1 |VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
Water Factory 21 U Deacutepocircts marins et Californie continentaux mal (voir fig 38) consolideacutes
Puits dinjecj PB 3
(voir fig39)
066 IJI33
USA Palo Alto (voir f ig 40)
U Sables et jgraviers
I Puits dinjecj PB 6 1s
|(voir fig40)| I I
Notations
U = eaux useacutees
colmatage physique colmatage biologique
3 = traitement tertiaire
bull bull bull bull i
- 143 -
FIGURE 39
FLOW SCHEMATIC AND SAMPLING LOCATIONS FOR WATER FACTORY 21
LIQUID PROCES3IWG
C H E M C A L K I T R O S c N RECARSON-I __ _ icirc ACTIVATES bullDiSlNFECIiCV amp j CLARIFICATION j REMCVAL ATCN [ FILTr^siO^I CARBON 0poundMIKERASJZpound7Gricirc
t t fAOSQPPTiCtt
CAP80H 70 HIcircUSr
bull lt
lJCCTtOlaquolaquo wCLLS
bull laquo C Y C L E
PUMraquoS
S0L1DS HANOLING INJECTIONraquo SYSTEM
bull bull bull bull bull bull
- 144 -
FIGURE 40
PLAN 0F GROUNDWATER RECHARGE FACILITY IN THE PALO ALTO BAYLANDS
msmm FRAgraveSCISCOcircI
0 u
El 6k
PALO ALTO
copy
-e-o
LEGEND
EXTRACTION WELL
INJECTION WELL
MONITOft WELL
lpoundyLtnaLt du Document Q 6212)
- 145 -
TABLEAU 16 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TROPICAL
1 f~^ 1 1 1 1 PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |THAIT j PERFORMANCES | PRIX
Australie Delta du Burdekin Delta avec 345 109 m3 Trancheacutees agrave Preacute (voir fig 41)
-h i
JKalauao Hawaiuml
deacutepocircts alluviaux
I I I I
sable (voir fig41
I Bta2) I H
40 agrave 100 106
m3an des in-vestis-jsements 2 106$
USA jcocircne volcanique 4800 10 in3 Retenue deau (basalte) (voir fig43) (voir fig 43)
120000 m3jour
Notations
R = eaux de riviegravere
P w colmatage physique
Preacute = preacutetraitement
FIGURE 41
CARTE GENERALE
bull Ui KlaquoraquokM
(ExtzaLt du Document Q 513^1 )
- 146 -
FIGURE 42
LOCALITIES OF RECHARGE TRENCHES IN BURDEKIN DELTA
FIGURE 43
TYPICAL CROSS SECTION OF A TRENCH
IpoundxtnaAgraveJbi du Document h U0332)
- 147 -
FIGURE 44
COUPE SCHEMATIQUE MONTRANT LES SOURCES DEAU DE HONOLULU
P u i t s d e K a l a u a o H a w a i i E t a t s - U n i s d A m eacute r i n u e
E c h e l l e
-2snmdash P r eacute c i p i t a t i o n (rrr)
- laquo laquo - - L i g n e s d e n i v e a u p i eacute z o m eacute t r i q u e ( c m )
(SxiAaJJ du Document Ccedil 513^1 )
- 148 -
TABLEAU 17 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TEMPERE
1 PAYS | LOCALISATION
j r
GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COLHA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
Iran iDashte Naz | N |Sables | jtvoir f ig 45) bull j jtvoir f ig 46) j
I I I I
|Puits din- j jjection j |(voir f ig 47) |
|200 1s I I
N = eau de nappe
FIGURE 45
DASHTE-NAZ FARM AREA
V--
I R A Q
S A U 0 1 A R A 8 I A
MIOOLE EAST AREA
(poundxpoundnaUt4 de VattLcAe do OS W-LLLLaniA pcuiu darvi Qiound Wateji Qa-Fe 1977)
- 149 -
FIGURE 47
CROSS SECTION OF TYPICAL INJECTION WELL
FIGURE 46
RELATION BETWE FRESH AND SALINATED
AQUIFERS IN DASHTE-NAZ
CAS-OH I f A
-bull C -r- ~ - = S ^ trade j f - iuml x bull bull 0 L
_ _ - ^ Fgtistoi cdHgtjkta wi(raquo gtlaquo-raquoai
fx-6iltxiXltJ de VantXcle de pound)poundbull WLilLami paMu dan Ccediliound Wateji Ccedila-Fe 1977 )
bull bull bull bull bull bull
- 1 5 0 -
CARTE GEOLOGIQUE DU CHARF-EL-AKAB
Echelle - ltm
QUATERNAIRE
Allumions
1 I Sable Je couverture
~gt---iuml 1 Sable de phje
1degdegdeg1 Gregraves marin
ANTEQUATERNAIRE
- j Gregraves lortonhn
bullpound3 Gregraves 1 vmucirc Arjiitesj
F-^- Marnes eacuteocegravenes
ugravediens
Mcrres schisteuses secircnonicircennss
bullif- ocircondacss dexploitation t Fesseacutes dabsorption
copy Pieacutezomtlrts G Diachse dinjection
evccedilraquo V^=gt-iuml
EXHAURE ET REALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE LA NAPPE DE
CHARF-EL-AKAB (TANGER)
SCHEMA DE PRINCIPE
(poundxJyiaUA du Document 6600101 ) bullbullbullbullbullbull
- 151
TABLEAU 16 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT MEDITERRANEEN
1 | PAYS
1 1 1 Maroc 1 1 1 1 1 Tunisie 1 1
1 | LOCALISATION
1 1 |Tanger 1 1 |Telboulba 1 1
1 | EAU
1 B 1 1 I 1 1 F 1 1
1 1 | GEOLOGIE | VOL
I 1 1 1 s ICuvette littorale|6 10 Iseacutedimentaire | |(voir fig 48) | | 1 i |Sables fins avec | (couches dargile | i i
AQUI
m3
1 1 | DISPOSITIFS |
1 1 1 |Fosses din- | Ifiltration | |(voir fig48)|
| i 1 i |Pults din- | Ijection | 1 1
COLMA
P
P
1 | TRAIT
I 1 1 1 1 1
1 1-2 1 1
1 | PERFORMANCES
I
1 |106 m3an 1 1 1 1 -|05 10deg ngt3an 1 1
1 1 1 PRIX | 1 1 t 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1
Notations R = eau de riviegravere
P = colmatage physique
1 = traitement primaire 2 = traitement secondaire
TABLEAU 19 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TROPICAL
1 1 1 1 | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COLMA |TRAIT PAYS | LOCALISATION | EAU GEOLOGIE PERFORMANCES | PRIX
Seacuteneacutegal | Sebikotane IRoches carbona- 6010 m3 jRetenue |teacutees karstiques | j(voir fig4SIuml| |(voir fig 49) j | |
+ -+- 4-I
1depandage j
34 10 n3an
Togo Bassin du Bas Togo
Sables dunaires (voir fig SO)
gt 1 4 1 0 S m3 jTerrains 5 6 10 m3an
Notation
R = Eau de r i v i egrave r e
- 152 -
FIGURE 49
ECORCHE DU COMPARTIMENT DE SEBIKOTANE
ECORCHE DU COMPARTIMENT
DE SEBIKOTANE
Rosine infeacuterieur supposa en levraquoJ
i JIumlAMirretir
F N Cad m rcreujf
i rjJ 5AAV t 7srracirces
iKf[^|rT bull | ^T7^WL T Icirc j-r-- r- i - F
jt|l-k bull i T i ^ ^ J iiuml S t e k y X MaUr Guey
(poundxtaU du Document 5600835)
- 153 -
FIGURE 50
PLAINES LITTORALES DU TOGO
Limi te des p eacute n eacute t r a t i o n s UJJJplusmn-LLL d e a u s d e mer ^o
tf C o u r b e s de n i v e a u de l a pound I iuml m i t e iuml h f eacute r i e u r e de l a q u i - ^ bull bull
f egrave r e du c o n t i n e n t a l t e r m i n a l v
E a u de ui(
Oceacutean o
P r o f i l
C o n t i n e n t a l t e r m i n a l
( ^S ta t ion de pompage) T a b l i g b o
Eaux
S-ogt6 W ^
(poundxfrialpound du Document Ccedil 513^1) bull bull bull bull
- 154 -
D - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF
LEacutePURATION NATURELLE DES EAUX PAR PASSAGE DANS LE SOL
1 ) Lutte deA inAtaLlampLLorvi
(1) Bertrange France
(2) Blagnac France
(3) Dangeacute - St Romain France
(4) Ginasservis France
(5) Nancy France
(6) Croissy France
(7) Karlskoga Suegravede
(8) Goteborg Suegravede
(S) Port Leucate France
(10) Boulder USA
(G 2264 bis)
(G 2264 bis)
(G 2264 bis)
(5605250)
(F 2028)
(G 51341 G 3663)
(G 51341 F 2028)
(G 51341 F 2028)
(G 7221)
(G 1681519)
2) Le tabZeau cx-de440uA donne la reacutepartition des installations preacuteceacutedentes suivant le climat et le niveau de deacuteveloppement des pays concerneacutes
mdashbullmdash-___ NIVEAU DE CLIMAT -^DEVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) Tableaux 20 et 20 bis
(S) Tableau 21
(10) Tableau 22
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
bullbullbullbullbullbull
- 155 -
NB Toutes les installations reacutepertorieacutees ont eacuteteacute construites dans des pays industrialiseacutes Ceci montre bien que face dune part agrave laugmentation des besoins en eau et face dautre partagrave limportance de la quantiteacute deaux useacutees rejeteacutees lalimentation artificielle apparait comme eacutetant un moyen de gestion bien approprieacute
N
3) LampA tableaux 20 agrave 22 donnent pour chaque cas particulier de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
TABLEAU 20 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
| PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE j VOL AQUI j DISPOSITIFS | COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
France Bertrange R Alluvions gros- bullBassins agrave PB Preacute 800 m3jour bull 1siegraveres bull bullsable j j Jenviron j
(sables et gra- i itvoir fig51)
1 I I vieuro r s) | i 1 1 I 1
j France 1 Blagnac 1 R JAlluvions gros- | iBassins agrave j PB j Preacute |800 m3jour j | 1 1 Isiegraveres 1 Isable | j lenviron i j j I ((sables et gra- | |(voir figbllj j j j 1 1 I I viers) 1 1 I I I I
France Dangeacute Saint R Alluvions gros- Bassirs agrave PB Preacute 800 n3jour
Romain siegraveres isable [ [environ
(sables et gra- (voir fig51)
r 1 v i e r s ) bull I
j France | Ginasservis j U | 1 |Lagune j PB | 3 |50 m3heure j 1 I (Var) | | 1 Kvoir fig52)| | j |
France Nancy R Alluvions bull Bassins p Preacute 100000 m3j
(voir fig53)
| France j Croissy j R |Craie fissureacutee | |Bassins j PB j 1 |3010 m3an jde revient
| | (voir fig 54) | |sous alluvions | |(voir fig55lj | j |0062 par
1 1 1 |(voir fig54) | | I I I I m3
j | I l 1 9 1 I j I i Suegravede Karlskogo R Alluvions (sables 2 10 m3 Bassins agrave 1 15000 mSjour
(voir fig 56) [et graviers) [ [sable [ [ J J
(voir fig 56) (voir fig56)] j
Notations
R = eaux de riviegravere
U = eaux useacutees
P = colmatage physique
B ~ colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux 1 = traitement primaire 3 = traitement tertiaire
bullbullbullbullbullbull
- 156 -
FIGURE 51
Pt eacute iome t r cm
4 3
4 2 Stiagravettrotum de cateotres marneux tm peu permtobtn ^ -IMPLANTATION -
EcheteViOOO
SP I I I I I I I I I t I rr BOMilt 4raquoJtrotlaquoii
1gtIuml I I M J I I I M I A B
bull Fore 9 bull tf rlaquopi i
laquoraquooo l _ 1 2 0 O
J-raquoraquo
lLxtnaiA du Document Ccedil 226k b-Li)
FIG-52
T iu i teumlu ien t d eacutepuiut iou degraves fcJUii Utgteacutees Urbaines
en vus de Leur recyclage pour la consommation
Scheacutema deprincipe de l installation pilote de GINASSERV1S
ChXraquot olaquoJraquolaquolraquoraquo Otcf lntr iictgtpiraquolraquoraquo
v bull T R A I T E M E N T PRIMAIRE laquot SECONDAIRE
TRAI1EHENT TERTIAIRE
ur
raquo ^ ^ ~ i
C3 J ya amdashraquo f
^ mdash - feu eraquor gtbull bull bull bull bull bull
LACUNE dlaquo r i mj action
(poundxUaU du Document 5605250
- 157 -
FIGURE 53
SCHEMAS EN PLAN ET EN COUPE DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE DE LA NAPPE
DE LA MOSELLE A MESSEIN (NANCY)
MoseUe
vers trai
Barrage
25-3 Om | 25-30trade
gt^ |2a3nraquo
f Galerie L J captante
77777777-7777777 Subslratum impermeacuteable
(LxJjiaAgraveJ du Document h 2028)
FIGURE 54
NAPPE SOUTERRAINE DE LA VALLEE DE LA SEINE A CROISSY (FRANCE)
S e i n e Deacutecanteurs
U
P r i s e d eau
F i l t r e s agrave s a b l e
B a s s i n S t a t x o n r _ V e r s l e d m f i l - de _ reseau de t r a t x o n pompage l - d i e t r - i -
1 bution
Craie f i s s u r eacute e
(ExtAcujt du Document Q 513^1 )
- 158 -
FIGURE 55
Usine du PECQ
Prise deau de CROISSY
Chatou 9
bull bull lt - - bull lt iuml gt
FORAGES SLEE bull FORAGES fslJFTl
coupe des terrains suivant A B
a Meuliegraveres e Calcaire grossier b Sables du Stampien f Argiles et sables du Sparnacien c Gases vertes du Sarncisien g Craie blanche Seacutenonienne d Marnes et caillasses h Sables et graviers
(6xtAalt du Document Ccedil 3663)
- 159 -
RESERVOIR DEAU SOUTERRAINE DE KARLSKOGA SUEDE
Carte de l a reacuteg ion
bull w
(ExtnaLt du Document Ccedil 513^1 )
FIGURE 56
SCHEMA DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE A KARLSKOGA
(Extnatt du Document t 2028)
- 160 -
TABLEAU 20 BIS INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
1 1 I LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI
1 1 1 r~ DISPOSITIFS | COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PI
PAYS
Suegravede | Goteborg I I
R |AlIuvlons (sables | jet graviers) | j(voir fig 57) |
Bassins | (voir fig 57) j
| 1 |12000 m3jour I I
Notations
R = eaux de riviegravere
1 = traitement primaire
FIGURE 57
SCHEMA DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE A GOTEBORG
Bass in d raquo i n j e c t i o n
Nivlaquo p i eacute z on eacute triccedilju^
v v v V
vSocle cristallin
n M bull
(Cxtnaijt du Document Q 513^1 )
bull
NW Echelle horizontale 1500
PZ5
488 529
590 622-6 28
249-250 HV
360-364-k
482-484
Golel dorgile humifecircre 03cm + golels oxydes
602
690
775-784 810
Lentille dorgile humifecircre 02cm ggft
l ^ g S S J Forte dodeur H2 S 75 926 944
10-1018
1086 bull
1168-12-
1540 L-J
w
Argile humifecircre sableuse
Argile sableuse humifecircre oxydotion ferrique 10
Argile sableuse humifecircre
Deacutebris de- vecircgeacutetoux 10 Traces oxydation 1
Sable tourbeux Deacutebris de bois Soble fin tourbeux
Sable fin tourbeux
Amas de soble argileux humifecircre Soble partiellement tourbeux
054 bullbullbull 089-071
240
354-360
425-428
517
610
9 936
arc
515
Lentille dorgile tourbeuse 1cm Toches doxyde ferrique
Golel dorgile sableuse
Galets dargile sableuse brun-rouge 01 cm Toches humifegraveres Bois en deacutecomposition Soble ovec oxyde ferrique 20 Soble humifecircre H2S Soble humifecircre ovec racines
LEacuteGENDE
] Soble grossier moyen
Soble fin
FIGURE 59 PORT LEUCATE
PLAN DE SITUATION DE LA DUNE DE LA CORREGE
Echelle M 15 000
bullbullbullv Zoneeacutequipeacutee pour l i r r i g a t i o n acirc p a r t i r des ef f luents en 1980
Zone basse planteacutee (+ 2 NGF)
Conduite 0 400
Bassins d i n f i l t r a t ( 1981)
Zone haute non anteacutee (+7NG
M E R bullbull M E D I T E R R A N E E
- 163 -
TABLEAU 21 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
j VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX PAYS LOCALISATION EAU j GEOLOGIE
] 1 h Port Leucate U Dunes cStiegraveres
(voir fig 58) Bassins din- PB filtration (voir fig 59)
Preacute 1500 m3Jour
Notations
U = eaux useacutees P = colmatage physique B = colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux
TABLEAU 22 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT SEMI-ARIDE
i 1 r | LOCALISATION | EAU |
PAYS GEOLOGIE VOL AQUI 1 1 1
DISPOSITIFS ICOLMA |TRAIT | PERFORMANCES
1 1mdash4 PRIX
SA Boulder (Colorado)
I bdquo I U jAlluvions (sables et graviers)
Bassins din- j PB filtration
I entre 50000 e t ( f ig 60 ) 200000 m3an
Notations
U = eaux useacutees P = colmatage physique B = colmatage biologique 2 raquo traitement secondaire
bullbullbullbullbullraquo
FIGURE 60
SCHEMATIC 0F BOULDER WASTEWATER TREATMENT PLANT
M
Flow Prlmagravery Diversion Clarifiers
Iteadworks Oox
r L
Trfckling Ti t ters
Secondary Clarifiers Chlori nation
City Collection
System
V
Grit to Land Disposai
Site
Kl
bulla
o a v
Infiltration-Percolation Basins
1 mdash lt To Land
~ Disposai Site
Sludge Vacuum Holding Filters Tanks
(ExtnaU du Document Q 1681519)
- 165 -
L I S T E B I B L I O G R A P H I Q U E
F 2028 BIZE Jf BOURGUET L LEMOINE J Lalimentation artificielle des nappes souterraines Ed Masson et Cie 1S72 199 pages
F 3091
F 40332
FALKENMARK M LINDH G Water for a starving world Westview Press Boulder Colorado Feacutev 1977 204 pages
Proceedings of the groundwater recharge confeacuterence - 1980 Australian Water Resources Council Confeacuterence Seacuteries ndeg 3 281 pages
F 4443 MATHEW K NEWMAN PWG HO GE Groundwater recharge with secondary sewage effluent Australian Water Resources Council 1982 167 pages
F 44521 agrave 4 Artificial groundwater recharge International Symposium - Research results and practical applic Dortmund 1979 Publication 1982 1500 pages environ
F 4462 HUISMAN L 0LSTH00RN TN Artificial groundwater recharge Pitman Advanced Pub Program Ed 1983 320 pages
G 1681519 SMITH DG LIumlNSTEDT KD BENNETT ER Treatment of secondary effluent by infiltration-percolation EPA-6002-79174 Aoucirct 1979 103 pages
G 17874 KOCH E GIAIMO AA SULAM DJ Design and opeacuteration of the artificial-recharge plant at Bay Park New York US Dept of the Interior Geol Survey 1973 14 pages
G 2264 Bis La meacutecanique des fluides et lenvironnement - Preacutevision et maicirctrise de la qualiteacute de leau et de lair Socieacuteteacute Hydrotechnique de France 14egravemes Journeacutees de lHydraulique Paris Sept 1976 Question 4 les eaux souterraines 48 pages
G 3663 A bull bull bull
Plaquette de preacutesentation de linstallation de recharge artificielle de Croissy SLEE sd 16 pages
G 51341 Emmagasinement souterrain des eaux et recharge artificielle Ressources NaturellesSeacuterie Eau ONU ndeg2 1977 307 pages
bullbullbullbullbullbull
- 166 -
G 6094
G 6212
G 6230
G 7221
A bull bull bull
World climate confeacuterence Organisation Meacuteteacuteorologique Mondiale Confeacuterence Feacutevrier 1977 Genegraveve 791 pages
A bull bull bull
Wastewater reuse for groundwater recharge Symposium Office of Wat Recycling Californie 1980 345 pages
A bull bull bull
Possibiliteacutes deacutepandage des eaux useacutees urbaines Rapport Agence RMC 1979 371 pages
A bull bull bull
Lameacutenagement dinfiltration des eaux useacutees de Port-Leucate Socieacuteteacute dEconomie Mixte dEquip et dAmeacutenag de lAude Nov 1981 45 pages
5603546 COFER JR Orange county water districts Water Factory 21 Journ of the Irrigation and Drainage Div Dec 1972 p 553-567
5605250 ALEXANDRE D De leau potable agrave partir des eaux useacutees urbaines Nuisances et Environnement Oct 1973 p 368-374
6600101 MAHI LARAKI M Recircalimentation artificielle de la nappe aquifegravere de Charf-el-Akab TSM LEau Aoucirct-Sept 1970 p 355-359
6609067 JASINSKI B Captages deau dinfiltration du reacuteseau de distribution de Wroclaw (Pologne) TSMLEau Feacutevrier 1976 ndeg 2 p 88-92
6614931 BURAS OK Wastewater reacuteclamation in St Croix JWPCF 1977 49 ndeg 3 p 429-435
6616816 BIANCHI WC NIGHTINGALE HI McCORMICK RL A case history to evaluate the performance of Water-Spreading projects JAWWA Mars 1978 p 176-180
6618945
6622466
CARSAT G Quelques eacutequipements publics de Genegraveve Equip Eur 1978 2 ndeg 98 p 59-67
EDWORTHY KJ Artificial groundwater recharge and its relevance in Britain JIWES 1979 33 ndeg 2 p 151-172
6627873 MARTIN F THEBAULT P La flottation agrave lusine de Moulle Techniques Eau Ass 1981 ndeg 409 p 37-42
6628231 Water for human needs Ass Int Ress en Eau Vol 3 1975 413 pages
bull bull bull t
- 167 -
BARTOLOMEW JC World Atlas Edinbourgh John Bartholomew and Son 1974 167 pages
MARTIN A MOUSSU H Alimentation artificielle de la nappe de Sebikotane (Seacuteneacutegal) par creacuteation dune retenue deau Bull BRGM 1S68 ndeg 1 p 79-88
WILLIAMS DE The Dashte-Naz groundwater barrier and recharge project Groundwater Janvier-Feacutevrier 1977
C O N C L U S I O N
- 171 -
La consommation croissante deau dans tous les paus conduit parfois agrave une surexshyploitation des ressources naturelles le manque deau dans certains paus en deacuteveloppement et la po-Llution de leau dans les paus Industrialiseacutes ont fait que les aestlonnaLnes de leau ont eacutetudieacute toutes les possibiliteacutes de conserver leau quantitativement et qualitativement
Lalimentation artificielle des nappes paiait ecirctie une solution judicieuse agrave ces problegravemes de ressource en eau
Tout au long de cette eacutetude on a miA en eacutevidence les questions techniques et eacuteconomiques
meacutethodes dinflltratlon qualiteacute de leau agrave infecter colmatage de la one dinfiltration coucirct des tiavaux coucirct dexploitation
De nombreux exemples pais tant dans les paus deacuteveloppeacutes que dans les paus du tiers monde aussi bien en climat humide quen gone aiide ou senti aride ont permis de mettre en eacutevidence les avantages et les inconveacutenients de cette techshynique Un bilan eacuteconomique montre que dans de nombreux cas la reacuteallmentatlon artificielle des nappes peut ecirctre consideacutereacutee comme un dispositif efficace dans la gestion de leau dun paus
Cette synthegravese montre aussi le soin quil faut apporter aux eacutetudes preacutealables pour ne pas se heurter agrave de giaves pnoblemes en cours dexploitation
Un autre enseignement tireacute de la lecture des documents est le fait que chaque cas est unique leacutetude dexemples similaires est eacutevidemment Importante mais elle ne leacutesoud pas tous les problegravemes 31 faut en particulier une eacutetude hudiogeacuteologishyque seacuterieuse de la jone
Laction eacutepuratrlce des sols ameacuteliore grandement la qualiteacute de leau ma-ls ce nest pas une seacutecuriteacute suffisante et dans le cas de lutilisation dune eau infiltreacutee pour la consommation animale ou humaine il est neacutecessaire de proceacuteder agrave des controcircles et eacuteventuellement agrave des traitements
La reacutealimentation des nappes permet laugmentation de la quantiteacute deau disponible et en ameacuteliore souvent la qualiteacute cest donc un proceacutedeacute inteacuteressant pour les ones arides et seml arides car leacutevaporatlon Intervient moins que pour un reacuteservoLr deau agrave ciel ouvert 01 est aussi avantageux pour les paus deacutevelopshypeacutes puisquil permet de deacutevelopper la ressource en eau tout en assurant une certaine eacutepuration des eaux brutes ou useacutees que lon infiltre
- 10 -
poundnpji ta zieacuteuA^lte dune opeacuteration de iechange eAt dAgraveJiectement Jjee au pheacutenomegravene de co-Lmatage qui tend agrave pietneA linpJJytation de -Leau de lechajige danA teA baAA-inA ou teA puLtA LeA oiLgineA du pheacutenomegravene de coMnatage Aont ta OUAAAgrave dAveA4est phuAiqueA chirniqueA bLoiogAjQjjeA NOUA LampnonA un LnventaJuie desi lemegravedeA contsie -Le colmatage malA -il jLaut deacutejagrave AOutigneA que chaque opeacuteration de Jiechaige eAt un CJXA paAtLcutLeA et que AeuAgraveA deA eAAaAgraveA agrave long ternie et in Aitu permettent den deacutegagent leA paAametAeA
- CHAPITRE I -
L E S E A U X DE R E C H A R G E
- 13 -
Avant dexposer lorigine des eaux de recharge et les traitements eacuteventuels que lon doit leur faire subir il serait utile dintroduire la notion de compatibishyliteacute entre les eaux de recharge et les eaux natives du gisement On peut deacutefinir trois domaines de compatibiliteacute physique chimique et biologique
compatibiliteacute physique elle concerne le pH la teneur en matiegraveres en suspension ou MES
compatibiliteacute chimique elle concerne laction des gaz dissous la teneur en MES en fer en manganegravese en calcium en magneacutesium en silice ainsi que la dureteacute de 1eau
compatibiliteacute biologique elle concerne la preacutesence de pathogegravenes susceptibles de polluer les eaux souterraines
Les traitements eacuteventuels des eaux de recharge visent agrave proteacuteger les eaux du gisement vis-agrave-vis de toute pollution pouvant entraicircner une deacutegradation irreacutevershysible de sa qualiteacute
A - RECHARGE PAR EAUX DE RIVIEgraveRE
1 ) RomanqueA piltLLLmJjriCLuiltZA
a) Lanalyse quantitative de la recharge naturelle de la nappe alluviale par la riviegravere elle-mecircme est essentielle pour pouvoir juger de lefficaciteacute dune recharge artificielle En effet cette analyse permet de deacuteterminer les deacutebits reacuteellement utiles parla recharge artificielle dun aquifegravere donneacute
b) Lanalyse qualitative des eaux de riviegravere permet den connaicirctre le degreacute de polshylution ainsi que la teneur en MES Il faut remarquer que ces deux facteurs peushyvent ecirctre directement influenceacutes par le reacutegime de la riviegravere elle-mecircme Ainsi
en peacuteriode deacutetiage la pollution des eaux peut ecirctre plus importante quagrave lorshydinaire
en peacuteriode de crue un transport solide important peut apparaicirctre augmentant du mecircme coup la teneur en MES (F 2028)
Les eacutetudes en vue dune recharge artificielle par des eaux de riviegravere doivent donc se faire sur une large plage de valeurs des deacutebits
La pollution et la teneur en MES jouant un rocircle tregraves important vis-agrave-vis du pheacutenomegravene de colmatage le pompage en riviegravere peut donc ecirctre intermittent ou conshytinu suivant les toleacuterances admises pour la pollution et la teneur en MES des eaux de recharge
2) Eaux dltZAtinecirceA agrave ampOie jjipoundJJJyieacuteesgt dan dzA baj4inA (F 2518 F 3469)
Suivant le degreacute de pollution et la teneur en MES de la riviegravere les eaux peuvent subir les traitement suivants
- 14 -
preacute-traitement deacutegrillage suivi dune simple deacutecantation Cest le cas des oueds et des cours deau ne preacutesentant pas de pollution notable
NB les anciennes sabliegraveres se preacutesentent comme eacutetant dexcellents bassins de deacutecantation
traitement primaire en station injection de coagulants deacutecantation et filtra-tion sur sable pour reacuteduire la teneur en MES et la demande biologique en oxygegravene des eaux
Exemple
Croissy (eau de Seine) - la figure 1 donne un scheacutema de linstallation (G 3663)
Moulle (eau de lAa) (6627873 6625917 6627956)
Appoigny(eau de lYonne) (G 1947)
Remarque dans le cas deacutepandage superficiel des eaux de recharge on ne procegravede pas agrave une steacuterilisation lors du traitement En effet la chloration aurait le grand inconveacutenient de deacutetruire dans les bassins laction eacutepuratrice des bacteacuteries diverses qui oxydent et mineacuteralisent les diffeacuterents produits organiques preacutesents dans les eaux (G 3459)
FIGURE 1
EXEMPLE DE CROISSY
(poundxiiaJJ du Document Ccedil 3663)
bull bull bull bull bull
- 15 -
3) Eaux desitlneacuteesi agrave linfection (F 3469 F 2028)
Remarque preacuteliminaire les eaux dinjection dune maniegravere geacuteneacuterale doivent ecirctre deacutebarrasseacutees de toute pollution susceptible dalteacuterer la qualiteacute des eaux du gisement et notamment des matiegraveres toxiques non eacuteliminables par filtration naturelle De plus les eaux dinjection doivent ecirctre chimiquement compatibles avec les eaux du gisement
En geacuteneacuteral en plus dun traitement primaire classique les eaux de riviegraveres desshytineacutees agrave linjection subissent un traitement secondaire plus ou moins eacutelaboreacute en fonction de leur degreacute de pollution Ce traitement vise principalement agrave deacutesaeacuterer leau et agrave la steacuteriliser avant injection
Exemples (F 2028)
En Israeumll (eaux du Lac de Tibeacuteriade)
En Californie (eaux des torrents de la Sierra Nevada)
3 - RECHARGE PAR EAUX USEacuteES
Le niveau de traitement des eaux useacutees destineacutees agrave la recharge artificielle deacutepend tregraves largement de lorigine de celles-ci (domestique ou industrielle) et aussi de la nature des terrains de recharge
Le tableau 1 (extrait de 6604561) rappelle la nature des pollutions en fonction de lorigine des eaux useacutees
Le tableau 2 (G 6501) donne agrave titre indicatif les recommandations du Service de Santeacute de la Californie pour lutilisation agrave des fins de recharge artificielle deaux useacutees
Le tableau 3 (G 6501) montre par des exemples la diversiteacute des traitements que lon peut appliquer suivant les paramegravetres de la recharge
ConcAgravewiioni
Comme nous lavons deacutejagrave souligneacute dans lintroduction chaque opeacuteration de recharshyge doit ecirctre traiteacutee comme un cas particulier Le niveau de traitement requis pour les eaux de recharge en est une preuve Aussi seuls des essais in situ et agrave long terme associeacutes agrave lexpeacuterience du professionnel peuvent deacutefinir les traishytements neacutecessaires des eaux de recharge Cette eacutetape est importante car elle conditionne la rentabiliteacute de lensemble de lopeacuteration de recharge le coucirct du traitement entrant pour une part importante dans le coucirct global (F 2028 G 6501)
bull bull bull bull bull bull
- 16
TABLEAU 1
Sources deaux useacutees
- Eaux useacutees urbaines
non traiteacutees
traiteacutees
fosses septiques
- Eaux useacutees industrielles
eau de refroidissement
industries alimentaires
industrie du papier
industrie chimique et traitement des meacutetaux
industrie du peacutetrole
- Irrigation
- Ruissellement urbain et nettoyage des
- Eau de crues
Types de pollution
composeacutes organiques et mineacuteraux matiegraveres en suspension faibles teneurs en meacutetaux lourds et en toxiques Tregraves forte teneur en DBO Biodeacutegradable ou non deacutegradabie
composeacutes organiques et mineacuteraux faibles teneurs en meacutetaux lourds et en toxiques Substances biodeacutegradables et non deacutegra-dables
surtout des matiegraveres organiques Biodeacuteshygradable
chaleur
composeacutes organiques et matiegraveres en susshypension surtout DBO eacuteleveacute Particuliegraveshyrement biodeacutegradables
composeacutes organiques et mineacuteraux En partie biodeacutegradable Quelques matiegraveres solides organiques en suspension
composeacutes organiques et mineacuteraux y compris des meacutetaux lourds des toxiques et des substances dangereuses Selon le proceacutedeacute certaines substances sont biodeacutegradables
composeacutes organiques biodeacutegradables et non biodeacutegradables surtout Nombreux toxiques et substances dangereuses
deacutechets organiques et mineacuteraux subsshytances nutritives sels de lessivage du sol substances biodeacutegradables ou non biodeacutegradables matiegraveres en suspenshysion
mers composeacutes organiques et mineacuteraux fortes charges en DBO substances nutritives pesticides matiegraveres en suspension en partie biodeacutegradables
composeacutes organiques et mineacuteraux matiegraveres en suspension en partie biodeacutegradables Eminemment variable selon lutilisation du sol
(tsiaducJUon du tableau 1 eyLtnaJut du Document 66OU561 )
bull bull bull bull bull
17 -
TABLEAU 2
NIVEAUX DE TRAITEMENT RECOMMANDES POUR LES EAUX USEES EPUREES
UTILISEES A LA RECHARGE DES NAPPES SOUTERRAINES
1
2
3
t
5
6
7
par eacutepandage superficiel
Veacuterification de linexistence de deacutecharges deffluent industriels toxiques dans les eaux useacutees utiliseacutees
Oxydation biologique normale (traitement secondaire)
Adsorption sur charbon actif (temps de contact 30 mn demande chimique doxygegravene reacutesiduelle moins de 5 mg1)
Epandage avec percolation de leffluent dans la zone aeacuterobie non satureacutee du sol non remanieacutee - profondeur minimale de la nappe 3 megravetres
- une semaine deacutepandage alterneacutee avec 2 semaines dassegravechement
Dilution par une quantiteacute eacutegale deau souterraine naturelle
Leau de recharge doit rester dans la nappe pendant un an avant decirctre extraite
La qualiteacute de leau souterraine doit ecirctre doit ecirctre reacuteguliegraverement surveilleacutee
l
2
3
A
5
6
7
8
9
10
11
12
ou par injection directe
Veacuterification de linexistence de deacutecharges deffluent industriels toxiques dans les eaux useacutees
Oxydation biologique normale (traitement secondaire)
Deacutesinfection correcte (chlorination)
Coagulation-floculation chimique
Deacutecantation
Filtration rapide sur sable
Adsorption sur charbon actif
Deacutemineacuteralisation par osmose inverse
Aeacuteration par aspersion pour leacutelimination des composeacutes organiques volatils
Dilution par une quantiteacute eacutegale deau souterraine naturelle
Leau de recharge doit rester dans la sapps pendant un an avant decirctre extraite
La qualiteacute de leau souterraine doit ecirctre recircguliegravereoent surveilleacutee
(acirc-x-ttalt du Document Ccedil 6501 )
bull bullbullbullbullbull
- 18 -
TABLEAU 3
PRINCIPALES INSTALLATIONS DE RECHARGES DE NAPPE SOUTERRAINES EN CALIFORNIE
UTILISANT LES EAUX USEES EPUREES
Nom de iumla station de reacutecupeacuteration
deaux useacutees San Joseacute Creek (Whittier)
Whittier Narrow
Water Factory 21 (Orange County)
Chino Basin (Ontario)
Palo Alto
Proceacutedeacutes de traitement =
Proceacutedeacutes de traitement
des eaux useacutees
Meacutethode de recharge des
eaux souterraines
Problegraveme agrave
reacutesoudre Deacutebit annuel reacutecupeacutereacute en millions de m-
DP BA CF FR Ch
DP BA CF FR Ch
DP BA CF FR AAeA ACA 01 Ch
DP LB
DPBACFFR Ch Ozonisation
Epandage superficiel
Epandage superficiel
Injection directe
Epandage superficiel
Injection directe
Deacutecantation primaire Boues activeacutees Coagulation floculation Filtration rapide Lits bacteacuteriens Adsoption sur charbon actif
Chloration Aeacuteration par aspersion pour leacutelimination de lamoniaque
DP BA CF FR LB
ACA Ch
AAeA
Reacutealimen-Cation de la nappe soushyterraine
Reacutealimentashytion de la nappe soushyterraine
Barriegravere contre linfiltrashytion deau marine (et reacutealimentashytion)
Reacutealimenta-tion de la nappe soutershyraine
Barriegravere contre linshyfiltration deaux marines
166
87
63
32
23
En ce qui concerne la station Water Factory 21 le traitement primaire et secondaire de leffluent a lieu preacutealablement a la station de traitement du Comteacute dOrange
(CxtAciut du Document Ccedil 6501 )
- 19 -
L I S T E B I B L I O G R A P H I Q U E
F 2028
F 2518
BIZE J BOURGUET L LEMOINE J Lalimentation artificielle des nappes souterraines Ed Masson amp Cie 1972 199 pages
HUISMAN L WOOD WE La filtration lente sur sable OMS Genegraveve 1975 133 pages
F 3469 Health aspects of wastewater recharge Water Information Center New-York 1978 240 pages
G 2264Bis
G 3459
La meacutecanique des fluides et lenvironnement - preacutevision et maicirctrise de la qualiteacute de leau et de lair 14egraveme Journeacutees de lHydraulique Paris Sept 1976 Question 4 les eaux souterraines 48 pages
DEVILLERS G Lalimentation artificielle des nappes souterraines - Exemple de la nappe de Croissy Journeacutees Information Eaux 1976 14 pages
G 3663
G 6212
G 6230
Plaquette de preacutesentation de linstallation de recharge artificielle de Croissy SLEE sd 16 pages
Wastewater reuse for groundwater recharge Symposium Office of Water Recycling Californie 1980 345 pages
Possibiliteacutes deacutepandage des eaux useacutees urbaines Rapport Agence RMC 1979 371 pages
G 6295 BRESSON G Injection dans le sous-sol des effluents traiteacutes agrave la station deacutepuration de la ville de St-Jean-de-Monts Rapport DDA Vendeacutee 1980 74 pages
G 6501 TAKASHI ASANO GHIRELLI R Reacuteutilisation des eaux useacutees pour la recharge des eaux souterraines et lirrigation agricole Confeacuterence OMS Alger 1980 p 1-15
G 7220 BIZE J Recharge artificielle des nappes PNUD Compte-rendu de missionraquo SeptmdashOct 1981 45 pages
bullbullbullbullbullbull
- 20 -
G 7221 Lameacutenagement dinfiltration des eaux useacutees de Port-Leucate Soc Ameacutenag Mixte dEquip et dAmeacutenag de lAude Novembre 1981 45 pages
6604561
6616815
CALLAHAN JT Recycling of fresh water - the management and protection of ground water Tireacute agrave part 16 pages
SCHMIDT CJ CLEMENTS EV SHELTON SP A survey of practices and reacutegulations for reuse of water by ground water recharge JAWWA 1978 70 ndeg 3 p 140-147
6623044
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ASAN0 T GHIRELLI RP WASSERMANN KL Recharge de nappe par eaux useacutees eacutepureacutees JWPCF 1979 51 ndeg 9 24 pages
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6627873
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MARTIN F THEBAULT P Reacutealimentation de nappe agrave lusine de Moulle (Dunkerque) Techniques Eau Assainissement 1981 ndeg 409 p 37-42
MARTIN F Flottation et traitement des boues Eau et Industrie 1981 ndeg 52 p 61-65
CASTANY G Conditions hydrogeacuteologiques de lalimentation artificielle des nappes deau souterraine BRGM 1970
- CHAPITRE I I -
H Y D R O G E O L O G I E
- 23 -
LEAU DANS LE SOL
Rappel de notion geacutenltpoundnaAgraveamp4 dhyccedilugraveiogeacuteologAgravee
La porositeacute la porositeacute dune roche est deacutefinie par le rapport du volume des vides au volume total de la roche
La figure 1 montre les divers types dinterstices et leur relation avec la texshyture du sol
FIGURE 1
Several types of interstices and the relation of rock texture to porosity (a) Well-sorted sedimentary deposit having high porosity (6) poorly sorted sedimentary deposit haviog low porosity (c) well-sorted sedimentary deposits consisting of fragments of rock that are themselve-s porous so that the deposit has a very high porosity (d) well-sorted sedimentary deposit whose porosity has been diminished by the deacuteposition of minerai matter in interstices (e) rock rendered porous by solution and () rock rendered porous by fraccuring (Front Meimer 1959)
(Extrait du Document h 204-5)
TABLEAU 1
REPRESENTATIVE POROSITY RANGES
FOR SELECTED ROCKS
Le- tableau 1 donne la valeur de la porositeacute pour diffeacuterentes roches
(ExtnaJjt du Document r 20+5)
Rocks
Clay Sand Gravel Sand and gravel Sandstone Shale Limestone
Porosity
45-55 35-40 30-40 20-35 10-20 1-10 1-10
- 24 -
TABLEAU 2
REPRESENTATIVE SPECIFIC YIELD
RANGES FOR SELECTED ROCKS
Rocks
Clay Sand Grave Sand and grave Sandstone Shale Limestone
Speacutecifie yield
1-10 10-30 15-30 15-25 5-15
05-5 05-5
Pour les mecircmes roches le tableau 2 donne la valeur de la porositeacute efficace deacutefinie comme la fraction de la porositeacute corresshypondant agrave la contenance en eau gravitaire
(Extrait du Document h 20k5 )
La permeacuteabiliteacute la permeacuteabiliteacute est laptitude dune roche agrave laisser passer iumleau sous leffet dun gradient de potentiel
Le tableau 3 donne la valeur de la permeacuteabiliteacute intrinsegraveque (ou permeacuteabiliteacute en petit) pour diverses roches (rappel 1 darcy = 0987 10-^ cm2)
TABLEAU 3
PERMEABILITE INTRINSEQUE DE DIVERS TYPES DE FORMATION
Type de formation
Roches meacutetamorphiques et plutoniques
Roches solides
Zones meacutetamorphiques et fortement fractureacutees
Sable agrave grains de grosseur moyenne
Limon (roche)
Calcaire dense riche en argile
Gregraves de grain moyen
Bregraveche calcaire grossiegravere partiellement cimenteacutee
Roche calcaire demeureacutee poreuse
Sables alluviaux (plaines littorales)
Alluvions dargile et de limon
Sables dunaires
Loess
Valeur du coefficient en
Proche de zeacutero
Proche de zeacutero
Plusieurs centaines de darcys
darcys
1000-30000 millidarcys
01 millidarcy
1 millidarcy
1-500 millidarcy
Plusieurs milliers de darcy
10-500 darcys
Moins de 1 darcy
Moins de 01 darcy
5mdash50 HarcvR
10-4 -1 darcy
(extrait du Document Ccedil 51351)
- 25 -
Remarque certaines roches denses telles que le calcaire ou le basalte ont une permeacuteabiliteacute en petit tregraves faible Cependant elles constituent dexcellents aquifegraveres lorsquelles sont fractureacutees leur permeacuteabiliteacute devenant alors imporshytante
c) La transmissiviteacute la transmissiviteacute est la grandeur mesurant laptitude dune couche de terrain permeacuteable agrave transmettre conduire leau La transmissiviteacute est deacutefinie comme le produit de la permeacuteabiliteacute par leacutepaisshyseur de la couche aquifegravere en un point consideacutereacute
d) Le coefficient demmagasinement ce coefficient est deacutefini par le rapport entre la hauteur de la tranche deau immeacutediatement libeacuterable par la roche aquifegravere sous leffet dune deacutepression et la hauteur dabaissement correspondant du niveau pieacutezomeacutetrique
Le darcy est une uniteacute de surface deacutefinie par
1 darcy = 0987 10 ~8 cm2
1 centipoise cm3s 1 cm2
et 1 darcy 1 atmosphegraverecm
2) ReacutepanAcircJjtlon de leau darvi le IO-L
Leau infiltreacutee agrave la surface du sol circule de haut en bas jusquagrave rencontrer une surface impermeacuteable Elle constitue alors une nappe deau dont le niveau supeacuterieur est appeleacute niveau pieacutezomeacutetrique ou encore surface hydrostatique
La figure 2 scheacutematise leacutetat deacutequishylibre vertical de leau dans le sol
FIGURE 2
NAPPE PHREATIQUE
lExtAaJJi du Documervt h 2189)
La nappe deau ainsi deacutefinie peut ecirctre
soit libre ou percheacutee (notamment en cas de la preacutesence dune lentille dargile dans le sol)(voir figure 3)
soit captive encore appeleacutee arteacutesienne (voir figure 4)
SurfocA |
s l
bull l
lt
bull - bull bull bull bull bull
bull bull laquo bull laquo bull bull 5^ Icirc v bull
urfoc fiy4ro)tcitkivraquo
bull EayxpHrrltliqiraquo4laquo - J
bull bull raquo bull bull bull bull bull bull
bull bull bull bull bull bull bull bull bull
Couche imptfweacutecbi
Zooraquo divcpctmmpirotiocraquo
Zonraquo draquo rrltntron
I
Francraquo dgt cnpidarltv
Nappraquo aquiflaquorr
- 26 -
FIGURE 3
NAPPE LIBRE ET NAPPE PERCHEE
TgtraquoL bullbullbull-bull j^zzsz^-r =i-^^gt^ bull bull V
bullbullbull bullbull-bulllaquoiiii ^iumlrtW-----1---1--V- bull bull bull ^N
bullbullVbull^gt^^^bullCvi^bullrSbullibull^V^^bullbullbullbullvbull V^72
^
(Extrait du Document h 2189)
FIGURE 4
FORAGE DANS UNE NAPPE ARTESIENNE
fl) Eaux jaillissantes - f2) et 13) Puits agrave eaux remontantes (en hachures les couches impermeacuteables)
(SXampKLUL du Document h 2k15)
- 27 -
Remarque un cas particulier est celui dune nappe phreacuteatique cocirctiegravere Leau saleacutee eacutetant plus dense que leau douce il se creacutee un biseau deau douce comme le montre la figure 5 Par un pompage excessif dans la nappe deau douce on engendre une avanceacutee des eaux saleacutees vers linteacuterieur des terres Cette progresshysion peut entraicircner une deacuteteacuterioration irreacutemeacutediable de laquifegravere Une recharge artificielle dans la zone littorale permet de combattre ce pheacutenomegravene
FIGURE 5
CxtnaLt du Document Ccedil 513^1)
3) Btlan dune nappe
Pour pouvoir juger de lopportuniteacute dune reshycharge artificielle il est important de pouvoir quantifier les entreacutees et les sorties deau dans la nappe consideacutereacutee (voir figure 6) sur une peacuteriode de temps donneacutee On peut alors eacutetablir le bilan hydrique de la couche aquifegravere et suishyvant lobjectif viseacute (reacuteeacutequilibrage de la nappe ou bien stockage) quantifier lopeacuteration de recharge
(CxtnaiJ du Document ucirc 580)
(S)
laquo o a a lt
c
z a ta Q
FIGURE 6
SCHEMA DES ELEMENTS PRINCIPAUX DU BILAN DE
LA COUCHE AQUIFERE
APPORTS
X gui lt tj
3 -
PRECIPITATION P
INFILTRATION
EFFICACE
APPORTS DES EAUX
SOUTERRAINES
APPORTS CES EAUX
OE SURFACE
RESTITUTIONS
INFILTRATION
EAUX DE SURFACE
EVAPOTRANSPIRATION
REacuteELLE
VARIATION CE LA RIcircSSRVH
EN EAUX SOUTERRAINES dW
(INVERSEMENT
OE LA C0UCH4 AOgtIIFecircRE
ECOULEMENT
EN SURFACE
PREacuteLEgraveVEMENTS
EXPLOITATION EacuteMERGENCES DES
EAIU SOUTERRAINES
D E P E N S E S
Iw+ lccedil+ l r qwgtqs = E + R + ^nt + CcedileQs +Qwraquoplusmn dw
- 28 -
U) CaiacJeacuteAAgraveyiatLon deA urtLteacuteA geacuteologiques avoiable^ pouA la iechaiae aAixfJ-CxeAXe de nappe
a) Nature cles_terrains
Les terrains destineacutes agrave la recharge artificielle doivent avoir une permeacuteabiliteacute suffisante (10~2 agrave 10-^ ms) En fait cest la valeur de la transmissiviteacute qui intervient et par lagrave la puissance ou encore leacutepaisseur de la couche aquifegravere (F 2028)=
Suite agrave de nombreuses expeacuteriences il apparait que les formations aquifegraveres favorables pour une recharge artificielle sont les roches carbonateacutees karsshytiques iumles basaltes (notamment lorsquils sont fissureacutes) les sables les allu-vions
b) Dimensions de l^aquifegravere
Ce sont les limites geacuteologiques et hydrauliques du reacuteservoir que constitue 1aquifegravere qui deacuteterminent sa structure Les nappes sont limiteacutees nous lavons vu dans leur partie infeacuterieure par une couche impermeacuteable de terrain ou encore par un fluide plus dense que leau du gisement
Quand la nappe est libre cest la surface hydrostatique qui la limite dans sa partie supeacuterieure
Quand la nappe est captive cest la couche impermeacuteable ou toit sous laquelle elle est emprisonneacutee qui constitue sa limite supeacuterieure
Remarque lorsque 1aquifegravere est profond cest alors les limites lateacuterales qui pour des raisons eacuteconomiques deacuteterminent les possibiliteacutes de stockage de 1aquishyfegravere consideacutereacute
La figure 7 donne des exemples de formations aquifegraveres favorables au stockage
Les structures hydrogeacuteologiques les plus favorables agrave la mise en oeuvre dopeacuterashytions de recharge artificielle sont les massifs de roches carbonateacutees karstiques ou fissureacutes les plaines alluviales les dunes littorales et les deltas les basshysins hydrogeacuteologiques et enfin les zones ougrave la surface pieacutezomeacutetrique est deacuteprimeacutee par surexploitation
Cependant on peut faire les remarques suivantes
mdash les massifs de roches carbonateacutees karstiques peuvent en geacuteneacuteral absorber beaushycoup deau mais cette eau est rapidement rejeteacutee par des grosses sources Le stockage deau ne pourra donc se faire que dans les parties profondes
- les plaines alluviales constituent des lieux privileacutegieacutes pour la mise en oeuvre de recharge artificielle mais le stockage y est en geacuteneacuteral limiteacute du fait de la position eacuteleveacutee des niveaux deacutequilibre pieacutezomeacutetrique quand les eaux dalimenshytation sont abondantes
Suivant le climat les sites de recharge artificielle peuvent ecirctre diffeacuterents ainsi
en reacutegion agrave climat tempeacutereacute et humide on choisira
- les alluvions anciennes - les lits fossiles enfouis
- 29 -
- les cocircnes deacuteboulis
- les alluvions interconnecteacutees des valleacutees principales et de leurs affluents
en reacutegion aride on choisira
- les deacutepocircts alluviaux reacutecents - les dunes cocirctiegraveres - les zones deltaiumlques
en reacutegion tropicale des roches qui eacutetaient compactes agrave lorigine ont pu sous laction des agents atmospheacuteriques ecirctre alteacutereacutees sur une certaine eacutepaisseur (par exemple les graniteacutes deviennent des lateacuterites) Si cette couche alteacutereacutee est sufshyfisamment eacutepaisse elle consiste alors un terrain favorable agrave la mise en oeuvre dune opeacuteration de recharge artificielle
FIGURE 7
EXEMPLES DE COUCHES AQUIFERES AYANT UN POTENTIEL
DEMMAGASINEMENT IMPORTANT
j Couche l i b r e sans reacuteserve constante mais alimenteacutee par un cours deau
B formations massives ayant des sources l e long de l e u r s l im i t e s
(Extrait du Document Ccedil 513^1) bull bull bull bull raquo bull
- 30 -
B - PHYSIQUE DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
1 ) Ccedila de baA4irvj difijlLUyicutLon (G 5920)
Le systegraveme hydraulique que constitue une opeacuteration de recharge par bassin se deacutecompose en deux parties distinctes
- linfiltration proprement dite agrave travers la partie non satureacutee du sol cest le domaine des eacutecoulements verticaux (I sur la figure 8)
- le transfert de leau dans la zone satureacutee de laquifegravere cest le domaine des eacutecoulements horizontaux (II sur la figure 8)
FIGURE 8
EXEMPLE DE DISPOSITIF DINFILTRATION
NIVEAU I
NIVEAU II
^ ^ raquoraquo S SSS^N S^ ^ V-sgtsgtSSSilHgts
(dxfrialt du Document Ccedil 5920)
NB si la capaciteacute de transfert de laquifegravere est insuffisante la nappe se gonfle jusquagrave remonter agrave la surface stoppant ainsi toute infiltration (G 5S20 G 7221)
Pour une recharge artificielle par bassin dinfiltration les terrains ayant une texture sableuse ou sablo-limoneuse ou encore limono-sableuse conviennent bien Linfiltration agrave travers la couche non satureacutee du terrain jouant un rocircle eacutepura-teur important une texture trop grossiegravere nest pas agrave recommander le chemineshyment est alors trop rapide empecircchant les reacuteactions chimiques et biologiques de se produire complegravetement (G 6230)
- 31 -
2) CQA deA pultyj dinjecJugraveon
Le systegraveme hydraulique dans le cas dune recharge par injection est reacuteduit au transfert du volume deau injecteacutee (voir figure S)
FIGURE 9
RADIAL FLOW FROM RECHARGE WELLS PENETRATING (a) CONFINED
AND (b) UNCONTINED AQUIFERS
Li y Ground surface
k^^x^xmiampxvA VteampraquoraquoV4iuml^^ti^K
Fiezometric surface bullgt
y ^ i ^ ^ - ^ y gt f t ^ ^ ^ 0 g y ^ -
Conflned aquifer
mltpoundzmpoundmzMMmg
te)
Qr
Unconfinsd bull-aquifer
S Ground suiface
^^^m^smMm^rrm^^micirc^mmmm^i
Vate Ublaquolaquo
S^SS5^SS^S3laquo^2ggSSSSraquo^wS5^SS3S
(poundxampiaLt du Document t 275)
Les deacutebits dinjection sont limiteacutes par les caracteacuteristiques physiques de laqui-fegravere En effet au voisinage du puits la vitesse deacutecoulement des eaux soutershyraines ne doit pas deacutepasser la valeur au-delagrave de laquelle elles provoqueraient une eacuterosion du terrain Pour les nappes captives cette eacuterosion peut entraicircner leacutecroulement du toicirct (G 51341)
- 32 -
Pour une recharge par injection les calcaires notamment lorsquils sont profonshydeacutement enfouis sont favorables
C -MEacuteTHODES DINVESTIGATION DES PARAMEgraveTRES DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
ARTIFICIELLE
(B 580 G 51341 6619100 G 5191 G 6212)
1) ftasiivie de la conduativlteacute hycOiaLUAque ou peAmeacuteabLLLteacute au lt4erui de Ocuicy (eacutecouleshyment s a t u i eacute
Il sagit dune mesure classique qui peut ecirctre mise en oeuvre par diffeacuterentes meacutethodes
a) essai de pompage linterpreacutetation des variations du niveau de la nappe en foncshytion du temps pendant une opeacuteration de pompage permet de deacuteduire la valeur de la permeacuteabiliteacute de laquifegravere
b) Essais geacuteophysiques le principe de ces meacutethodes est deacutetudier certaines caracshyteacuteristiques pTiysiques dun terrain et de les interpreacuteter afin dobtenir diffeacuteshyrents renseignements sur le sol Principalement on utilise les meacutethodes geacuteophysiques suivantes
- meacutethode des reacutesistiviteacutes comme son nom lindique cest une meacutethode eacutelectrique destineacutee agrave connaicirctre la reacutesistiviteacute des terrains concerneacutes
- meacutethode de sismique-reacutefraction cette meacutethode consiste en le calcul des vitesses de propagation dondes de choc dans le sol
c) Essais eh laboratoire on mesure directement la permeacuteabiliteacute sur un eacutechantillon de sol obtenu par carottage agrave laide dappareils speacuteciaux (permeacuteamegravetres par exemple)
2) fteAime de ta conducJJLvLteacute kydnauUque verticale (ecouJemerut non statuieacute)
Il nexiste pas de meacutethode parfaite pour calculer ce paramegravetre Citons tout de mecircme la meacutethode de Weeks dont le principe est une eacutetude de la pression de lair contenu dans la zone non satureacutee du terrain Quoique sujette agrave erreur cette meacutethode est malgreacute tout la plus preacutecise actuellement (G 5191 G 6212)
3) MeAwie de JJOL tAarvmJui4LvJjLeacute et du coefifJicAeruL demmaaaAuiement
Ces mesures se deacuteduisent des reacutesultats des essais de pompages (cf la)
4 DugravenenALorui et 4poundnuctuuie de taquLfLegravejie
La mesure de ces diffeacuterents paramegravetres peut ecirctre mise en oeuvre par des meacutethodes geacuteophysiques classiques telles que la meacutethode des reacutesistiviteacutes ou de sismique-
- 33 -
reacutefraction ou encore par des meacutethodes plus sophistiqueacutees utilisant les proprieacuteshyteacutes radioactives des constituants du sol citons pour meacutemoire la meacutethode dactivation des neutrons et celle de la spectromeacutetrie aux rayons gamma
5) Etude de -leacutecoulement
Les meacutethodes deacutetude des eacutecoulements souterrains ont longtemps eacuteteacute dordre physishyque avant de devenir plus reacutecemment aussi dordre numeacuterique gracircce au deacutevelopshypement de linformatique
a) Meacutethodes physiques
- Utilisation de traceurs les traceurs sont en fait des substances polluantes dorigines physique chimique ou radioactive que lon introduit dans les eaux de recharge et qui vont suivre sans les perturber les eacutecoulements souterrains En les suivant on pourra obtenir des indications sur la direction et le deacutebit des eacutecoulements Parmi les nombreux traceurs utiliseacutes on peut citer agrave titre dexemple la tempeacuterature (6617781) la levure de boulanger (6619100) le tritium (6604550)
- Utilisation de modegraveles reacuteduits en respectant des regravegles de similitude bien preacuteshycises on peut construire des modegraveles reacuteduits deacutecoulement souterrain donnant des reacutesultats acceptables (F 2028 G 4944)
- Utilisation de modegraveles analogiques physiques le principe de ces meacutethodes est de remplacer les paramegravetres de leacutecoulement par dautres paramegravetres physiques veacuterifiant des eacutequations analogues aux eacutequations de leacutecoulement On fait alors les mesures neacutecessaires sur ce modegravele et lon transfert les reacutesultats obtenus au problegraveme reacuteel Citons agrave titre dexemple les modegraveles analogiques eacutelectriques qui ont donneacute de bons reacutesultats(G 2729 F 2045)
b) Meacutethodes numeacuteriques
Les progregraves de linformatique permettent aujourdhui la reacutesolution directe de toutes sortes de problegravemes physiques et en particulier les problegravemes deacutecoulement souterrain (G 4944 G 51341 G 2264 bis F 2045 G 4329 F 3918)
D - POUVOIR EacutePURATEUR DU SOL
Le passage des eaux de recharge agrave travers le milieu poreux que constitue le sol deacuteclenche au sein de celui-ci diverses reacuteactions de caractegravere physique chimique ou biologique Ces reacuteactions deacuteterminent la capaciteacute de reacutetention des contamishynants par le sol Nous ne citerons que quelques cas de reacutetention
1) ReacutetervLLon deA raatJeAeyi en AUApenyjLon
Le premier processus qui intervient est la filtration les particules de dimenshysions supeacuterieures aux pores du sol sont rapidement stoppeacutees Cest ensuite
- 34 -
laction combineacutee de linterception des particules des forces dinertie du pheacutenomegravene de seacutedimentation et de diffusion qui assure la reacutetention des particules les plus fines
Ces processus entraicircnent la constitution dune couche colmatante qui freine le cheminement de leau dans leacute sol
Lefficaciteacute de leacutelimination des matiegraveres en suspension croicirct avec la distance parcourue De nombreuses eacutetudes en milieux non fissureacutes ont montreacute leacutelimination totale de la turbiditeacute apregraves seulement quelques megravetres de trajet des eaux dans le sol
2) HeacuteAgraveLeniugrave-on deA geAmeA pathogknesi
Les eaux notamment les eaux useacutees dorigine urbaine contiennent des germes pathogegravenes que les traitements en station neacuteliminent que partiellement Il est donc important pour des raisons sanitaires eacutevidentes deacutetudier la reacutetention des germes pathogegravenes dans le sol
Le meacutecanisme de 1eacutepuration des germes pathogegravenes par le sol est double
- tout dabord une reacutetention des germes par filtration ou adsorption dans le sol
- puis un deacutepeacuterissement i
Lefficaciteacute de leacutelimination des germes pathogegravenes par les sols est fonction de leur survie de la capaciteacute de reacutetention du sol
a) Survie des germes pathogegravenes le tableau 4 nous en donne des exemples
TABLEAU 4
Entamoeba histolytica
Oeufs dAscaris
Salmonella
Coliformes feacutecaux
Entero vicircrus
Survie dans le sol
8 jours
6 ans
9 mois
6 mois
12 jours
Source
DUNLOP (1968)
POUND et CRITES (1973)
VAN DONSEL et al (1967)
EDKONDS (1976)
DUNLOP (1968)
(ExticiLt du Document Ccedil 5920)
- 35 -
b) capaciteacute de reacutetention du sol elle est elle-mecircme fonction du climat de la nature du sol de la nature des microorganismes
- Climat (G 6212)
la tempeacuterature la survie des pathogegravenes est grandement prolongeacutee aux basses tempeacuteratures
la pluviomeacutetrie lhumiditeacute du sol favorise la survie des germes pathogegravenes
- Nature des sols (G 5920)
les terrains fissureacutes doivent ecirctre consideacutereacutes avec beaucoup de preacutecautions car de nombreuses expeacuteriences ont donneacute des reacutesultats totalement diffeacuterents
les sols granulaires sont en geacuteneacuteral de bon eacutepurateurs Cependant la capaciteacute de reacutetention des germes pathogegravenes est lieacutee agrave leacutecoulement au sein du sol Ainsi la reacutetention en milieu non satureacute est tregraves supeacuterieure agrave celle en milieu satureacute
- Nature des microorganismes nous distinguerons les bacteacuteries et les virus
Le tableau 5 reacutesume les facteurs geacuteneacuteraux qui conditionnent le cheminement des virus et des bacteacuteries dans le sol
TABLEAU 5
FACTORS THAT INFLUENCE THE MOVEMENT OF VIRUSES AND BACTERIA IN SOIL
1 Rainfall bull 2 pH I 3 Soil composition j h Flow rate 5 Soluble organics I 6 Cations bull 7 Adsorptiumlon characteristics of the virus and bacteriumla |
(Sxtnltxut du Document Ccedil 6212)
De nombreuses eacutetudes ont montreacute que
- les bacteacuteries sont eacutelimineacutees par filtration et adsorption dans les premiers deacutecishymegravetres du sol Leur cheminement vertical (en non satureacute) ne deacutepasse pas 2 agrave 3 m Par contre leur cheminement horizontal (en satureacute) peut atteindre 10 m
- les virus plus petits sont eacutelimineacutes principalement par adsorption dans les preshymiers centimegravetres du sol comme le montre la figure 10 pour trois virus diffeacuterents
bullbullbullbullbull
- 36 -
FIGURE 10
ADSORPTION OF DIFFERENT ENTEROVIRUSES BY A SOIL COLUMN
001 n U
mdash 40 e o i 80 1mdash CL LU
deg 120
160 J
mdash
VIRUSES 01
1
REMAINING ) 1 10 100
l ^ ^ f S p ^ ^
1
bull POLIO OECHO 1
AECHO 29
(Extrait du Document Ccedil 6212)
31 6-LugraveriLncution du cxjuibone oyjganique
Sous lappellation carbone organique sont regroupeacutees la DCO (demande chimique en oxygegravene) et la DBOf- (demande biologique en oxygegravene agrave 5 jours)
Leacutelimination du carbone organique ne peut se faire quen conditions aeacuterobies donc dans la tranche non satureacutee du sol Ainsi les eaux de recharge destineacutees agrave linjection doivent subir une oxydation biologique en station avant injection
- 37 -
De nombreuses eacutetudes ont montreacute que la DBO dune eau eacutepureacutee par passage agrave travers un sol convenablement aeacutereacute est quasiment nulle (G 6230 G 5920)
U) Reacutetention deA eacuteleacutements Viace^i N
Ils sont ainsi appeleacutes car leur concentration dans les eaux reacutesiduaires est geacuteneacuteshyralement faible Cette appellation regroupe des eacuteleacutements tels que les meacutetaux lourds le bore le fluor etc
Les eacuteleacutements traces preacutesents dans les eaux de recharge peuvent soit saccumushyler dansle sol soit rester dans leau eacutepureacutee (6619645)
La reacutetention dun eacuteleacutement trace deacutepend de sa nature ainsi que de la composition du sol (G 6230) Ainsi on peut souligner limportance des argiles dans ladsorp-tion des eacuteleacutements traces (G 6212) De mecircme la valeur du pH du sol conditionne la solubiliteacute des corps complexes creacuteeacutes et par lagrave leur mobiliteacute (G 5920)
- en sol calcaire ou crayeux (pH gt 8) la grosse majoriteacute des eacuteleacutements traces est immobiliseacutee
- en sol acide (pH ^ 7) laugmentation de la solubiliteacute entraicircne une migration des eacuteleacutements vers la nappe
On recommande donc deacuteviter les sols ayant un pH infeacuterieur agrave 65
5) Reacutetention CLQA -4eAgraveA ^oAgraveubteA
On a constateacute par des expeacuteriences in situ que les reacuteactions chimiques portant sur les ions mineacuteraux ordinaires de leau (Ca Mg Na) seacutequilibrent peu de temps apregraves le deacutebut de lalimentation artificielle (G 6501) Cependant une teneur trop eacuteleveacutee en sodium (Na) par exemple par rapport au calcium (Ca) et au magneacuteshysium (Mg) peut entraicircner une deacutegradation de la structure du sol et ainsi entraver linfiltration
Une importante concentration en sels solubles de leffluent peut se corriger par une dilution notamment par lintermeacutediaire des preacutecipitations (G 6230) En pays aride une deacutemineacuteralisation preacutealable peut simposer
6) Reacutetention de lazote
La quantiteacute dazote total ameneacutee par les effluents de recharge est souvent supeacuteshyrieure agrave la quantiteacute qui peut ecirctre exporteacutee par les cultures Il faut doncsous risque de pollution de la nappe opeacuterer une deacutenitrification dans le sol Ceci impose dapporter agrave la fois des nitrates et du carbone dans un milieu anaeacuterobie
La deacutenitrification maximum est lieacutee agrave la peacuteriode de submersion des bassins ainsi quagrave la quantiteacute des effluents infiltreacutes Ces deux facteurs deacutependent eux-mecircmes des paramegravetres suivants
- capaciteacute deacutechange du sol - pourcentage dammonium eacutechangeable - teneur en azote de 1effluent
bull bull bull bull bull
- 38 -
- taux de diffusion de loxygegravene dans le sol au cours de la dessication des bassins - tempeacuterature
On a constateacute une augmentation exponentielle de leacutelimination de lazote avec une diminution de la charge (G 6230)
En conclusion on peut simplement dire quil est neacutecessaire deffectuer de nomshybreux essais in situ afin de deacuteterminer la peacuteriodiciteacute des submersions-disseacuteca-tions optimales donnant une eacutelimination maximale de lazote total
71 deacutetention du pho-ophoie
Comme dans le cas de lazote le phosphore ameneacute par les eaux de recharge est tregraves supeacuterieur agrave la quantiteacute exportable par la veacutegeacutetation
Le seul meacutecanisme rentrant en jeu dans leacutelimination du phosphore est sa preacutecipishytation
Des eacutetudes ont montreacute que 90 du phosphore peut ecirctre eacutelimineacute apregraves un parcours de 100 m dans le sol Cependant pour un sol contenant peu de cations et ayant un pH acide le phosphore est tregraves mobile il est alors neacutecessaire deffectuer sa preacutecipitation preacutealablement en station avant linfiltration (G 6230)
Lefficaciteacute de la reacutetention du phosphore diminue comme dans le cas de lazote avec laugmentation des doses dinfiltration
8) Exemples) - Compcuiaision deA 4UAterneA de Lechcmge cuitlp-cJ-ette (ptibUi dbullinjection et baAAUiA dinp-AiMatioal
Les tableaux 6 et 7 reacutesument sur deux cas particuliers de recharge artificielle (lune par injection lautre par infiltration dans un bassin) leacutevolution des contaminants par passage de leau dans le sol en fonction de la distance de parcours
TABLEAU 6
Waler Quality of Percofaie at Whlttieacuter Narrows Test BasinmdashConcentration mgl
Conslitutent Constituent That Did Not Changa
Sodium Nraquo Sulate SO Chloride CI PH
Comtitucnts That Increaxd Calcium Ca Magneacutesium Mg Bicarbonate HCOa Nitrate N O T D S Hardneu total (as CaCO)
Comtituentraquo That Decreascd Potalaquoiurn K Ammonium N H Phosphate PO COO
Surface
152 164 126
802
laquo08 199
385 440
1011 234
145 40
54 393
2 f t
120 160 134
769
132 209
369 440
994 411
130 0 060
104
4 f t
142 164 131
787
127 194
336 104
10S0 393
154 0
100 97
6 f t
140 161 130
784
139 179
395 842
108raquo 422
126 0 0 3 0
170
Eft
138 168 126
778
158 301
487 880
1200 520
51 0 02
146
bullMcMcHiiu F C amp MCKEE J E Report of Research on Wastewater Reacuteclamation at Whittier Narreraquoraquo Pr-pand fer Rcioorccj Agency of Califomia State Wtr QC Bd Sacramento Calif (Sep 1965)
(Extrait du Document 6603313)
- 39 -
TABLEAU 7
Yater-Quality Changes al Orange County Coastal Sarrier Project Injection Wellmdashaig1
Constituent
Constituent That Did Nol Changa bull Chtorides
SuUato Magnewura Borna Nitrate Ocor threshold odor numberf Sodiusi
CoiMiituenuThat Increased Calcium Volatilraquo solids Bicarbonate Hardncu total T D S
ConstltuentsThat Cecreased Potassium Organif nitrogen Ammonium nitrogen Carbon dioxido
con Color
bull B U E raquo D C amp VesHEK G M sources Bull 75 (Oct 1971)
f T O N unitraquo
Injection Water
272 430
30 1
OJS 40
251
98 100 213 368
1220
30 1
19 69 5 15
Native Grottnd
Water
12 40
7 01 0 0
35
40 0
185
233
3 0 0 2 0 0
Distance From Injection Wellmdashft
100
293 405
31 1 0J
40 239
156 65
317 517
1330
22 0 134 30 27 13
245
288 445
28 1 OJS
40 243
164 125 293 385
1325
21 11 77
30 25
8
545
261 430
32 08 0 J
40 207
200 170 317 631
1290
9 0 00
10 22 i
0
Rcclaimed Waste Water lot Ground Water Recharge Wtr Fe-
1
(ExtnaLt du Document 6603313)
9) CoacAgravewiLon
Leacutepuration des eaux de recharge par les sols granulaires ayant une tranche non satureacutee est excellente ils permettent une eacutelimination importante des pollutions organiques phosphoreacutees et bacteacuteriologiques ainsi quune diminution de 30 agrave 40 de la pollution azoteacutee (G 7221 Doc Geacutenie Rural Dec 1977 voir page suivante)
La recharge artificielle par des bassins dinfiltration est un moyen deacutepuration des eaux en soi
La recharge artificielle par injection demande des eaux reacutepondant agrave des critegraveres aussi stricts que ceux dune eau potable La recharge par injection demande donc linstallation dune uniteacute de traitement agrave part ce qui peut mettre en balance la rentabiliteacute de lopeacuteration de recharge toute entiegravere
bullbullbullbullbullbull
- 40 -
FIGURE 11
PRESENTATION SCHEMATIQUE DU ROLE EPURATEUR DU SOL
oltra2r g g o n t e g d Wvdy bull-bull z-
amp ^ v
mf-
A S S I M I L A T I O N PAR L A
V E G E T A T I O N
f au -bull Selraquo Mineacuteraux N P K cfc-
gt-$[ FILTRATION Xamp^^^iumlacircdZl Arrecirct elt3 Germes Satfioocna
bull
bull - - bull lt bull ^ Jk y rCOa
- -- )rpoundsjkbull - - v v k - mdash O O
RETENTION
E A U
e t
MATIERES DfSSOUTES
Heoradalicircon des natiegraveres On
(action acs s rT coarr jomvno
DT
P E R C O L A T I O N
o o
O o tgt o I
jStocffaqe Jes Eleacutement fini
(oJaorplion - mSOiulraquoilaafi
e s a V o o c
des ionraquo
Jhort^ort sap bull Jtieumla numifOx
lone de
prospection
racine^
^ 7 M c a t ^ xmP 3faltlaquo
M yccedilou ctltfuirerc
Na+CaV Nps~ Cl~S0f DifmrjenS
Fer
itxtAaAJi du CcedileacuteruLe liiuiaAgrave Nov-Deacutec 7977)
1 bull bull bull
- 41 -
E - CONCLUSIONS GEacuteNEacuteRALES
Dapregraves ce que nous venons de voir un sol ideacuteal pour la mise en oeuvre dune recharge artificielle aurait (F 3469)
1) des taux dinfiltration et de transmission eacuteleveacutes
2) au-dessus de lui un sol sans argile ou autres substances reacuteduisant linfiltrashytion
3) pas dargiles gonflantes ou contractantes qui creacuteent des fissures en seacutechant et permettent ainsi agrave leau de circuler rapidement pendant les premiegraveres phases de la recharge
4) suffisamment dargiles pour pouvoir adsorber les eacuteleacutements traces et les oligoshyeacuteleacutements et pour permettre aux microorganismes du sol de deacutecomposer les eacuteleacuteshyments organiques
5) du carbone pour favoriser une rapide deacutenitrification et pour supporter une popushylation microbienne active combattant les germes pathogegravenes et enfin pour favoshyriser une deacutecomposition rapide des substances organiques introduites
Il est clair que certaines de ces propositions sont contradictoires Une opeacuterashytion de recharge artificielle est donc le reacutesultat dun compromis entre la capashyciteacute dinfiltration du sol et sa capaciteacute deacutepuration
- 43 -
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- CHAPITRE III -
DISPOSITIFS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE
NAPPE SOUTERRAINE
- 49 -
Pour la mise en oeuvre dune alimentation artificielle de nappe souterraine on distingue principalement les dispositifs dinfiltration et les dispositifs dinjection Ces deux types fondamentaux de dispositifs se diffeacuterencient nous allons le voir aussi bien par leur fonctionnement que par leur technologie et leur gestion
A - D I S P O S I T I F S D INFILTRATION
I - CONDITIONS GENERALES DUTILISATION
Les dispositifs dinfiltration sont utiliseacutes pour alimenter les nappes libres ou surmonteacutees dune eacutepaisseur de terrain impermeacuteable assez petite pour que lon puisse la deacutecaper
Il sagit essentiellement de bassins dinfiltration mais aussi de canaux fosseacutes fosses lits de cours deau ameacutenageacutes zones deacutepandage souterrain puits filshytrants
Ce sont en geacuteneacuteral des dispositifs de surface exception faite pour les disposishytifs deacutepandage souterrain par reacuteseau de drains
II - PRINCIPE GENERAL DE FONCTIONNEMENT CAS DUN BASSIN
1 ) fLoceA^uA cjomplampt de X infLLugravebiatLon provoqueacutee (F 2028)
Placcedilons nous dans le cas dun bassin dinfiltration que lon remplit
Lavanceacutee du front humide peut ecirctre deacutecomposeacutee en trois phases comme le montre la figure 1
FIGURE 1
SCHEMA DES TROIS PHASES DE LINFILTRATION PROVOQUEE
(poundxtLltzugravet du document 2028 )
- 50 -
1egravere phase avanceacutee du front humide vers la nappe
2egraveme phase eacutecoulement mixte (verticalement en milieu non satureacute horizontaleshyment en milieu satureacute)
3egraveme phase eacutecoulement en milieu satureacute aussi bien verticalement que horizonshytalement
2) AppaKJjtLon dune couche co-bnaiante agrave ta AwifLace du -ocircot pendant la jubmesiAton
Mis agrave part le cas ougrave lon utilise une eau tregraves pure et neutre vis-agrave-vis des consshytituants chimiques et biologiques du sol lexistence dans leau de recharge de toutes sortes dimpureteacutes entraicircne au contact de leau avec le sol des reacuteactions dorigine physique chimique et biologique
Le reacutesultat de ces diffeacuterentes reacuteactions est lapparition dune couche colmatante qui se comporte vis-agrave-vis de linfiltration comme une couche peu permeacuteable (parshytie C sur la figure 2)
FIGURE 2
EVOLUTION DE LINFILTRATION DANS UN BASSIN EN CAS DE SUBMERSION
PROLONGEE AVEC DES EAUX PEU COLMATANTES
Q (mj)
09-
0 8
07-
n fi_
n ccedil U 3
UJ 0
a
1
a
b
c
c
b
c
N d
2 3 4 5 6
= gonflement des colloiumldes du sol
= dissolut ion des bulles d a i r
= formation du voile bacteacuterien
1 = asphyxie du fond du bassin
i
mois
(Extrait du Document Ccedil 5920)
51 -
Si lon se place dans le cas ougrave la profondeur de laquifegravere ainsi que sa trans-missiviteacute sont suffisantes cest alors leacutecoulement mixte (phase ndeg2 dans le scheacutema preacuteceacutedent) qui constitue le reacutegime permanent deacutecoulement des eaux sous le bassin
Cest donc lexistence du pheacutenomegravene de colmatage du fond du bassin qui permet agrave leacutecoulement vertical en milieu non satureacute de se poursuivre
Nous deacutetaillerons le processus de colmatage plus loin On peut cependant deacutejagrave noter en observant- la figure 2 que le colmatage eacutevolue avec le temps et peut devenir intoleacuterable vis-agrave-vis du taux dinfiltration rechercheacute une vidange du bassin et une reacutenovation du sol constituant son fond simposent alors
La figure 3 donne une scheacutematisation de leacutecoulement de leau dans le sol avec existence dune couche colmatante agrave la surface
FIGURE 3
~~L
Eau
Colmatage ( 2 agrave 3 c m )
h = 1 m eacutepaisseur deau
t (succion)
4
S
JI7777777T777T77777m77777r
eacutecoulement vertical en milieu sature
eacutecoulement vprtica en milieu I non sature
eacutecoulement horizontal en milieu
satureacute (nappe)
IExtnaJjt du Document Ccedil 7220)
bull bull laquo bull
52 -
III - LES DISPOSITIFS DINFILTRATION
1 ) LeA ba^4inA dirLfJJjtAatiorL
a) Principe il peut sagir dune excavation faite dans le sol et pouvant avoir des origines diverses (anciennes carriegraveres par exemple) ou bien dun ouvrage de geacutenie civil comportant la construction de berges Le bassin ainsi formeacute reccediloit une certaine quantiteacute deau qui sous leffet de la charge hydraulique va peacuteneacuteshytrer dans le sol
La figure 4 donne un scheacutema densemble dune installation utilisant des bassins d infiltration
FIGURE 4
Ci) LoVe pump
( 2 ) Flocculanl-injection sysK
(3) Settling basi
Ccedil ) Clear-wafer pickup
(5) Sprecding basins
I d e a l i z e d S p r e a c s n g -Bas in I n s t a l l a t i o n W i t h V a t e r - icirc n i a k e Syste
(Lake Pump and C i e a r - W a t s r P ickup ]
F l o c c u l a n t - l n j e c t i o n System and Se t t l i ng Ba$ucircraquos
ms
(Extrait du Document Ccedil 5191 ) m bull bull bull bull bull
- 53 -
b) Forme dimensions des bassins la forme des bassins peut ecirctre quelconque Cepen-dacircnt_locircrsqueuml-T1l)7riJtrrrse~~plusieurs bassins on cherchera un encombrement au sol minimum
Le nombre de bassins deacutepend de la gestion de ceux-ci nous aborderons ce point plus loin
Dans la reacutealisation dun bassin dinfiltration ou plus geacuteneacuteralement dun disshypositif dinfiltration une contrainte importante est la distance entre le sol et le niveau de la nappe On estime quune distance de 3 agrave 5 m est un minimum pour assurer la bonne marche dun bassin
c) Construction dun bassin la construction dun bassin ne peut se faire que sur deumll-~teumlrracircins reTacirctfvement plats Sa mise en oeuvre peut se faire agrave laide dun bulldozer ou par des moyens plus simples Toutefois en cas dutilisation denshygins lourds il faudra prendre garde agrave ce que leurs passages successifs nentraicircshynent pas un tassement excessif du sol qui se traduirait par une reacuteduction signishyficative du taux dinfiltration
Les berges des bassins doivent ecirctre rendues impermeacuteables par beacutetonnage ou deacutepocirct de seacutediments tregraves fins ceci afin deacuteviter toute infiltration horizontale La pente recommandeacutee pour les berges dun bassin est de 2 pour 1 on limite ainsi leacuterosion due aux mouvements de leau dans le bassin Enfin pour faciliter la vidange du bassin on procegravede agrave la creacuteation dun point bas
d) Ameneacutee de leau lameneacutee de leau dans le bassin peut se faire par graviteacute ou par pompage Ces dispositifs sont en geacuteneacuteral aussi des dispositifs aeacuterateurs en favorisant les conditions aeacuterobies dans le bassin on permet une eacutepuration importante des eaux dans celui-ci
Cette aeacuteration se fait souvent agrave laide dune ou plusieurs cascades (figure 5)
FIGURE 5
lExiAcdA du Document t 2028)
e) Revecirctement du fond le revecirctement du fond peut ecirctre varieacute ainsi on distingue les bassins agrave fond nu agrave veacutegeacutetation agrave sable
bull raquo bull raquo raquo bull
- 54 -
Bassins agrave fond nu leur mise en oeuvre est simple car ils sont utiliseacutes tels quels Cependant ils sont soumis agrave un colmatage rapide Pour diminuer limporshytance de ce colmatage et pour assurer lentretien on peut utiliser divers proceacuteshydeacutes simples tels que le labourage ou leacutepandage de paille de bleacute (Confeacuterence AFEE Orleacuteans 1970) La lame deau dans ces bassins doit ecirctre de quelques deacutecimegravetres
Bassins agrave veacutegeacutetation leffet de la veacutegeacutetation est multiple (G 6230) - permeacuteashybiliteacute suppleacutementaire due aux racines protection du soi contre les gouttes deau lors des peacuteriodes pluvieuses exportation deacuteleacutements mineacuteraux si toutefois la veacutegeacutetation est reacutecolteacutee (5 environ) Par ailleurs elle favorise la deacutenitrifi-cation Cependant la preacutesence de veacutegeacutetation dans le bassin preacutesente certains inconveacutenients niveau assez faible deffluent dans le bassin (au printemps et en eacuteteacute notamment quelques centimegravetres seulement) assegravechement peacuteriodique du bassin pour permettre la reacutecolte
Malgreacute tous ces inconveacutenients de nombreuses eacutetudes ont montreacute linteacuterecirct de la veacutegeacutetation dans un bassin Le bermuda-grass geacuteant le riz et le souclan-grass paraissent bien sadapter agrave ces conditions de vie (G 6230 F 275)
Bassins agrave sable (Confeacuterence AFEE Orleacuteans 1970) Le fond du bassin est alors tapisseacute dune couche de sable rapporteacutee Le diamegravetre efficace du sable est en geacuteneacuteral compris entre 02 et 03 mm Cette couche sert de support meacutecanique et biochimique agrave leacutepuration des eaux Son eacutepaisseur doit ecirctre de lordre de 50 cm
Le sable agissant comme un filtre subit un colmatage progressif et demandedonc un entretien peacuteriodique apregraves vidange du bassin on procegravede agrave un remaniement du sable par diffeacuterents moyens allant du simple grattage agrave lexplosif ou bien on procegravede agrave un lavage du sable apregraves ramassage
Leacutepaisseur de la lame deau dans un tel bassin peut varier de quelques deacutecimegravetres agrave plusieurs megravetres
f) Taux dinfiltration dune maniegravere geacuteneacuterale on peut dire quil est impreacutevisible et que lon doit proceacuteder agrave des essais On dispose de deux types de meacutethodes pour ces essais (G 51341)
essais sur toute la zone deacutepandage cest cette meacutethode qui donne les reacutesultats les plus sucircrs mais sa mise en oeuvre neacutecessite des dispositions coucircteuses transport de leau acquisition des terrains
essais sur des mares deacutepandage cette meacutethode impose pour ecirctre fiable des essais de longue dureacutee ainsi que la connaissance des renseignements techniques tels que la geacuteologie du sous-sol la profondeur de la nappe etc
En geacuteneacuteral les taux dinfiltration se situent au-dessus de 015 - 030 m par jour (G 5191)
Le tableau 1 page suivante donne agrave titre dexemple la valeur des taux dinfilshytration de bassins reacutealiseacutes aux USA
NB du fait du colmatage le taux dinfiltration eacutevolue avec le temps pendant la submersion Il convient donc de parler de taux dinfiltration moyen
bullbullbullbullbullbull
- 55 -
TABLEAU 1
REPRESENTATIVE SPREADING BASIN RECHARGE RATES
Location
Sauta Cmz River-Ariz Los Angeles County Calif i Madera Colif San Gabriel River Calif Santa Ans River Calif Santa Clara Valley Calif Tulare County Colif Ventura County Calif Des Moines Iova NewtoD Mass East Orange N J Princeton N J Long Island N Y Richland TVash
Rateftday T
1 11-38 22-62 10-41 19-54 lS-96 14-73 04 12-1S i 15 l 43 04 | 01 31 77
(SxtAaJjt du Document t 275)
Suivant la nature du revecirctement du fond le taux dinfiltration est variable Ainsi (F 2028)
- pour les bassins nus 030 agrave 1 m par jour - pour les bassins agrave veacutegeacutetation 020 agrave 060 m par jour - pour les bassins agrave sable 2 agrave 5 m par jour
Des eacutetudes reacutecentes ont montreacute que dans le choix du revecirctement la veacutegeacutetation et le sable donnent les meilleurs reacutesultats ( G 6230)
g) Dispositifs de reprise des eaux trois dispositifs sont utiliseacutes pour reacutecupeacuterer les eaux apregraves leur infiltration dans la couche non satureacutee du terrain et leur transfert dans laquifegravere
les puits de pompage classiques
les drains placeacutes dans laquifegravere lui-mecircme
les exutoires naturels tels que les sources
Ces trois dispositifs sont repreacutesenteacutes sur la figure 5 bis
bullbullbullbullraquo
- 56 -
FIGURE 5 BIS
COLLECTION OF RENOVATED WATER FROM RAPID-INFILTRATION SYSTEMS WITH
WELLS (TOP) DRAINS (CENTER) OR VIA NATURAL SEEPAGE
INTO STREAMS (BOTTOM)
PUMPEO WELL - 0 8 3 WEU
IMPERMEABLE
bull- ygru ffi -
7 7 STREAM
rff
IMPERMEABLE v ^ v
(poundxampLltzugravet du Document Ccedil 62121
- 57 -
2) LeA poundcM^eacute4 XampA canaux leA jampM-ae-d
Ces dispositifs sont assez semblables aux bassins Neacuteanmoins on peut faire les remarques suivantes
- contrairement aux bassins sces dispositifs utilisent linfiltration horizontale agrave travers les berges Celles-ci sont en geacuteneacuteral tregraves releveacutees
- les fosseacutes de largeur plus reacuteduite (1 agrave 4 m) que les bassins sadaptent mieux aux variations de relief du terrain car ils peuvent eacutepouser sans difficulteacute les courbes de niveau
- les fosses sont caracteacuteriseacutees par une profondeur importante vis-agrave-vis de ses autres dimensions La charge hydraulique peut y ecirctre importante (plusieurs megravetres) Leur utilisation est particuliegraverement inteacuteressante pour linfiltration deaux brutes le fond et les bords jouant respectivement le rocircle de plage de seacutedimentation et de filtration
3) LAgraveJLA do AxvX0Ae ameacutenageai
a) Ppoundi|2poundiPpound le principe de ce dispositif est essentiellement damplifier artifishyciellement linfiltration naturelle des eaux de riviegraveres dans les terrains allushyvionnaires sous-jacents Pour cela on peut
soit augmenter la surface de contact entre leau et le sol cest le cas dun ameacutenagement dun lit mineur en chocircmage ou de leacutepandage des crues
soit augmenter la charge hydraulique en diffeacuterentes zones du lit cest le cas avec la construction de diguettes
soit les deux cestle cas avec la reacutealisation dune retenue
b) Les ameacutenagements (G 7220)
ameacutenagement dun lit mineur en chocircmage en dehors des peacuteriodes de crue par creuseshyment au bulldozer par exemple (figure 6)
eacutepandage des crues cette meacutethode ne peut ecirctre mise en oeuvre que dans des reacutegions peu habiteacutees Sa reacutealisation ne demande pas de moyens eacutelaboreacutes ni de main doeuvre qualifieacutee (figure 7)
construction de diguettes (G 7220) construites en travers du courant les diguettes permettent laugmentation de la charge hydraulique agrave lamont de celles-ci (figure 8)
bull bull bull bull bull
FIGURE 6
- 58 -
FIGURE 7
FIGURE 8
(poundxtnaAcircJA du Document Ccedil 72201
- 59 -
La hauteur des diguettes est de lordre de 150 m Pour ecirctre eacuteconomiques les diguettes doivent ecirctre reacutealiseacutees avec des mateacuteriaux locaux et des moyens simples
La figure 9 donne une coupe dune diguette
FIGURE 9
SEDIMENTS FINS PRE-DECANTES
TOUT-VENANT A OOMINANCE SABLEUSE
GALETS ET GRAVIERS
lSxiMalA du Document Ccedil 7220)
c) Construction dune retenue sa mise en oeuvre est coucircteuse car elle neacutecessite des eacutetudes eacutelaboreacutees ainsi que des moyens lourds
Remarque la construction de diguettes ou de barrages ne doit pas aggraver les crues ou bien deacutevier le fleuve de son lit naturel
U) poundpandage 4oupoundeAAain pan ieacuteAeau de diaisvocirc
Le principe de ce dispositif reste le mecircme que celui dun bassin mais la plage dinfiltration est alors constitueacutee par un drain permeacuteable enterreacute dans la partie supeacuterieure du sol
La figure 10 page suivante donne deux exemples de drains fonctionnant en disposhysitifs dinfiltration
Lavantage majeur de ce proceacutedeacute sur les bassins dinfiltration est de laisser les terrains libres en surface pour une autre utilisation (terrain de sports par exemple)
Le principal deacutefaut de ce proceacutedeacute est decirctre un dispositif souterrain donc decirctre deacutelicat agrave entretenir
bull bull bull
- 60 -
FIGURE 10
(Cxt^œU du Document 6608781 )
La figure 11 page suivante donne le plan dune reacutealisation dinfiltration par drains
5) PuLts) fJJjUiant
Le puitsfiltrant se diffeacuterencie du puits deau par le fait quil natteint pas la nappe Cest un proceacutedeacute assez peu utiliseacute
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINFILTRATION
Le colmatage progressif du fond dun bassin par exemple se traduit comme nous lavons vu par une reacuteduction du taux dinfiltration
Le pheacutenomegravene de colmatage reacutesulte de la combinaison de deux meacutecanismes
- dune part deacutesorganisation de la porositeacute du sol
- dautre part bouchage des pores
bull bullbullbullbullbull
- 61 -
FIGURE 11
bullrO bullmdash bull - v - gt
5icirc4s-SIcirciumlSIcirc
PJan geacuteneacuteral deraquo installations de recircalimentation agravea la nappa souterrains agrave Vejsy Construction existante A digue B usin9 hydraulique ilouvellss construction l_ prisa deau i avec creacutepine laquo Hydromat raquo autonettoyante 2 conduitraquo 7 0 0 mm pour leau bruts 3 station de pompagraquo et de traitement dej bullaux 4 conduite de rejet agrave TArva 5 conduite 30O mm pour 1er eaux traiteacutees 6 aire dinfiltration dans le sol au moyen de tuyaux perforeacutes
1 ) CoAnatage pan deacute^origanAgravejiation de Xa pon-O^Lteacute du -OcircOJ
Cest le reacutesultat de divers meacutecanismes eacutelectrochimiques
- destruction des agreacutegats par un excegraves dions dispersant les argiles ou bien solu-bilisation du ciment liant ceux-ci en milieu reacuteducteur
- gonflement important des argiles
2) Co-ugravenatage pan bouchage deA posiez du AOX
Les origines de cette diminution de la porositeacute intrinsegraveque peuvent ecirctre diverses (physique chimique biologique) ou encore ecirctre dues agrave la preacutesence dalgues
bull bullbullbullbullbull
- 62 -
a) Colmatage dorigine physique le fond du bassin agit vis-agrave-vis des matiegraveres en sucircspeumlnsiuml8n~TM7Euml7s7 comme un filtre Limportance du colmatage dorigine physique est donc fonction de la concentration en MES des effluents (figure 12)
FIGURE 12
INFILTRATION SUR COLONNES DE SABLE - EVOLUTION DU COLMATAGE POUR
DIFFERENTES CHARGES EN MATIERES EN SUSPENSION
10 11 II
(CxiAaJJ du Document h 2028)
b) Colmatage dorigine chimique il est le reacutesultat de la preacutecipitation des sels contenus dans leffluent au contact de certains constituants du sol
c) Colmatage dorigine biologique le meacutecanisme exact du colmatage biologique nest pas entiegraverement connu mais on sait que le rocircle des bacteacuteries y est tregraves imporshytant (G 51341) Ainsi le deacuteveloppement des bacteacuteries et la production de proshyduits reacutesultant de leur meacutetabolisme peuvent entraicircner un colmatage par obstrucshytion des pores du sol
d) Colmatage par les algues la preacutesence deacuteleacutements nutritifs tels que le phosshyphore dans les eaux combineacutee avec un eacuteclairage suffisant permet si toutefois la tempeacuterature est assez eacuteleveacutee le deacuteveloppement des algues dans le bassin Laccumulation de celles-ci peut conduire au colmatage de la plage dinfiltration comme le montre la figure 13
bullbullbullbullbullbull
- 63 -
FIGURE 13
EFFECT OF OPEN RECHARGE ON RECHARGE RATE
dork recharge (no woter llaquovlaquol)
j
open recharge (50cm water levai) j
i
1 -j
O -j 1 I I 1 1 ~X 1 1 1mdash 1 p I
J F M A M J J A 5 0 N D
(CxtnaU du Docimervt 6610709)
La preacutesence dalgues dans un bassin apporte les avantages suivants
- les feutrages des algues favorisant la filtration de leau et la coagulation des particules en suspension
- la croissance algale preacutelegraveve des eacuteleacutements nutritifs dans le milieu et peut eacutegashylement concentrer dans la cellule veacutegeacutetale des substances nocives et en particushylier les meacutetaux lourds
Mais ces algues preacutesentent les inconveacutenients suivants
- le deacutegagement dodeurs deacutesagreacuteables
- la reacuteduction de la permeacuteabiliteacute des bassins par deacuteveloppement dun tapis dense agrave la surface du sol
En geacuteneacuteral le bilan global des actions dues agrave la preacutesence dalgues est nul ou neacutegatif
En conclusion on peut donc dire que le rocircle des algues est complexe Aussi chaque cas eacutetudieacute sera un cas particulier (6617223)
bulla
E
14 i 13
12
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10
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star to f ctgal growthmdashj
start of woter Isvol -i t I
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bull bull raquo bull bull bull
- 64 -
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE - GESTION DES DISPOSITIFS DINFILTRATION
1) Meacutethodes permettant de AeacuteduAgraveJie -Le cotmatage
a) Colmatage_par_les M E S _ on peut le reacuteduire par diffeacuterentes meacutethodes
- deacutecantation de leffluent ou filtration agrave travers un massif de graviers
- creacuteation dune couverture veacutegeacutetale dans le fond du bassin
- addition de matiegraveres organiques ou de produits chimiques dans la couche supeacuteshyrieure du- sol
b) Colmatage biol_ogique on peut le reacuteduire principalement par une javellisation de leffluent Mais ceci a linconveacutenient de supprimer leacutepuration biologique dans le bassin lui-mecircme
c) Colmatage par les algues le controcircle du deacuteveloppement des algues peut se faire
- par lemploi dalgicides mais avec un certain danger pour la qualiteacute future des eaux
- par une gestion approprieacutee des bassins
2) CcedileAtLon de dLipoj-LtLfLi dinp-AgravetsicutLon
Comme nous venons de le voir on ne peut et on ne veut pas annihiler complegravetement le pheacutenomegravene de colmatage En effet la toleacuterance dun certain colmatage est essentielle pour preacuteserver un eacutecoulement en milieu non satureacute sous le bassin Cet eacutecoulement reacutepeacutetons-le joue un rocircle deacuteterminant dans leacutepuration des eaux de recharge par le sol Le problegraveme est que le colmatage est un pheacutenomegravene qui samplifie avec le temps jusquagrave devenir inadmissible Il faut donc que les peacuteriodes dinfiltration alternent avec des peacuteriodes de dessegravechement afin de pouvoir dune part aeacuterer le sol et ainsi permettre agrave la vie microbienne dans le sol de se reconstituer et dautre part eacuteliminer les deacutepocircts de matiegraveres en suspension
Le dessegravechement des bassins permet une reacutecupeacuteration totale de la capaciteacute dinshyfiltration comme le montre la figure 14
Le problegraveme de gestion des systegravemes dinfiltration se reacutesume donc agrave la deacuteterminashytion du rythme dalternance entre les peacuteriodes de submersion et les peacuteriodes de seacutechage et dentretien pour que le rendement de linstallation soit optimum
La peacuteriode de submersion est deacutefinie par lapparition dun colmatage inacceptable
La dureacutee du seacutechage est fonction du climat et de la saison (cf figure 14)
copy bull raquo bull bull bull
- 65 -
FIGURE 14
AMENAGEMENT DE PHOENIX
EVOLUTION DE LA CAPACITE DINFILTRATION EN FONCTION DU COLMATAGE ET TAUX
DE RECUPERATION AU COURS DES PERIODES DE CHOMAGE DES BASSINS
degh de reacutecupeacuteration de la capaciteacute dinfiltration
40
Nombre de Jours
(Extrait du Document Ccedil 5920)
Examinons divers cas
a) Cas des bassins la peacuteriode dinfiltration doit ecirctre en principe de moitieacute par rapport agrave la peacuteriode de seacutechage
La figure 15 donne un exemple du fonctionnement dans le temps dun bassin
bullbullbullbullbull
- 66 -
FIGURE 15
EXAMPLE OF VARIATION OF INFILTRATION RATE WITH TIME
sect 30
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1 10
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1 Drying period
i t l 1 II l l 100
Titns (days)
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I
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i
ltxtnaijt du Document F 3918)
Dans le cas ougrave lon veut un fonctionnement en continu de linstallation il est donc neacutecessaire de preacutevoir la construction de trois bassins au moins (en geacuteneacuteral plus de trois dans les reacutegions agrave climat humide ou tempeacutereacute) Le fonctionnement de ces bassins se fait alors en deacutephasage
b) Cas des ameacutenagements en lit de riviegravere la peacuteriode de submersion est alors conshyditionneacutee par le reacutegime deacutecoulement du fleuve
B - D I S P O S I T I F S D I N J E C T I O N
Il sagit principalement des puits dinjection
CONDITIONS GENERALES DE FONCTIONNEMENT
Les dispositifs dinjection sont utiliseacutes lagrave ougrave les dispositifs dinfiltration sont impossibles ou difficiles agrave mettre en oeuvre
cas ougrave la nappe phreacuteatique est captive (F 3918) existence dune couche dargile entre le sol et le niveau de la nappe (F 3918) cas ougrave le sol est alcalin (F 3969) existence de terrains en couches superposeacutees seacutedimentaires ou alluviaux ayant
bull bullbullbullbullbull
- 67 -
une conductiviteacute hydraulique horizontale beaucoup plus eacuteleveacutee que la conductiviteacute verticale (G 51341)
- neacutecessiteacute dun encombrement reacuteduit
El _ PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES PUITS DINJECTION
Comme nous lavons vu plus haut un puits dinjection est un forage plongeant dans la nappe Son principe est donc tout agrave fait semblable en premiegravere approxishymation agrave celui dun puits de pompage fonctionnant en sens inverse
Enfin contrairement au cas des dispositifs dinfiltration le colmatage mecircme leacuteger na aucune fonction eacutepuratrice dans le cas dun puits dinjection Il devra donc ecirctre eacuteviteacute agrave tout prix
II - LES PUITS DINJECTION
1) CorvitnucJuon
Dans leur construction les puits dinjection sont des forages classiques
La figure 16 donne le scheacutema dune installation complegravete dinjection FIGURE 16
(euroxtnc-ut du Document Ccedil 5191 ) bull bull bull bull bull bull
68 -
La figure 17 montre sur un exemple la coupe dun puits dinjection
FIGURE 17
PUITS DINJECTION DE LA VALLEE DE LA DURANCE
Arriveacutes deau provenant du bassin ite decirccantutioci
bull~X_ Buses ccediljOacircO non iointivas
FI Sable oM F^ Gravierraquo fe^-Wraquo-mdash
iumlMM Sraquo 203 - j -
Wf
bulllaquolaquobullraquo | p -
bullT 3350
te2 ^ bull bull bull V -
rampt
Niveau de la nappe
lExtnaAJi du Document F 2028)
Pour les puits dinjection il nexiste pas de dessin optimum mais certaines techniques de construction donnent manifestement de meilleurs reacutesultats que dautres Toute technique de construction qui reacuteduit la permeacuteabiliteacute du terrain comme cela est le cas avec linvasion des terrains entourant les puits par les boues de forage ou bien avec leffondrement des particules fines dans le puits peut conduire agrave une perte deacutefinitive de permeacuteabiliteacute (G 5191)
Lenvahissement du puits par des particules fines peut ecirctre contrecarreacute par la constitution autour du trou de forage dun eacutecran de graviers suffisamment petits pour empecirccher la migration des fines particules et assez gros pour ne pas gecircner leacutecoulement La figure 18 donne une coupe de cet eacutecran
Enfin la circulation de leau dans le puits dinjection doit ecirctre eacutetudieacutee pour ne produire ni eacuterosion ni effondrement des terrains qui pourrait se traduire par un colmatage du puits par les mateacuteriaux fins
bull bull bull bull bull bull
- 69 -
FIGURE- 18
FUNCTION OF A GRAVEL PACK IN RETARDING THE MIGRATION
OF FINE SAND TO A WELL SCREEN
(Sxtnalt du Document Ccedil 5191 )
2) Ameneacutee de leau darv4 le puAgraveJbs
Lintroduction de leau de recharge dans laquifeumlre peut se faire sous la presshysion atmospheacuterique ou sous une pression plus eacuteleveacutee
Contrairement au cas des dispositifs dinfiltration lair contenu dans leau doit ecirctre eacutelimineacute au maximum En effet lentraicircnement de bulles dair ou de gaz dissous joue un rocircle capital vis-agrave-vis du colmatage Certaines preacutecautions sont agrave prendre nous les examinerons plus loin
3) Taux dinfection
La preacutevision du taux dinjection peut se faire agrave partir dessais de pompage Cependant diffeacuterents facteurs rendent souvent peu fiables les extrapolations agrave partir de ces essais En effet la diffeacuterence entre une injection et un pompage ne se limite pas agrave un changement de sens du flux deau des problegravemes lieacutes agrave la preacutesence de MES dair de substances chimiques et organiques interviennent Cest pourquoi les deacutebits dinjection sont toujours plus faibles que les deacutebits du pompage (F 275)
Une autre meacutethode de preacutevision est lutilisation dune loi statistique donneacutee par la figure 19
bull bull bull bull bull bull
- 70 -
FIGURE 19
F O R A Q E S
DEacuteBIT INJpoundCTacirc MOTIN
bull M roHCTtOH pu m o o u l iuml
H x TTx P X P
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(ExtgtiaJjt du Document 6600637)
Le tableau 2 donne agrave titre dexemple la valeur du taux dinjection obtenue pour diffeacuterentes reacutealisations au USA
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINJECTION
Le colmatage des puits dinjection a trois origines principales (F 2028)
- preacutesence de gaz dissous dair et de particules en suspension dans les eaux dinshyjection
- reacuteactions entre les eaux dinjection et les eaux du gisement
- reacuteactions entre les eaux dinjection et certains constituants du sol bull bull bull bull bull t
- 71 -
TABLEAU 2
AVERAGE WELL RECHARGE RATES
Location
Fresno Caliicirc Los Angeles Calif Manhattan Beach Calif Orange Cove Calif San Fernando Valley Calif Tulare County Calif Orlando Fia Mud Lake Idaho Jackson County Mich Newark N J Long Island N Y El Paso Texas Williarosbtirg Va
Rate cfs 1
02-09 12 1 04-10 1 07-09 03 | 012 02-21 02-10 01 06 02-22 23 03
(
(ExtnaLt du Document F 275)
Les processus de colmatage
Comme dans le cas des dispositifs dinfiltration les processus du colmatage sont dordre physique chimique ou biologique
1 ) TioceAsiuA meacutecaniques
- deacutepocirct des MES qui forme un eacutecran impermeacuteable
- entraicircnement dair et libeacuteration des gaz dissous Les bulles de gaz ainsi formeacutees peacutenegravetrent dans laquifegravere et en obstruent les pores ceci entraicircne une reacuteduction de la permeacuteabiliteacute Par ailleurs un autre pheacutenomegravene lieacute agrave la preacutesence dair dans les eaux dinjection est agrave craindre il sagit de la formation de poches de gaz sous pression qui par deacutetente lors de larrecirct de linjection peut entraicircner la destruction complegravete de louvrage La fig 20 illustre ce dernier pheacutenomegravene sur un exemple
2) VsioceAALLA chAgraventlque
- dispersion et gonflement des a rg i l e s
- preacutec ip i ta t ion de se ls meacutetalliques ou a lca l ino- ter reux
3) ioceAMA bLoioglqaeA
- pro l i feacutera t ion des bac teacuter ies
- production par l a c t i v i t eacute microbienne de substances chimiques colmatantes
FIGURE 20
PHENOMENE DENTRAINEMENT DAIR AU COURS DE LINJECTION DANS LES DOLOMIES
ET CALCAIRES KARSTIQUES DbullISRAEumlL
(poundxampiaLpound du Document h 2028)
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE ET GESTION DES DISPOSITIFS DINJECTION
1 ) Meacutethodesi pousi la idducjtLon du colmatage
a) Cas des MES la concentration en MES des eaux dinjection peut ecirctre reacuteduite par un traitement preacutealable comme nous lavons vu dans la premiegravere partie de ce travail
k) pound^_Eumlpound_i ficirciiumlL es Iz dissous un traitement preacutealable permet une deacutesaeacuteration de leau dinjection Par ailleurs pour eacuteviter lentraicircnement dair on peut prendre les preacutecautions suivantes
le tube dameneacutee deau doit toujours ecirctre noyeacute Aussi lintroduction en chute libre est agrave exclure
la construction du puits doit ecirctre telle que tous ces eacuteleacutements soient agrave une pression supeacuterieure agrave la pression atmospheacuterique On eacutevite ainsi tout pheacutenomegravene de succion le long du puits dinjection Ce problegraveme peut ecirctre reacutesolu en utilishysant en pied de forage une valve antisuccion La figure 21 donne la coupe dun tel dispositif
- 73 -
FIGURE 2i
FOOT VALVE USED FOR CONTROLLING RATES OF RECHARGE
THROUGH AN INJECTION UELL
bullRECHARGE PIPE
DISCHARGE SLOTS
bullPISTON
-CYUNDER
-COMPRESSION SPRING
bullSPRING END DISC
SPRING TENSION SPACER
^SPRING RETAINER END PLUG
LxtnaU- du Document Ccedil 5191 )
les deacutebits doivent ecirctre limiteacutes ce controcircle peut se faire en utilisant des tubages ayant un faible diamegravetre ou encore ayant une rugositeacute suffisante
La figure 22 donne
dune part leacutevolution des deacutebits dinjection avec le diamegravetre du tubage
dautre part leacutevolution de ces deacutebits avec la rugositeacute du tubage
- 74 -
FIGURE 22
GRAPH OF FLOW RATES IN SMALL PIPES WITH UNIT HEAD LOSS
PER UNIT LENGTH OF PIPE
INS1DE DIAMeacuteTER OF PIPE IN MllUMETRES 20 40 60 80 J _1 L
2 3 IHS1DE DIAUETEacuteR OF PIPE IN INCHES
(CxtnaLt du Document 6607^39)
c) c3pound_du_colmatage_chimique pour reacuteduire le colmatage chimique lors de linjecshytion on peut suivant le cas
effectuer une deacutemineacuteralisation partielle ou complegravete lors dun traitement preacuteashylable
diluer les eaux dinjection avec une eau neutre vis-agrave-vis du gisement
^ poundpound_^_pound2imaicirclpound_BE_^es bacteacuteries une chloration des eaux dinjection permet en geacuteneacuteral de reacuteduire iumleumlffeumlt_deumls bacteacuteries
bull bull bull bull bull bull
- 75 -
2) CcedileAtLon dltiA puLtt dijyectLon
Comme dans le cas des dispositifs dinfiltration il apparait lors dune recharshyge artificielle de nappe par injection un colmatage progressif Lorsque celui-ci a atteint une valeur inadmissible on doit proceacuteder agrave un deacutecolmatage
La figure 23 montre leacutevolution du taux dinjection avec le temps ainsi que la reacutenovation de ce taux apregraves deacutecolmatage
FIGURE 23
INJECTION RATE VERSUS TIME FOR SHAFT
12
sectraquo o laquo_gt UJ ta 10
T 1 1 1 r~- r
Racharga ahoft
T_
16 24 32 40 48 TIME - DAYS
56 _1_ 64
MlxtnaUL du Document 6607790)
La freacutequence des deacutecolmatages est extrecircmement variable suivant les installations
Les proceacutedeacutes de deacutecolmatage les plus employeacutes sont le pistomage et le repompage dans ce dernier cas la pompe de nettoyage est geacuteneacuteralement laisseacutee agrave demeure dans louvrage (6600637) En effet le deacutemontage de la pompe est coucircteux et deacutelicat Toutefois il faut noter que la preacutesence de la pompe induit une reacutesisshytance hydraulique dans le circuit qui peut reacuteduire dun tiers la capaciteacute deacutecoushylement (G 51341)
La figure 24 donne les deacutetails dun puits dinjection ougrave le systegraveme de nettoyage est inteacutegreacute agrave lensemble de linstallation
- 76 -
FIGURE 24
SCHEMATIC OF INJECTION - WELL COMPLEX
EXTERIOR VIEW OF INJECTION-WELL COMPLEX (from Cohen and Durfor 1956 P D254)
18-ln-diamstelt ffbergtajs injection casing
Dopth below land surface In fost
36-in-diametraquor dritl hotraquo
3-ln-diamater liberglass treacutemie pipe
1 9 2
4-in-diumlamete annuiumlar-space observation wall casing
5-in-X62-f t- _ long scainlesJ Steel annular-space observa-tion-wall scroen
TO-ft-long statn less-steel sand traps
4-In-diamraquoter fibargtass injection pipraquo
1-in-diamraquoter fiberglass pressure-measuring pipraquo
3-in-diemeter fibargtass tromio pipraquo
Cernant grout
2-ft-thick layer of fine sand
16-iumln-X62-fr-long staintess-steel injection screen
Filtsr pack
Ceacutement grout
PLAN VIEW OF INJECTION-WELL COMPLEX
3-in-diameter treacutemie pipe 6-in-diameter opening
18-in-aiameter casing
6-in-diameter pump column
Q 4-in-diameter annular-space
well 4-in-diameter
instrurnent-
192 - f t - deep -^ ) Q-3-in-diameter injection pipe treacutemie pipe
WELL-HEAD FFATURES LOOKING NORTHEAST
50-hp redevelopment-pump motor
Support grate
6-in-diameter pump column-
Main casing access hole
4-iumln-diameter annular-space well
3-jn-diameter -treacutemie pipe
18-in-diameter 53 fiberglass casing^ 5
floor
A-in-diameter instrument-access pipe
Redevelopment lioe
diameter treacutemie pipe
4-in-diameter shaljow-
lnjectiocirc~npipe
4-in-diameter deep-injection pipe
(ExtsiaLt du Document Ccedil 1787b)
- 77 -
Le reacutesultat du deacutecolmatage des puits est en geacuteneacuteral une reacutecupeacuteration quasi-complegravete de la capaciteacute dinjection initiale Mais on peut dire dune maniegravere geacuteneacuterale que les ouvrages dinjection sont dune gestion deacutelicate et que leur dureacutee de vie est impreacutevisible mais de toute faccedilon infeacuterieure agrave celle des disposhysitifs dinfiltration
- 79 -
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- CHAPITRE IV -
DONNEES ECONOMIQUES DUNE OPERATION DALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE NAPPE SOUTERRAINE
- 83 -
La faisabiliteacute technique (existence de conditions geacuteologiques et hydrogeacuteologiques favorables) dune opeacuteration dalimentation artificielle ayant eacuteteacute prouveacutee il convient alors den veacuterifier lopportuniteacute eacuteconomique Pour cela une analyse minutieuse de tous les facteurs entrant dans la composition dune part du revenu et dautre part du coucirct doit ecirctre faite La comparaison de ces deux derniers points permet de deacuteterminer le beacuteneacutefice que peut apporter une telle opeacuteration
La suite du travail consistera alors agrave comparer le prix de revient de lopeacuteration de recharge avec le prix de revient dautres meacutethodes reacutepondant au mecircme objectif (agrave condition bien sucircr que ces autres meacutethodes soient techniquement reacutealisables) Par exemple
- choix entre une opeacuteration de recharge par bassin dinfiltration ou bien par puits dinjection
- choix entre une opeacuteration de recharge par bassin dinfiltration et une uniteacute de traitement des eaux
- choix entre une opeacuteration de recharge par puits dinjection et la construction dune adduction deau
- choix entre un stockage en surface et un stockage souterrain
Nous donnerons un deacuteveloppement de ces diffeacuterentes comparaisons dans le parashygraphe III de cette partie
- REVENUS APPORTEacuteS PAR UNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
Ces revenus peuvent ecirc t re d i rec ts ou ind i r ec t s
1 ) RevemiA dLuiecJ^i
Les revenus directs sont le reacutesultat de la vente des eaux de recharge apregraves passage dans le sol et pompage Cette vente se fait suivant la tarification en vigueur des eaux Il faut noter que le prix de leau varie suivant lendroit et dans le temps et que par conseacutequent lestimation des revenus directs dune opeacuteration de recharge suppose la connaissance agrave long terme de la politique de tarification de leau
2) Revenue indiAecJ^i
Les revenus indirects sont le reacutesultat de limpact dune opeacuteration de recharge sur la vie eacuteconomique dune reacutegion ou dun Etat Par exemple
- si lobjectif de lopeacuteration de recharge est la suppression dune surexploitation de la nappe le revenu apporteacute par une telle opeacuteration reacutesultera de la diminution des coucircts de pompage mais aussi de leacuteconomie de travaux dapprofondissement des puits
- si lobjectif de lopeacuteration de recharge est le stockage deau pour une utilishysation posteacuterieure le revenu apporteacute viendra de laccroissement du revenu agrishycole ainsi que de lexpansion humaine et industrielle de la reacutegion concerneacutee
bullbullbullbullraquobull
- 84 -
Compte tenu de la multipliciteacute et de la complexiteacute des paramegravetres entrant dans la composition du revenu indirect apporteacute par une opeacuteration de recharge lestishymation de ce revenu est assez difficile
B - COUcircTS DUNE OPEacuteRATION DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE NAPPE
La reacutepartition des coucircts se fait en trois eacutetapes
- coucircts des eacutetudes - coucircts de construction - coucircts de fonctionnement et dentretien
11 COLUA desi ltipoundudampsj
Les eacutetudes comprennent (G 51341)
les travaux de recherche des caracteacuteristiques geacuteologiques et hydrogeacuteologiques des terrains les reacutesultats de ces travaux permettent de conclure agrave la faisabishyliteacute technique ou non dune telle opeacuteration Cette eacutetape conditionne bien sucircr la suite des opeacuterations
le traceacute de cartes
les travaux de conception de linstallation de recharge
la recherche et lachat des terrains
les proceacutedures juridigues si lon doit recourir agrave lexpropriation
2) Travaux de cori4tnucJJoa
Le deacutetail des diffeacuterents points intervenant dans le coucirct dun bassin dinfiltrashytion et dun puits dinjection est donneacute par la figure 1
La figure 2 repreacutesente sur un diagramme le coucirct de certains eacuteleacutements de ces deux dispositifs de recharge artificielle Lanneacutee de reacutefeacuterence est 1975
Chaque installation de recharge est reacutepeacutetons-le un cas particulier Aussi ce sont les conditions locales qui dicteront leacutequipement neacutecessaire si par exemshyple tous les eacutecoulements agrave linteacuterieur de linstallation peuvent se faire par graviteacute le nombre total de pompes neacutecessaires sera reacuteduit ce qui aura pour effet de diminuer le coucirct global de leacutequipement de linstallation (G 5191)
bullbullbullbullbullbull
- 85 -
FIGURE 1
TRAVAUX DE CONSTRUCTION
1 Installations deacutepandage
a) Terrains ou bassins
- leveacutees ou digues - canaux dameneacutee - canaux deacutevacuation
b) Appareils enregistreurs
c) Installations de deacuterivation
d) Dispositifs de controcircle
e) Voies daccegraves
f) Clocirctures
g) Abris
h) Mateacuteriel de traitement de leau
2 Installations dinjection
a) Construction du puits dinjection
- colonne de tubage - compactage du gravier ou de la gravette-filtre
- injections pour eacutetancheacuteiteacute - packers - meacutethode de forage (rotation avec circulation de boue inverseacutee rotation normale battage au cacircble autres meacutethodes)
- perforations
b) Puits dobservation
- tubage - massif de gravette-filtre - injection pour eacutetancheacuteiteacute - meacutethode de forage (rotation avec circulation de boue inverseacutee rotation normale battage au cacircble autres meacutethodes)
- travaux dachegravevement (perforation dispositifs pour leacutetude du puits par la meacutethode du carottage geacuteophysique)
- installations de controcircle des expeacuteriences
- 86 -
c) Puits dextraction mdash mecircmes opeacuterations que pour les puits expeacuterimentaux avec en plus
- mateacuteriel de pompage - eacutenergie (eacutelectriciteacute moteurs agrave combustion interne)
d) Installations de controcircle de lexploitation
- poste de reacutegulation de la pression - compteurs - vannes (de fermeture controcircle soupape de seacutecuriteacute de purge soupape agrave vide)
e) Installations de traitement de leau
- javellisation - acidification - autres proceacutedeacutes
f) Conduites
- mateacuteriaux (buses en beacuteton acier recouvert et doubleacute de beacuteton amiante-ciment matiegraveres plastiques)
g) Bacirctiments
h) Appareillage de controcircle
- enregistreurs - sondeurs - eacutechantillonneurs (pompe submersible eacutechantillonneur aleacuteatoire pompe eacuteleacutevatoire agrave air conductiviteacute eacutelectrique)
(CxampiaU du Document Ccedil 513^1 )
- 87 -
FIGURE 2
DIAGRAM SHOWING COST FACTORS OF AN ARTIFICIAL-RECHARGE INSTALLATION
Playa lake
Screen wire enclosure styrofoam floating inlef
Flexible suction hose 50 et S 8 0 0 per foot
Chemical feed pump and tank capacity 03-2 galhr S 210 Chemical flocculant S 3 - S 3 0 acre-foot
reg
Q Pump-capacity 500 galmin at 80 head
Aluminum irrigation picircpe 6 at S 105 per foot 100 feet
Excavation of settling basiumln 10x 10x 100
Screen wire baffles I 14 pipe frames
Pump-capacity 500 galmin at 80 head __
Aluminum irrigation pipe g 6 o t S 105 per foot 100 feet
Excavotion of spreading basin
Flexible suction hose 20 at S 8 00 per foot
Injection well 200 depth =deg I0diamefer 150 wire
wrapped screen 50casicircng 30 yds gravel pack
Spreading basin
S 150 2 0
4 0 0
1800
105
80O
20O
160 1800
105 S540O
StOOO
Not to scate
lpoundxtnaAgraveJL du Document Ccedil 5191 ) - Anneacutee de sieacutepoundeacutesience 1975 -
- 88 -
3) Fonctionnement et entnetien
La figure 3 donne la liste des diffeacuterents eacuteleacutements constituant le coucirct du foncshytionnement et dentretien pour des bassins dinfiltration ou des puits dinjecshytion
U) Coucirct gj-obat
La reacuteunion des coucircts preacuteceacutedents deacutetermine le coucirct global dune opeacuteration de recharge Ce coucirct calculeacute sur une anneacutee de fonctionnement et rapporteacute au volume deau annuel ainsi utiliseacute donne le prix de revient du m3 deau de recharge
Lexamen de plusieurs installations montre que ce prix de revient est variable neacuteanmoins en utilisant les reacutesultats dune enquecircte faite il y a quelques anneacutees on peut deacutefinir les valeurs moyennes pour les diffeacuterents facteurs eacuteconomiques dune recharge artificielle Ainsi le tableau 1 donne la valeur moyenne des investissements neacutecessaires pour diffeacuterents dispositifs de recharge
TABLEAU 1
INVESTISSEMENT EN FRANCS PAR M3AN INFILTRE
Prctrait
Moyennes
Bassins et canaux
avec
0362
sans
0139
Puits ou forages
avec
0125
sans
0052
(Extrait du Document 6600637) - Anneacutee de AeacutefLeacutenence 1971 -
Lexamen du tableau 1 suggegravere les remarques suivantes
- le coucirct moyen des investissements par m3 et par an semble 2 agrave 3 fois plus eacuteleveacute pour les canaux et bassins que pour les puits et les forages dinjection Cette importante diffeacuterence dans les investissements sexplique en grande partie par la neacutecessiteacute dans le cas dun bassin ou dun canal dacheter une importante superficie de terrain Ainsi en zones urbaines lacquisition des terrains peut repreacutesenter jusquagrave 50 des investissements
mdash le coucirct dinvestissement du preacutetraitement constitue une part importante du coucirct total dinvestissement Le tableau 2 montre lincidence dun preacutetraitement sur le prix de revient moyen dun m3 deau (reacutesultats pour les dispositifs dinfilshytration seulement)
laquobullbullbullbullbull
- 89 -
FIGURE 3
FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN
1 Installations deacutepandage_
a) Nivellement eacutegalisation des surfaces
b) Protection contre les orages
c) Reacuteparation et remplacement des structures
d) Entretien du mateacuteriel
e) Combustible pour le mateacuteriel
f) Location du mateacuteriel
g) Ponccedilage et ramassage de la boue
h) Protection contre les insectes
i) Lutte contre la veacutegeacutetation parasite
j) Ameacutelioration de lapparence estheacutetique des installations (notamment plantation de rideaux darbres et systegraveme darrosage)
k) Protection contre les rongeurs
1) Patrouilles de surveillance
m) Traitement de leau (floculants)
n) Entretien des pentes
o) Actes de vandalisme
2 Installations dinjection
a) Appareillage dobservation et de controcircle
b) Appareillage pour la mesure du niveau deau
c) Echantillonnage de leau
d) Remise en eacutetat des puits et enlegravevement des deacutechets
e) Traitement de leau
- javellisation - acidification - autres proceacutedeacutes
f) Entretien du mateacuteriel
g) Reacuteparation des structures
- 90 -
h) Combustibles
i) Location de mateacuteriel
j) Patrouilles de surveillance
k) Analyses de leau
1) Acte de vandalisme
3 Bureaux
a) Controcircle et surveillance
b) Administration
c) Paiement des salaires et reacutemuneacuteration
d) Frais geacuteneacuteraux (bureaux et services locaux)
- location et services publics - teacuteleacutephone - fournitures
- entretien de leacutequipement de bureau
e) Salaires et traitements
f) Responsabiliteacute civile (assurances)
g) Impocircts et taxes
h) Inteacuterecircts
(poundxampiaLt du Document Ccedil 513^1 )
- SI -
TABLEAU 2
INCIDENCE DU PRETRAITEMENT SUR LE PRIX DU M3 DEAU
Moyennes
Prix du m3
en F F
0249
Incidence du
preacutetraitement
27
Prix du preacutetraitement par m5 (FF)
00787
(6xtnaLt du Document 6600637 ) - Anneacutee de ieacuteLeacutenence 1971 -
Le coucirct du preacutetraitement eacutetait donc en 1971 en moyenne de 8 centimes par m3
Nous avons vu que le preacutetraitement des eaux dinfiltration retarde lapparition dun colmatage inadmissible et donc reacuteduit lentretien du dispositif concerneacute Un calcul rapide montre cependant que leacuteconomie ainsi reacutealiseacutee est loin de venir compenser les deacutepenses dues au preacutetraitement de leau On cherchera donc dans le cas dun dispositif dinfiltration agrave reacuteduire au maximum le preacutetraitement des eaux de recharge
La figure 4 donne les reacutesultatsde correacutelations statistiques eacutetablies entre linshyvestissement neacutecessaire agrave la reacutealisation dune opeacuteration dalimentation artifishycielle de nappe et le volume annuel introduit par ce moyen dans laquifegravere
FIGURE 4
INVESTISSEMENT ET VOLUME
ANNUEL INTRODUIT DANS LAQUIFERE
-Don I raquo eacuteqootionraquo claquo tfroicircfraquoraquo draquo recircccediltbullgt
2 bullbullraquo bulltpfinegrave bullraquo | 0 Fiones
V bullbullraquo apgtrtmraquo raquon tOS ttram
mdashLlaquoraquo coMcirraquotraquo poundbull corttal ioraquo obtraquoraquoraquo
t E C E N D E
H+f+ nraquowl
p a raquo t t i laquoalelaquof
bull bull bull laquo
A m bull
i bull
raquobullbullraquo
A a o
o o
lSxtnait du Document h 2028) - Anneacutee de leacutefLeacutenence 1971 -
A Forage P 3 raquolaquo Cooi o DruI
IOraquo i o lO
Vol me AIMCCcedilI tulro-Stucirct 4raquouraquo IV^utfire Inraquo)
- 92 -
Sur la figure preacuteceacutedente on peut remarquer quune installation de recharge a un coucirct dinvestissement qui en moyenne croicirct plus vite que le volume annuel introduit Pour une installation sans preacutetraitement cest linverse
- ETUDE DE LOPPORTUNITEacute EacuteCONOMIQUE DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
ARTIFICIELLE - COMPARAISON AVEC DAUTRES MEacuteTHODES DE MISE EN VALEUR
DES RESSOURCES EN EAU
Lalimentation artificielle de nappe est une opeacuteration rentable pour autant quelle soit moins coucircteuse que les autres meacutethodes de mise en valeur des ressou-ces en eau (G 51341) Il convient donc avant de choisir une meacutethode deacutetablir une comparaison de coucirct avec les autres meacutethodes (agrave condition bien sucircr que celles-ci soient techniquement reacutealisables)
Nous donnons ci-dessous quelques cas de comparaisons qui peuvent se preacutesenter
) CompcuiaLion enjQie un basi^in dinfJJjjtnaAlon et un puiAsi din^ecAion
Nous avons vu que agrave deacutebit annuel fixeacute le coucirct dinvestissement moyen dans le cas dun bassin dinfiltration est 2 agrave 3 fois plus eacuteleveacute que dans le cas dun puits dinjection Cependant le prix de revient dun m3 deau infiltreacute dans un bassin est en geacuteneacuteral un tant soit peu moins eacuteleveacute quun m3 deau injecteacute dans un puits Ceci sexplique par trois faits (6622466)
les coucircts de traitement sont reacuteduits dans le cas dune installation de recharge fonctionnant avec des bassins
lentretien des bassins est beaucoup plus aiseacute que celui des puits dinjection les frais dentretien des bassins sont donc moindres
la dureacutee de vie des ouvrages dinjection est en geacuteneacuteral beaucoup plus courte que celle des bassins Par conseacutequent lamortissement des premiers doit se faire plus rapidement que celui des seconds
Pour ecirctre compeacutetitifs vis-agrave-vis des bassins dinfiltration les puits dinjection doivent donc ecirctre conccedilus et geacutereacutes de maniegravere rigoureuse Cest pourquoi dans bien des cas on a preacutefeacutereacute malgreacute leur prix les bassins aux puits dinjection
2) CompcuiaLion entie une insitaUAation de Aechange anAAficJ-eAAcirce et une uniteacute de tnaAjtement damp4 eaux
Placcedilons nous dans le cas ougrave linstallation de recharge est un bassin Nous avons vu que par passage dans le sol leau dun bassin peut ecirctre grandement purifieacutee Ce traitement par le sol vient donc concurrencer techniquement le traitement en station
Examinons alors les eacuteleacutements de comparaison suivants (5600836)
a) implantation lespace neacutecessaire pour la construction dune uniteacute de traitement est infeacuterieur agrave celui neacutecessaire pour une recharge par bassin
b) besoin en eau dans le cas dune recharge les pertes en eau peuvent seacutelever a 40 du volume introduit
- 93 -
c) estheacutetique dans un cas comme dans lautre les installations paraicirctront inesshytheacutetiques
d) seacutecuriteacute de lexploitation dans le cas dune recharge par bassin on doit sattendre agrave des variations des deacutebits dinfiltration (colmatage fluctuations saisonniegraveres agissant sur la viscositeacute de leau) Mais la simpliciteacute des instalshylations avec bassins fait quelles sont moins exposeacutees aux pannes Pour ecirctre fiables les uniteacutes de traitement exigent pour leur part une gestion et un entretien rigoureux mis en oeuvre par un personnel qualifieacute
e) Possibiliteacute de surcharge les uniteacutes de traitement peuvent supporter jusquagrave 25 de surcharge Par contre la possibiliteacute de surcharge pour les bassins est faible En effet les bassins ont des dimensions fixeacutees et par conseacutequent ils ne peuvent recevoir plus deau quils peuvent en contenir
f) possibiliteacute dagrandissement les uniteacutes de traitement peuvent ecirctre facilement agrandies ce qui nest pas le cas pour les bassins
g) constitution de leau eacutepureacutee leau reprise apregraves infiltration dans le sol est agrave condition de respecter certaines conditions (cf 2egraveme partie de cette eacutetude) toujours claire et saine Leau traiteacutee pose souvent des problegravemes dodeur de saveur et de tempeacuterature
La comparaison eacuteconomique entre une installation de recharge par bassins et une uniteacute de traitement des eaux a souvent montreacute lagrave ougrave les conditions geacuteologiques et hydrogeacuteologiques sont favorables et le prix des terrains pas trop eacuteleveacute la rentabiliteacute de cette premiegravere meacutethode de traitement et de reacutegeacuteneacuteration des eaux
3) CompgiltxLion entte une i-nAtaAAaALon de iechaAge antAfcAcieMle et une adducJLJon deau (66025W7 ^
Placcedilons nous dans le cas ougrave linstallation de recharge est un puits dinjection
Pour ces deux installations on peut en premiegravere analyse confondre les frais de production et de pompage Si par ailleurs on neacuteglige les autres frais dexploishytation tels que lentretien la comparaison eacuteconomique entre les deux installashytions est alors rameneacutee agrave la comparaison des coucircts dinvestissement
pour les puits dinjection les coucircts dinvestissement sont composeacutes principaleshyment du coucirct du forage et du coucirct de la station de pompage
pour ladduction les coucircts dinvestissement sont reacuteduits aux coucircts de la canashylisation et des ouvrages annexes
La figure 5 donne un exemple chiffreacute dune telle comparaison pour lalimentation dune agglomeacuteration situeacutee au-dessus de la nappe souterraine de lAlbien (Reacutegion Parisienne)
Le coucirct dinvestissement pour une adduction deau eacutetant fonction de la longueur de la canalisation il apparaicirct donc quil existe une distance optimum au-delagrave de laquelle une installation de recharge est moins oneacutereuse quune adduction deau
bull bullbullbullbullraquo
- 94 -
FIGURE 5
ALIMENTATION A PARTIR DE LA NAPPE DE LALBIEN COMPARAISON AVEC UNE
SOLUTION DE TRANSPORT DEAUX DE SURFACE
exemple Lapprovisionnement en eau potable dune aggloshymeacuterat ion de 25 000 habitants dont les besoins atteishygnent laquon peacuteriode de pointe 7 000 m3jraquo peut ecirctre assureacute
soit p a r u n e adduct ion directe en premiegravere ecirclegrave-vation d eaux de surface depuis la plus proche usine de trai tement
soit par -des preacutelegravevements dans TAlbicircen effectueacutes sur place et compenseacutes pa r linjection simultaneacutee bullau niveau de la mecircme usine de Yolumes eacutequishyvalents
En premiegravere approximation l a comparaison entre ces deux solutions peut ecirctre rameneacutee agrave la comparaishyson des investissements correspondants
mdash lthuucircgt le ynetuief cas agrave une conduite de 350 mm de diamegravetre (1) soit environ 035 MFkm
(1) Coucirct moyen approximatifraquo au megravetre lineacuteaire en TOAC scmiuml-urbanicircseacutee y comprisregards ouvrages et toutes sujeacutetions r 350 F
dans le second cas agrave la reacutealisation d un doublet de forages agrave lAlbien
Forage dinjection 09011F Forage de preacutelegravevements 090Icirc1F Geacutenie Civil station de pompage et de tfeacuteferrisaticircon _ 035MF Equipements de pompage 015MF Equipements de deacutefcrrisatioR 015 MF
soit environ 2-15 MF
Comparaison des dsua solutions
Compte tenu des hypothegraveses adopteacutees la solution du doublet de forages agrave lAlbien parait la plus avanshytageuse si la longueur de ladduction directe excegravede 7 km (215035)
(Existait du Document 6602587) - Anneacutee de leacute^eacuteience 197b -
Le c a l c u l p reacuteceacuteden t e s t une s i m p l i f i c a t i o n du c a l c u l r eacute e l q u i en f a i t e s t p lu s complexe En dehors de t o u t e c o n s i d eacute r a t i o n eacuteconomique une opeacute ra t ion de recharge a r t i f i c i e l l e peut s imposer l agrave ougrave l e s r e s s o u r c e s n a t u r e l l e s d a l i m e n t a t i o n en eau s a v egrave r e n t i n s u f f i s a n t e s pour s a t i s f a i r e l e s b e s o i n s Exemple dans l e s icirc l e s ougrave l e s r e s s o u r c e s n a t u r e l l e s son t f a i b l e s e t ougrave l e p r i x du dessalement de l e a u de mer e s t souvent p r o h i b i t i f
- 95 -
U) Compcuiabbion ervUie le ^tocAage de siUAjlace et te 4tockage 4oideAAaln
Lfraquo figure 6 donne les reacutesultats dune correacutelation statistique entre le montant des investissements et le nombre de m3 deau stockeacutes par an pour un reacuteservoir de surface et un reacuteservoir souterrain
FIGURE 6
COMPARAISON DES COUTS DES STOCKAGES SUPERFICIEL ET SOUTERRAIN
1310raquo
I I
T3103
13107
TTykAT-STt 44-
rlt^r~^Trrttr
MaouM
IW3raquo 1V10raquo IVW
(ExtAaLt du Document f- 2028) - Anneacutee de ieacuteeacuteAence 1971 -
A partir de la figure preacuteceacutedente on peut donc deacuteduire que pour des volumes infeacuterieurs agrave environ 30 millions de m3 par an le stockage souterrain est plus inteacuteressant financiegraverement que le stockage de surface
bull bullbullbullbullbull
- S6 -
Par ailleurs le stockage souterrain preacutesente les avantages suivants
- disponibiliteacute de reacuteserve en cas de catastrophe stoppant les possibiliteacutes dimporshytation deau
- eacutelimination des pertes par eacutevapotranspiration
- pas de problegraveme dalgues et moins de risques de contamination
- reacuteduction des risques daffaissements dus agrave une baisse du niveau de la nappe
- possibiliteacute de traiter et de purifier leau par passage dans le sol
- 97
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- 98 -
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EDWORTHY KJ Artificial groundwater recharge and its relevance in Britain JIWES 1979 33 ndeg 2 p 151-172
- CHAPITRE V -
LES INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE DE
NAPPE DANS LE MONDE
- 101 -
Les reacuteserves deaux souterraines constituent une immense ressource En effet on estime agrave 4 millions de km3 la quantiteacute des eaux souterraines situeacutees entre la surface du sol et la profondeur de 800 m agrave titre de comparaison le volume total des lacs deau douce est denviron 120000 km3
Cette ressource en eau souterraine est par ailleurs omnipreacutesente et peut donc ecirctre mis agrave part dans quelques reacutegions du globe exploiteacutee
Dans de larges reacutegions du monde les preacutecipitations sont insuffisantes pour pouvoir couvrir les besoins en eau A titre dexemple la figure 1 donne la carte des reacutegions du globe ougrave les preacutecipitations sont insuffisants vis-agrave-vis des besoins agricoles
FIGURE 1
Waiet-dejiciency (-) and valet-surplus (+) zones in ihe vorld A water deficiency exisls if preacutecipitation supplies less ztiater than would be nrrdedjor vellutatered vrgelalian In the reverse circumslcnccs ihere is a wzter surplus
((L-xtnaJut du Document Z 49 )
En comparant la figure 1 avec la figure 2 on peut se rendre compte que les zones ougrave on constate un manque en eau agricole sont naturellement les reacutegions arides ou semi-arides mais aussi certaines reacutegions tempeacutereacutees
bull bullbullbullbullbull
FIGURE 2
o ru
(euroxpoundnalpound du WoJild Atia by Bantholomew)
- 103 -
Pour situer le rocircle de la recharge artificielle dans la gestion globale des resshysources en eau nous allons eacutetudier deux cas
- cas des zones arides et semi-arides - cas des zones tempeacutereacutees
1 ) CaS desi gonampA avide^ et somL-cuiidesi
Dans ces reacutegions lexploitation des eaux souterraines est souvent la seule solushytion dapprovisionnement en eau Aussi la recharge artificielle vise dans ces reacutegions agrave augmenter la recharge naturelle lors des rares preacutecipitations afin de limiter les pertes par eacutecoulement de surface ainsi que par eacutevapotranspiration Il est possible de faire ainsi un stockage deau dans le sol
Il faut tenir compte du fait que la majoriteacute des pays situeacutes dans les zones arides du globe sont le plus souvent des pays en voie de deacuteveloppement donc dans lesquels on doit utiliser une technologie adapteacutee aux moyens locaux
Prenons lexemple de lAfrique et plus particuliegraverement les pays du Sahel
La figure 3 situe les zones arides et semi-arides dAfrique
Les pays du Sahel sont situeacutes au nord des deacuteserts du Sahara et du Fezzan dans des zones extrecircmement arides Parmi ces pays seules lAlgeacuterie et la Libye disposhysant de revenus peacutetroliers ont un niveau deacuteducation et deacuteconomie suffisant pour pouvoir mettre en oeuvre des techniques sophistiqueacutees de mise en valeur des resshysources en eau et ainsi assurer leur expansion humaine et eacuteconomique
2) CQA desi pay-si tompeacuteAeacuteA_
Laugmentation croissante des besoins en eau combineacutee avec la deacuteteacuterioration de la qualiteacute des eaux de surface ont entraicircneacute le deacuteveloppement de lexploitation des eaux souterraines
La recharge artificielle permet dans les reacutegions tempeacutereacutees
- dune part le soutien et la restauration de nappes surexploiteacutees
- dautre part lameacutelioration de la qualiteacute des eaux de surface par passage dans le sol
Ces deux points visent donc agrave ameacuteliorer en quantiteacute et en qualiteacute les eaux consommeacutees
Afin de preacutesenter les diffeacuterentes reacutealisations dans le monde nous allons les classer en fonction de lobjectif principal viseacute par ces installations
Principalement on distingue 4 objectifs
I - Stockage deau en peacuteriode humide pour utilisation en peacuteriode segraveche I - Soutien et restauration dune nappe surexploiteacutee I -Constitution dune barriegravere hydraulique contre lintrusion deaux saleacutees (ce
point est souvent une conseacutequence du point preacuteceacutedent) V - Ameacutelioration de la qualiteacute de leau par filtration dans le sol
- 104 -
FIGURE 3
TERRES ARIDES DAFRIQUE
E
A
S
rii bull i ri
i i
_
A n d raquo
Trontliraquo im plaquoV
1000 KIUX5
WOJtoeh
lpoundicOixLUt du Document I 1021)
bull bull bull bull bull
- 105 -
- INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF
LE STOCKAGE DEAU
1 ) Liacircte de^i in^taM-atlorvi
(1
(2
(3
(4
(5
(6
(7
(8
(9
(10
(U
(12
(13
Valleacutee du Danube Roumanie - Bulgarie
Valleacutee de la LeeGrande-Bretagne
Camp Peary USA
Valleacutee de la Prut Ukraine
Wroclaw Pologne
Comteacute de Los Angeles USA
Massif de Zaghouan Tunisie
Plaine cocirctiegravere dIsraeumll
Source de Yarkon Israeumll
Dan Project Israeumll
URSS
Valleacutee de lOued Biskra Algeacuterie
Plaine de Karakoum Turkmeacuten
Ahmedabad Inde
istan URSS
(G 51341)
(F 2028)
(F 2028)
(G 51341)
(6609067)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341 F 2028)
(G 51341)
(G 6230 G 6212)
(G 51341)
(G 51341)
(Z 13312c)
2) Le tablexiu 1 donne la reacutepartition suivant le climat et le niveau de deacuteveloppeshyment des pays concerneacutesdes installations preacuteceacutedentes
TABLEAU 1
- _ -NIVEAU DE
C L l r^-C^EVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3) tableau 2
(4) (5) tableau 3
(6) tableau 4
(12) tableau 5
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
(7) (8) (9) (10) tableau 6
(11) tableau 7
(13) tableau 8
- 106 -
3) Lampi tableaux 2 agrave 8 donnent pour chaque cas particulier de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
- tableaux 2 agrave 5 reacutealisations en pays industrialiseacutes
- tableaux 6- agrave 8 reacutealisations en pays en voie de deacuteveloppement
TABLEAU 2 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
PAYS
Roumanie -Bulgarie
GBretagne
USA
1 j LOCALISATION
I 1 j Valleacutee du Danube | (voir fig 4) 1 1 j Valleacutee de la Lee
1 1 J Camp Peary 1 1
EAU
R
R
bull
1 1 | GEOLOGIE |
| 1 | Valleacutee alluviale | j (sables et graviers)j 1 1 1 l j Craie j j(voir fig 5) j 1 1 1 1 (Lentille deau dans | jeau saleacutee j
1 1
VOL
2109
AQUI
m3
DISPOSITIFS
bassins
bull puits
puits
1 ICOLMA
I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 | TRAIT
| Preacute
1 1 1 1 2 1 1 1 j Preacute 1 1
1 | PERFORMANCES r i i i i j12 millions de j m3an
1 1 | entre 45 et 20 j m3h
1 bull
1 1 1 PRIX |
1 1 i i i i i i i i icirc 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Notations
R e eau de riviegravere Preacute= preacutetraitement des eaux 2 raquo traitement secondaire des eaux
FIGURE 4
- VALLEE DUDANUBE - ROUMANIE-BULGARIE
(HODHAHIB)
m - d CALAT
MAJUk
Belgrade SEVEXraquo bull laquo bull 8L
Bucarest deg
(BULGARIE)
(Extrait du Document Ccedil 5 i47 ) bull bull bull bull bull bull
- 107 -
FIGURE 5
VALLEE DE LA LEE - GE0L0GIE-PIEZ0METRIE AVANT ET APRES ALIMENTATION
ARTIFICIELLE DURANT LA PERIODE 1954-1955
1 mite gt 1
Terrains superficiels
Eii3 Argiles de Londres
KiZij VoohvJch e t Reading beds (5mper7traquosbFe
Pampi Sables thanegravetiens
P 3 Craie
mdashmdash Njyrau piucircrorpucirclricircque en octobre 1953
(svanL DIcircirrcntattoT OftificicirccIIe) -~mdash Niveau piumlocircromstriqus maximum apregraves rnjrciian
durant la peacuteriode lS5f-19S5
Sx-Oiaugravet du Document t 2028)
TABLEAU 3 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT CONTINENTAL
i PAYS
| URSS
| Pologne
| LOCALISATION
| I | Valleacutee de la | Prut
I | Wroclaw
i
EAU
R
R
I | GEOLOGIE
iPlaine alluviale |(voir fig 6)
ISeacutediments tertiaires
I I
VOL AQUI I | DISPOSITIFS
|bassins agrave
I I I |fosseacutes et (eacutetangs
i
I |C0LMA
sable| P I I 1 |PCB 1 1
1 1 | TRAIT
I
1 | Preacute
1 1 1 | Preacute
1 1 1
PERFORMANCES
12S0OO m3jour
PRIX
Notations
H = eau de riviegravere P ~ physique C raquo chimique B = biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux
- 108 -
FIGURE 6
VALLEE DE LA PRUT
l l t 1 T
A r g i l e du miocegravene
i _ i J - i J i laquov t iuml j 100 200 300 400 500
P i s t a n e e (en megravetres) 6 0 0
lHxtrialt du Ucircocumervt Ccedil 513^1 )
TABLEAU 4 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
PAYS
USA
1 | | LOCALISATION | EAU
GEOLOGIE 1 I (VOL A8UI | DISPOSITIFS
jComte de Los I Angeles |(voir fig 7) I I
(Bassins remplis de (seacutediments mal |consolideacutes i i
gt agrave 12 10s m3
|bassins et |terrains |deacutepandage I
j COLMA | TRAIT | PERFORMANCES j PRIX
I Preacute | 60 m3s jde re-|vient [de 4 agrave |242 pou H (icirceee n3 I
Notations
R = riviegravere P = physique
Preacute = preacutetraitement
- 109 -
pound O
- H -M
a a
O gtrt bullXi rH a -H o bullraquo-gt
K 3
bull S bull 0)
-=f G rH O
ta
ta 0)
raquoltD 4-raquo bull H KJ u +gt X
d o
n o bulla
a a
ta
o bulla 6raquor4 p O
bullbullgt laquo ta a fcgtd
irvviraquo bullH ni
- 110 -
TABLEAU 5 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT ARIDE
PAYS
U R S S
1 | LOCALISATION
1 1 |P la ines de jKarakourt
l
EAU
R
1 | GEOLOGIE
1 1 JAlluvions forma-j t i o n s de l ta iumlques
1
I |VOL
1 i 1
AQUI 1 | DISPOSITIFS
| Pui t s 1 1
1 ICOLHA
1 1 1 P 1 1
1 |TRAIT
1 1 1 1 1
PERFORMANCES 1 | PRIX
1 1
Notations
R raquo riviegravere P = physique
TABLEAU 6 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT MEDITERRANEEN
1 1 I I I I 1 1 PAYS j LOCALISATION EAU j GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT j PERFORMANCES j PRIX j
1 I I 1 I I 1 1 I I i i l 1 1 1 1 1 bdquo I I
Tunisie |Massif de | R | Calcaires | | P e t i t s barrages| P | Preacute 132 10deg m3an | | Izaghouan | j (voir f i g 8) j | l l l i l j ( v o i r f i g 8) | j j | I I I I I
1 1 1 1 1 1 1 i l I I 1 1 1 1 1 I sraeuml l |P la ine c S t i egrave r e | R | Pla ine l i t t o r a l e | |Pu i t s | PB | 2 | gt 10 10deg m3an | |
| ( v o i r f i g 9) j j (vo ir f i g 9) j j I I I i l
1 1 I I 1 1 1 1 1 i l 1 1 l l l I I I s r a euml l |Source de Yarkon | R | Roches carbonateacutees |900 10deg m3 |Puits mixtes | PB | 2 |entre 500 e t 1000 |de r e - |
1 I 1 p l i s s eacute e s j j l i t 3h jvient j I I I (voir fig 10) | j l l l I001S2 | 1 I I I I l l l Ipar n3 | 1 I l 1 1 i l I I l l l I I
I s r a euml l |Dan Projet (Tel | U | Dunes de sab le s | |Bass ins |PCB | 2 |300000 m3jour |de r e - | 1 Aviv) i l i l l l l jv ient j I i l I I i 1 1 i00262 | j i l i l I I jpar m3 i 1 I I I I l l l I I
Notations
R = riviegravere U = useacutee P = physique C = chimique B = biologique 2 = secondaire
- 111 -
FIGURE 8
MASSIF CALCAIRE DE ZAGHOUAN (Tun i s i e )
fmdash bull (n 1 f F H r
f Hammamet
SOUSSE --
5gt
+gtmdash mdashmdash mdash
^-a mdash
bull bull
9 - c a l c a i r e s du j u r a s s i q u e s u p eacute r i e u r
5 e t 1 - c a l c a i r e s djj l i a s
N-O m s-o
DJSBJL r i A H N C a
ampEacuteEacuteEacuteamp5
lLxtnaJjt du Document Ccedil 513^11 bull bull bull bull bull bull
- 112 -
FIGURE 9
FORMATION AQUIFERE DE LA PLAINE COTIERE
ISRAEumlL
Echelle
Limites des collines et raquoraquogtmdash des montagnes
Canalisations nationales bull deau laquo -Source raquo Ville
Direction de 1raquoeacutecoulement ~- ~ eaux souterraines
Zone de forages dexploitation
N n
Mer Zone de PLAINE COTIERE D1ISRAEumlL - PBOFIL SCHEMATIQUE
Z Z 7 Z ^ 7 7 Z Z Z Z Z Z pound ^ g f l a nappe ^T (ampgtgt p h r eacute a t i q u e bullpoundamp
iuml i d eacute s
S c h i s t e s a rg i l eux
(extrait du Document Ccedil 513U1 ) bull bull bull bull bull
- 113 -
FIGUREacute 10
SOURCE DE YARKON ISRAEumlL
ONO
PROFIL TRANSVERSAL DE LA FORMATION DANS LES MONTS DE JUDEE
Meacute ri i terraneacute e VAVHE
Plsst
J Aquifegravere
(Pleacuteistocegravene (Gregrave
Roches
es M (Neogene Neogsh _ deg
(Schistes
Sench
CeLraquostdol
2J impermeacuteables
(Seacutenonien
raquoraquoraquobull
Eocch
(Marnes crayeuses
(Turonien-Ceacutenomanien (calcaires et dolomites
(Craies (eacuteocegravenes (semi-(impermeacuteables
Q - (Ceacutenomanien infeacuterieur 1 (Dolomites
L e s h (Creacute t aceacute i n f eacute r i e u r ( S c h i s t e s
(dxtAaUL du Document Ccedil 513^1 )
TABLEAU 7 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT SEMI-ARIDE
i r~ I I i l I I I i l I PAYS LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI| DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
i I I I lt i I i I I I I I l i i j Algeacuterie jvalleacutee de loued | R |deacutepots alluviaux | 20 agrave 30 (ameacutenagements du | P | I 510deg m3an | |
iBiskra I I 1 n6 bdquo | H t de loued I I I i l | |(voir fig 11) | | 10 m3 I I I I I 1 1 I I I I I I I I I
Notations
R = eau de riviegravere p = colmatage physique
114
FIGURE 11
VALLEE ALLUVIALE DE BISKRA (ALGERIE)
^r Meacutediterrans
Figure 11 Valleacutee a l luv ia le de Biskra
Echelle
bull M M iumllaquoklaquo
((LxtnaLt du Document Ccedil 513^1)
TABLEAU 8 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TROPICAL
l i t i i | PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS ICOLMA (TRAIT j PERFORBANCES | PRIX |
i i i l i l i i I I 3 I I Inde |Ahmedabad | R | sable (voir f i g 12) | Ipuits dans l e | PB | 1 | 4 5 10 m3jour dinves-| I I I I i 1 l i t de la j j | [ t i s se - | I l I I 1 Iriviegravere | j j jment | I l I I 1 |(voir fig 13) | j j (faible |
1 1 1 I l I I I I
Notations R = eau de riviegravere P = colmatage physique B = crvlmatagccedil hi ni odegique
1 = traitement primaire
bull bull bull bull bull bull
- 115 -
Crosraquo Stetions or tnraquo Sobormali Rivraquor Ot Ahmlaquodotgtod
Aerosi SubhojSBridnt MorScolraquo llOO O lOO 200
O _ 1 _
IO 20
Ver Scolt
SuSfiojhBridsraquo^
RraquofraquorraquofHraquo I I Riraquo to cucircc
groicircnraquod aond lil Sandvrm sill
E 3 Qov wlth raquoirt
Acraraquo Gond 8ridyraquo
J FIGURE 1 2
Sub-surface section or the Sabarmati River bed poundt Ahmedabad as seen in boring during_ the construction of road bridges across the river Data supplied by Ahmedabad Municipal Corshyporation and PWD Govt of Gujarat
FIGURE 1 3
Map of Ahmedabad city shorring locations of Municipal tubcwcll stations (open circlcs) and privatc tubcwclls (closcd circlcs) In the inset a schematic diagram or the suggested injection rcchargicircng scheme is stiown Pairs of double circlcs along the river indicnc pairs of vater supply and injection wclls
Schcmofic diogrom of tbe propoj icircd siphon rechorge schsrae for-tt)8 Ahmtdobod City
-Injection well -Cblorinofor
Ahmedobod City location pion o f tubewolU
Raferlaquoncel Roilwoy lene
mdash AbodMunlimit bull Privofetubewella 0 Mun Corpo
tubraquowlaquoij Sets orwot^r supply and injac-
AirPOrtA lonwlaquoH
(poundxtjiaJjt4 du Document Z 13312c) bull bull bull bull bull bull
- 116 -
B - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LE
SOUTIEN DUNE NAPPE DEAU SOUTERRAINE
1 ) LLite de jjz^tallatioiV4
(1
(2
(3
(4
(5
(6
(7
(8
(9
(10
(U
(12
(13
via
(15
(16
(17
(18
(19
Lettonie URSS
Lituanie URSS
Bacircle Suisse
Nappe du canton de Genegraveve Suisse
Donzegravere Mondragon France
Appoigny France
La Moulle France
Menuma Japon
Niigata Japon
Hodcgaya Japon
Wiesbaden RFA
Dortmund RFA
Haltern RFA
Hardham Grande-Bretagne
Peacuteoria USA
Valleacutee de la Durance France
Flushing Meadows USA
Fresno USA
St Croix Virgin Islands
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341 F 2028)
(6618945)
(G 51341 F 2028)
(G 51341 F 2028)
(6627873)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(6622466)
(F 2028)
(G 51341 F 2028)
(G 6230)
(6616816)
(6614931)
2) Le tab-leau cL-apie donne la reacutepartition suivant le climat et le niveau de deacuteveshyloppement des pays concerneacutes des installations preacuteceacutedentes
NB il est inteacuteressant de remarquer que toutes les installations reacutepertorieacutees ont eu lieu en pays industrialiseacutes ce qui est logique car ces pays ont des besoins en eau tregraves importants donc exploitent largement leurs reacuteserves soutershyraines
Les installations de recharge artificielle pour le soutien de nappe dans le pays en voie de deacuteveloppement ne sont quagrave leacutetat du projet qui verront certainement le jour avec laugmentation des besoins en eau de ces pays
3) LeA tableaux 9 agrave 13 donnent pour chaque cas de climat et de niveau de deacuteveloppeshyment quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
- 117 -
NIVEAU DE CLIMAT ^ P J L V E L O P P E M
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3 ) (4 ) (5 ) (6 ) (7) (8) (S) (10) (11) (12) (13) (14) ( t a b l e a u x 9 e t 9 b i s )
(15) ( t a b l e a u 10)
(16) ( t a b l e a u 11)
(17) (18) ( t a b l e a u 12)
(19) ( t a b l e a u 13)
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
TABLEAU S REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
I l I I I I I I I 1 j PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS |C0LMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX 1 1 1 1 1 I l i l i l 1 1 1 1 | URSS iLettonie | L lAlluvions e t deacutep6ts | |Bass ins 1 P-C | Preacute | 0 7 agrave 10 mjour | j | 1 |morainiques 1 | ( v o i r f i g 14) | | | | 1 1 1 1 i i i i I I I I I 1 | URSS iKaunas (Lituanie)1 R |Plaine a l l u v i a l e | |Bass ins | P | P r eacute agrave l | 2 8 agrave 005 njour | | | j i ( v o i r f i g 15) j j ( vo i r f i g 15) j j j j I l I I 1 I I I 1 1 1 I I 1 1 1 1 fi 1 | Suisse |Bacircle 1 R |Pla ine d a l luv ions | |Fosseacutes 1 P | 1 | 65 x 10 m3an |de r e -j j | | f l u v i o - g l a c i a i r e s | | (vo ir f i g 17) | j | | v i e n t j 1 i j (vo ir f i g 16) j j I I I |0 0242 1 I I I I I I I I Ipar m5 1 1
| Suisse j Canton de Genegraveve 1 R 1 Deacutepocircts morainiques j 18 10s ra3 JBassins et j P j 1 j 13 x 106 m3an jde re-| |(voir f ig 18) | | | jdrains | j j jvient 1 1 I I I I I I I j10 agrave 14 1 1 I I i l I I I Icent 1 1 I I I I l i t |suisses 1 1 I I I I 1 1 1 Ipar n3 1 1 1 i l i i 1 1 I I I 1 | France |Donzere-Mondragon| R lAlluvions f l u v i a - |105 10 m3 |Fosses d i n j e c - | P | Preacute | 8 5 m3s |charges I i I j t i l e s (vo ir f i g l 9 ) i j t ion 1 | j jd expl I I I I j j(voir f ig 20) j j j J400000F 1 1 I I I I I I I Ipar an 1 1 1 1 1 1 3 1 I 1 | France |Appoigny 1 R lAlluvions f l u v i a l e s 1180 10 m3 |Bass ins agrave s a b l e | P | Preacute |1000 m3jour | i l i i i j l v o i r f i g 21) j i j | 1 1 I I I I 1 1 1 1 France La Moulle R iCraie fissureacutee Bassins agrave sablei P 1 16IO6 m3an
(voir fig 22) (voir f ig 23) (10000 m2) J
- 118 -
FIGURE 14
PLAN DES OUVRAGES HYDRAULIQUES DE BALTEZERS REPUBLIQUE SOCIALISTE
SOVIETIQUE DE LETTONIE
(SxtnaJJ du Document Q 513^1 )
- 119 -
FIGURE 15
INSTALLATIONS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DEIGULAI REPUBLIQUE SOCIALISTE
SOVIETIQUE DE LITUANIE
Legeiuiuml
1 Puits dexploitation 2 Puits dobservation 3 Station de pompage h Bassin dinfiltration
aglQ23 ^
A VA l
tma
Gravxer
S a b l e
Y777 T e r r e g r a s s e
7 Sab le mecircleacute de t e r r e g r a s s e j
(ExtAaJut du Document Ccedil 513^1 )
bull bull bull
- 120 -
FIGURE 16
COUPE HYDROGEOLOGIQUE DU SITE DE LA HARD (MUTTENZ-BALE)
giicircpositif tjltgtfitrjtun
II l VV95m v -bull bullbullbullbull
bullbull- bullbull -yf---w ^ ltbullraquo bullbull(vs5 bullbull A--raquo-
FIGURE 17
PLAN DE LAMENAGEMENT DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE LA
NAPPE DE LA HARD (MUTTENZ-BALE)
OAcircUE Ccedily Prise en r7ytera
copy_ Station filtrante
(D_ Conduite dteu fiitrio
QFossucircn dinnltrction
_ Puits diuml repreumlso
copy Reacuteservoir deau poiumltUe et stetion de pampago
_ raquo _ l^ tajw _ J I _ 2Ttftipe
ttUTTENZ PHATTELH
leuroxtnaAgravejLi du Document h 2028)
- 121 -
FIGURE 18
PLAN DE SITUATION DE LA NAPPE DE LARVE ET DES OUVRAGES
I Fronlentx 2 Florencs 3 Corouga 4 Vmty (pont) S Veuy (uagravenraquo) 6 Trains
7 SooMnraquo dAnraquo 8 Perly 9 Sorol 10 Veyriat (Franc) il Gcitlard (F) 12 Crochu (F) 13 Veiraquo (F) bull Pulrs -J- PirKgtfnagravegtrraquo
x x
^ f Noppe deacute ^ rAilordonV x+ +
(E-xtnaiA du Document 66189^5)
Echees _ J l C T
lOOm
iroo-iVraquo SOCn-Vs
FIGURE 19
SCHEMA DE LALIMENTATION
ARTIFICIELLE A DONZERE-MONDRAGON
(ampctnaLt du Document h 2028)
m bull bull bull bull bull
- 122 -
FIGURE 20
DISPOSITIF DINJECTION
G r i l l e de f i l t r a t i o n Canal
d a l i m e n t acirc t P u i t s d i n f i l t r a t i o n
Gravier compacteacute bull-v ( 1 0 - 3 0 mm) --- -s
-~ii
Tuyau p e r f o r eacute - - iicirc TE ( D i a m egrave t r e bullbull - ^ -^ 056 m) bullbullbullbullf-_-_-|
bullAlluvions -(profondeurr 8 -18 megravetres)
^S^UMSIumlEATUi-l IMPERMEABLE
lCxtnoJJ du Document Ccedil 513^1)
123 -
FIGURE 21
NAPPE DE LA VALLEE DE LYONNE A APPOIGNY FRANCE
bulllt
Station de pompage - M
JC3 puits raquoP
Prise deau
Bac de deacutecantation
bull
laquo i
laquoiuml bullOi
Pompe de r e p r i s e
bullQtrademdashpieacutezomegravetre No
(ExtAOAgraveA du Document Ccedil 513^1)
FIGURE 22
GRAVELKES bull^IumlOUNKERQUS
bullEAU INDUSTRIELLE i l ] LAC DE BELLEVUE
LILLE
USINE DE FABRICATION DEAU POTABLE DcMOULLE
VALENClHWNHS^raquo
OOUAraquo tk^in y v
(poundxtsi(LUt du Document 6627873) bull bull bull bull
- 124 -
FIGURE 23
COUPE GEOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DAPRES BRGM
20N5 OAV5 lAOJElLE LA -1APPE DE IA CH-OE EST CAPtlVc SOUS IcircE TEfWKJraquo TEariUSH
Surface d la nap4 en mars-avril 1357
la nappa en mai 1072
TABLEAU 5 BIS REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
| PAYS | LOCALISATION | EAU j GEOLOGIE jvOL AQUI | DISPOSITIFS |COLHA jniAIT j PERFORMANCES | PRIX |
j Japon JMenuma | R JDiluvium j |Pu i t s d i n - | P-C | 2 |4 000 m3Jour j j j j t vo i r f i g 24) j j t vo i r f i g 24) j j j e c t i o n I I I i l
j Japon JNiigata 1 R JDiluvium j gt 120 10 5 m3 jPui t s d i n j e c - | P-C j 2 j20000 m3Jour jde r e - j j j t vo i r f i g 25) | j t vo i r f i g 25) j j t ion j j j jv ient j i l i l j j tvo ir f i g 2 5 ) | j j |0 02 $ j j j I I 1 1 1 1 j 1 i3 |
j Japon JHodogaya j U JDiluvium | |Pu i t s d i n j e c - j C | 2 J35 m3h j j i l j j 1 U i o n 1 I i j j i i i l j j tvo ir f i g 26)j j j j j
j RFA IWiesbaden | R JAlluvions f l u - j jflassins |P-C-B j 1 jlOO 10 6 m3an i I j i i j v i a l e s j j tvo ir f i g 27)j j j j j i l i j t v o i r f i g 27) j j j i j j j
| RFA JDortmund j R JAlluvions f l u v i a - j JBassins j P-B j Precirc jlOO 10 6 m3an jde r e - j j | j j t i l e s j j tvo ir f i g 28 ) j j j jv ient j j | | j t vo i r f i g 28) j j 1 i | |entre | j i i l i l i i i i deg gt 0 3 e t i i i i i i i i i i i 0 raquo 0 9 i 1 j I I j 1 i i |Par bull i
RFA Sables de Haltern L Sables profonds e t 108 10 s m3 Bassins Preacute 44 10 6 ngt3an (vo ir f i g 29) a l luv ions de (voir f i g 29)
1 t recouvrement [ I I I l
1 CB lHardham (Sussex) j R jSable-limoneux j |Bass ins j P j Precirc J26OO0 m3jour j j 1 1 I I I I I I I I I
Notations
Eau R raquo= eau de riviegravere U s eaux useacutees
Colmatage P raquo colmatage physique C raquo chimique B - bull bol ialt
Traitement Preacute = preacutetraitement 1 primaire 2 s secondaire
- 125 -
FIGURE 24
PROJET DINJECTION DE MENUNA JAPON
CARTE HYDROGEOLOGIQUE DE LA PLAINE DE KVANTO
Zone d a l i m e n t a t i o n des nappes c a p t i v e s
Zone de c i r c u l a t i o n des eaux douces c a p t i v e s
Zone d e a u x s o u t e r r a i n e s s e m i - c o n n eacute e s
TTTT-
200
Eaux souterraines coloreacutees du groupe de Kazusa Direction principale du courant des eaux douces souterraines
Limite infeacuterieure des deacutepocircts du plio-pleacuteistocegravene du groupe de Kazusz
Aluvions
Roches preacuteshytertiaires
PROFIL GENERALISE AB Groupe Kazusa
(Plio-pleacuteistocegravene)
(ExtnaiA du Document Ccedil 513b1) bull bullbullbullbull bull
- 126 -
FIGURE 25
PROJET DINJECTION DE NIIGATA - JAPON
C a r t e i n d i q u a n t l e m p l a c e m e n t d e s d i s p o s i t i f s d i n s e r t i o n
J D i s p o s i t i f s d i n j e c t i o n
B a s s i n de d eacute c a n t a t i o n
P r o d u i t s c h i m i q u e s p o u r l e t r a i t e shyment
^V^AJi-^r 1^^ 6 ^ e ^ e a u b r u t e
C ugrave-
i l i Vlaquo
I1III
P l a i n e c ocirc t i egrave r e Beacutegions montagneuses
(C-xJjiaUi du Document Ccedil 513U1 ) bull bull bull bull bull bull
- 127 -
FIGURE 26
INSTALLATION DINJECTION DE HODOGAYA
cp Vanne darrecirct ^
Pompe
R eacute s e r v o i r d e a u
G r a v e t t e f i l t r e compacteacute
Figure puit
JAPON
montrant la s dinjection
Tokyo zone m
struc Mo 1
eacutetrop
ture des et 2
olitaicircne
(ExtaaU du ucircocumertf Ccedil 51)^1 ) bull bull
- 128 -
FIGURE 27
POMPAGE DEAUX SOUTERRAINES ARTIFICIELLES A SCHIRSTEIN WIESBADEN
r JD
s u r l e Rhin
copy S t a t i o n de pompage copy P u i t s copy B a s s i n de d eacute c a n t a t i o n copy B a s s i n d i n f i l t r a t i o n copy Leveacutee
VALLEE DU BHIN WIESBADEM REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
lpoundxtAaJJL du Document Ccedil 57J47 )
- 129 -
FIGURE 28
INSTALLATIONS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE DORTMUND
BaBs in de d eacute c a n t a t i o n
P r eacute f i l t r e agrave g r a v i e z
mmmzm Substratum impermeacuteable
YSSSSSS Surfaccedile de la nappe phreacuteatique avant
bullbullbull 1 alimentation artificielle bull Surface de la nappe phreacuteatique apregraves lalimentation artificielle
bdquo+teacirce 1 a Lippeltx
N o t e laquobullmdash iy
Pour approvisionner les villes ~ bullgtegt G-Agrave et les industries on pompe dans la valleacutee de la Ruhr hlO millions de m-2 deau par an dont
320 millraquo de m2 dans lEnvscher 82 mill de m^ dans lu Lippe 6 millraquo de nvi dans la Vupper
et 2 millraquo de m dans la cuvette dEms
VALLEE DE LA RUHR REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
ouvrages hydrauliques
lx+ialt du Document Ccedil 513^1)
Lac artificiel
Bassin draquoinfiltra- puits de
tion pompage
Bassin dinfiltrashytion
I I
Surface pieacutezomeacutetrique avant lalimentation artificielle
Surface pieacutezomeacutetrique apregraves lalimontation artificielle
~
Sables de Haltorn
Carte de la reacutegion
DISPOSITIF DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE HALTERN
REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
Cologne (K51n)
DlaquossEicanrgt
lExtnaAJi du Document Ccedil 513^1 )
- 131 -
TABLEAU 10 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT CONTINENTAL
I PAYS j LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COIJU | TRAIT j PERFORMANCES I PRIX
T USA Peacuteoria (Illinois) R sables et graviers
(voir fig 30) Bassins agrave sable (voir fig 30)
AP Preacute JlO000 m3jour |de re-|vient 10008 FF| jpar rn3
Notations
R = eau de riviegravere P = colmatage physique A = colmatage ducirc aux algues
Preacute = preacutetraitement
FIGURE 30
PLAN ET COUPE DUN BASSIN DINFILTRATION DE PEORIA
Oacsm
mm f^-C^t
i - j laquo m r vsi bullbull bull bullgtraquo bullbullbull gt-r-mdash ~T -- -v bullbull-
JiiC^U-1 vv-------- bull t )- c bullbullsvcbullbull - bull bullbull -bullbull ^Vbullbullbull^bull^iT v^gt^7bull^^T-~----Trrbull^^-^-^-J-C^bullbullbull
Echelles United)
Arriveacutee dcui- Ijriiire
(Existait du Document t 2028)
- 132 -
TABLEAU 11 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
PAYS I I I I I I j LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AOUI | DISPOSITIFS j COLHA
1 1 1 TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
Valleacutee de la Durance (Voir fig 31)
R Alluvions fluvia- gt 800 10 m3 Puits dinjec- P tiles tion
(voir fig 31)
830 1s
I
Notations
R raquo riviegravere P = colmatage physique 1 = traitement primaire
TABLEAU 12 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT ARIDE
| PAYS
USA
| USA
1 | LOCALISATION
Flushing Meadows
1 1
JFresno |(voir fig 33) 1 1 1
EAU
bull
R
1 | GEOLOGIE
Sable grossier et graviers
1
|Alluvions reacutecen-jtes dorigine |granitique 1 1
1 | VOL
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
AQUI 1 | DISPOSITIFS
Bassins (voir fig
1
|Bassins 1 1 1 1
32)
1 |COLMA
PB
1 1 1 1 1 P 1 1 1 1
1 |TRAIT
gt 1 1 | 1 | Preacute 1 1 1 1
1 | PERFORMANCES
35 m3s
1 1
|15 10 m3an 1 1 1 1
1 1 | PRIX j
1 1 1 1 de re- j vient 000432 jpar m3 j
1 i |de re- | jvient j |00142 | jpar m3 | 1 1
Notations
R laquo eau de riviegravere U = eaux useacutees
P =raquo colmatage physique B = colmatage biologique
2 raquo traitement secondaire Preacute = preacutetraitement
bullbullbullbullbulllt
- 133 -
FIGURE 31
BASSE VALLEE DE LA DURANCE - FRANCE
TARASCON
Limi t e s de l a p a r t i e c a p t i v e de l a format ion a q u i f egrave r e ( sous des d eacute p ocirc t s a r g i l e u x s u p e r f i c i e l s )
I n s t a l l a t i o n s d i n j e c t i o n ~^mdash P r o f i l eacute t u d i eacute
ipoundxtncuit du Document Ccedil 513^1 ) bull bull bull bull bull bull
- 134 -
FIGURE 32 SCHEMA DU PROJET DE FLUSHING MEADOWS ^-x
R eacute g u l a t e u r d e p r e s s i o n
A l i m e n t a t i o n
Canal dameneacutee Digue
Bassin V T
IOI JŒ JLIumlL
=r~w5i bd alt
bull
Puits Ndeg bull 1
50
bull -ltgt
bullbull 3-4
5-6
100 megravetres
I
B _
3=
Tuyau de drainage
J^ Puits Est
Puits
FIGURE 32 BIS SYSTEME DES BASSINS DINFILTRATION SUR CHAQUE COTE DU LIT DE LA RIVIERE ET DES PUITS AU CENTRE POUR POMPER LEAU REGENEREE
Lit de la rivi egravere
horizon imperxeacuteable
(poundXpoundACLUgraveL4 du Document Ccedil 6230) bull bull bull bull
- 135 -
FIGURE 33
ZONAL RESPONSE IN WATER TABLE HYDRAULIC HEAD AND WATER QUALITY
AROUND THE CITY OF FRESNO CALIFORNIE
(poundxtnltzijt du Document 6616816)
TABLEAU 13 REALISATION EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TROPICAL
i PAYS
USA
i | LOCALISATION |
St Croix (Virgin Islond)
Notations
EAU
U
| GEOLOGIE
Alluvions (voir fig 33 Bis
1
VOL AQUI DISPOSITIFS
Bassins (voir fig
33 Bis)
1 ICOLMA
1 1 PB
1 1 1
1 | TRAIT
1 1
1 1 1 1
PERFORMANCES
38000 n3jour
1 1 1 PRIX |
[de re- [ vient 05602 [par m3
U = eaux useacutees
P = colmatage physique 8 = colmatage biologique
1 = traitement primaire
- 136 -
FIGURE 33 BIS
GEOLOGY OF THE GOLDEN AND NEGRO BAY RECHARGE SITES
i ^ mdash E i f t t a N laquo y o Bay gt ^ bullbull bull Esurraquo Goldltn Grcraquoraquo bull gt
rtorironiai ugraveiitanc ifti
(poundxtialt du Document 661^931 )
bull bull bull bull bull bull
- 137 -
- INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LA
CONSTITUTION DUNE BARRIEgraveRE HYDRAULIQUE CONTRE LINTRUSION
DEAUX SALEacuteES
1 ) L-Lite deA inAtaHaiJonA
(1
(2
(3
(4
(51
(6
(7
(8
(9
(10]
(11
(12)
Long Island USA
Zandvoort Pays-Bas
Tokushima Japon
Water Factory 21 USA
Palo Alto USA
Burdekin Australie
Kalauoo Hawaiuml USA
Dashte Naz Iran
Tanger Maroc
Telbaulba Tunisie
Sebikotane Seacuteneacutegal
Bas Togo Togo
(F 2028 G 51341 G 17874)
(F 2028 G 51341)
(G 51341)
(G 6212 5603546)
(G 6212)
(F 40332 G 51341)
(G 51341)
(Ground Water Ja-Fe 1977)
(F 2028 G 51341 6600101)
(G 6757)
(G 51341 5600835)
(G 51341)
2) Le tabMeau cL-apieA donne la r eacutepar t i t ion des i n s t a l l a t i ons preacuteceacutedentes suivant l e climat et l e niveau de deacuteveloppement des pays concerneacutes
3) LeA tabteaux 1b agrave 19 donnent pour chaque cas p a r t i c u l i e r de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques carac teacuter is t iques des i n s t a l l a t i o n s correspondantes
Tableaux 14 agrave 16 r eacutea l i s a t ions en pays indus t r i a l i seacute s
Tableaux 17 agrave 19 r eacutea l i sa t ions en pays en voie de deacuteveloppement
- 138 -
- ______^ NIVEAU DE CLIMAT -^CEVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2 ) (3 ) t a b l e a u 14
(4 ) (5 ) t a b l e a u 15
(6) (7) t a b l e a u 16
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
(8) t a b l e a u 17)
(9 ) (10) t a b l e a u 18
(11) (12) t a b l e a u 19
TABLEAU 14 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
C I I I I I I I I I I PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLHA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
1 1 I I I I I 1 1 1 I I I I I I I I I | USA | Bay Park | U |Sable a r g i l e | gt 1200 10 9 m3|Puits d i n j e c - | PCB | 3 |13 agrave 25 1s | | | | Long Is land j | sab le argi leux j | t i o n I I I 1 | | (voir f i g 34) | | ( v o i r f i g 35) | | I I I I I
| Pays-Bas | Zandvoort j R |Plaine l i t t o r a l e | ) 4 5 10 9 m3 jcanaux e t j P j Preacute j 70 10 m3an jde r e -| j | | e t dune | jbass ins | | j | v i en t | | | j (vo ir f i g 36) j j fvo ir f i g 36) j j j |0 245
1 I I I I I I I lFFn3 1 1 1 1 II 1 1 1 II 1 1 1 1 1 1 1
Japon | Tokushima | R |Plaine l i t t o r a l e | |Pu i t s d i n j e c - | P | 2 | 20-25 n3heure | j (vo ir f i g 37) j jdiluvium | j t ion I I I 1 | | |(voir fig 37) | | I I I 1 1 I I I I I I I 1 Notations
R = eaux de riviegravere U = eaux useacutees
P = colmatage physique C = colmatage chimique B = colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux 2 = traitement secondaire 3 = traitement tertiaire
- 139 -
FIGURE 34
LOCATION OF THE BAY ARTIFICIAL-RECHARGE SITE
(C-xtnaAJL du Document Ccedil 5211 )
FIGURE 35
Nord Sud Atlantioue
A r g i l e
^Zdia^) cfe fBe c 0
G r a v i e r
Sable argile sable argileux et limon S a b l e
Roche c o n s o l i d eacute e
lCxtaaJJ- du Document Ccedil 513^1 )
- 140 -
FIGURE 36
NI
n
Limite de la zone s captage
Limite des dunes
i
gt
Mer du Nord Dunes Polder du Lac de Haarlem
urbe ^^y-Lentilles Sables du plexs^ - T tocene ^ ^^aargile
---bullbullbullbull bull-bull-bullbullbullbull ejjgt---gt ltamp ltbull bull v- bullbullbullbull
gt--gtV^
^ampm$^amp^3^amp$^
ZANDV00RT PAYS-BAS
(CxtAaU du Document Ccedil 513^D bull bull bull bull bull
- 141 -
FIGURE 37
Aff l eu remen t s du s u b s t r a t r ocheux
_ _ p r o f o n d e u r du s o c l e rocheux ~ ( c o u r b e de n iveau ) 1ampampampVJ-~- Teneur en Ci s u p eacute r i e u r e agrave
bull Fo rage
copy P u i t s d i n j e c t i o n
TAKASE Deacutepocircts argileux superficiels HATSUMO
icirc l e r
PROJET DINJECTION DE TOKUSHIMA JAPON
fts^ k=eacutepoundagrave amp ^
Tokushima (sur Shikoku)
(6x-tzltzlt du Document Ccedil 513U1 )
- 142 -
FIGURE 38
ORANGE COUNTY CALIFORNIE
bullv KCCU CQ
5Au BtewAepiuo co
raquo _
eiVcZ^iPE- co
0
PIE60 1 l [ IMPERIAL CO i
_ 1 -T-
A i
(CxtacuJ du Document 56035^6)
TABLEAU 15 REALISATIONS EH PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
r 1 i PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE
1 1 1 1 1 1 |VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
Water Factory 21 U Deacutepocircts marins et Californie continentaux mal (voir fig 38) consolideacutes
Puits dinjecj PB 3
(voir fig39)
066 IJI33
USA Palo Alto (voir f ig 40)
U Sables et jgraviers
I Puits dinjecj PB 6 1s
|(voir fig40)| I I
Notations
U = eaux useacutees
colmatage physique colmatage biologique
3 = traitement tertiaire
bull bull bull bull i
- 143 -
FIGURE 39
FLOW SCHEMATIC AND SAMPLING LOCATIONS FOR WATER FACTORY 21
LIQUID PROCES3IWG
C H E M C A L K I T R O S c N RECARSON-I __ _ icirc ACTIVATES bullDiSlNFECIiCV amp j CLARIFICATION j REMCVAL ATCN [ FILTr^siO^I CARBON 0poundMIKERASJZpound7Gricirc
t t fAOSQPPTiCtt
CAP80H 70 HIcircUSr
bull lt
lJCCTtOlaquolaquo wCLLS
bull laquo C Y C L E
PUMraquoS
S0L1DS HANOLING INJECTIONraquo SYSTEM
bull bull bull bull bull bull
- 144 -
FIGURE 40
PLAN 0F GROUNDWATER RECHARGE FACILITY IN THE PALO ALTO BAYLANDS
msmm FRAgraveSCISCOcircI
0 u
El 6k
PALO ALTO
copy
-e-o
LEGEND
EXTRACTION WELL
INJECTION WELL
MONITOft WELL
lpoundyLtnaLt du Document Q 6212)
- 145 -
TABLEAU 16 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TROPICAL
1 f~^ 1 1 1 1 PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |THAIT j PERFORMANCES | PRIX
Australie Delta du Burdekin Delta avec 345 109 m3 Trancheacutees agrave Preacute (voir fig 41)
-h i
JKalauao Hawaiuml
deacutepocircts alluviaux
I I I I
sable (voir fig41
I Bta2) I H
40 agrave 100 106
m3an des in-vestis-jsements 2 106$
USA jcocircne volcanique 4800 10 in3 Retenue deau (basalte) (voir fig43) (voir fig 43)
120000 m3jour
Notations
R = eaux de riviegravere
P w colmatage physique
Preacute = preacutetraitement
FIGURE 41
CARTE GENERALE
bull Ui KlaquoraquokM
(ExtzaLt du Document Q 513^1 )
- 146 -
FIGURE 42
LOCALITIES OF RECHARGE TRENCHES IN BURDEKIN DELTA
FIGURE 43
TYPICAL CROSS SECTION OF A TRENCH
IpoundxtnaAgraveJbi du Document h U0332)
- 147 -
FIGURE 44
COUPE SCHEMATIQUE MONTRANT LES SOURCES DEAU DE HONOLULU
P u i t s d e K a l a u a o H a w a i i E t a t s - U n i s d A m eacute r i n u e
E c h e l l e
-2snmdash P r eacute c i p i t a t i o n (rrr)
- laquo laquo - - L i g n e s d e n i v e a u p i eacute z o m eacute t r i q u e ( c m )
(SxiAaJJ du Document Ccedil 513^1 )
- 148 -
TABLEAU 17 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TEMPERE
1 PAYS | LOCALISATION
j r
GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COLHA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
Iran iDashte Naz | N |Sables | jtvoir f ig 45) bull j jtvoir f ig 46) j
I I I I
|Puits din- j jjection j |(voir f ig 47) |
|200 1s I I
N = eau de nappe
FIGURE 45
DASHTE-NAZ FARM AREA
V--
I R A Q
S A U 0 1 A R A 8 I A
MIOOLE EAST AREA
(poundxpoundnaUt4 de VattLcAe do OS W-LLLLaniA pcuiu darvi Qiound Wateji Qa-Fe 1977)
- 149 -
FIGURE 47
CROSS SECTION OF TYPICAL INJECTION WELL
FIGURE 46
RELATION BETWE FRESH AND SALINATED
AQUIFERS IN DASHTE-NAZ
CAS-OH I f A
-bull C -r- ~ - = S ^ trade j f - iuml x bull bull 0 L
_ _ - ^ Fgtistoi cdHgtjkta wi(raquo gtlaquo-raquoai
fx-6iltxiXltJ de VantXcle de pound)poundbull WLilLami paMu dan Ccediliound Wateji Ccedila-Fe 1977 )
bull bull bull bull bull bull
- 1 5 0 -
CARTE GEOLOGIQUE DU CHARF-EL-AKAB
Echelle - ltm
QUATERNAIRE
Allumions
1 I Sable Je couverture
~gt---iuml 1 Sable de phje
1degdegdeg1 Gregraves marin
ANTEQUATERNAIRE
- j Gregraves lortonhn
bullpound3 Gregraves 1 vmucirc Arjiitesj
F-^- Marnes eacuteocegravenes
ugravediens
Mcrres schisteuses secircnonicircennss
bullif- ocircondacss dexploitation t Fesseacutes dabsorption
copy Pieacutezomtlrts G Diachse dinjection
evccedilraquo V^=gt-iuml
EXHAURE ET REALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE LA NAPPE DE
CHARF-EL-AKAB (TANGER)
SCHEMA DE PRINCIPE
(poundxJyiaUA du Document 6600101 ) bullbullbullbullbullbull
- 151
TABLEAU 16 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT MEDITERRANEEN
1 | PAYS
1 1 1 Maroc 1 1 1 1 1 Tunisie 1 1
1 | LOCALISATION
1 1 |Tanger 1 1 |Telboulba 1 1
1 | EAU
1 B 1 1 I 1 1 F 1 1
1 1 | GEOLOGIE | VOL
I 1 1 1 s ICuvette littorale|6 10 Iseacutedimentaire | |(voir fig 48) | | 1 i |Sables fins avec | (couches dargile | i i
AQUI
m3
1 1 | DISPOSITIFS |
1 1 1 |Fosses din- | Ifiltration | |(voir fig48)|
| i 1 i |Pults din- | Ijection | 1 1
COLMA
P
P
1 | TRAIT
I 1 1 1 1 1
1 1-2 1 1
1 | PERFORMANCES
I
1 |106 m3an 1 1 1 1 -|05 10deg ngt3an 1 1
1 1 1 PRIX | 1 1 t 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1
Notations R = eau de riviegravere
P = colmatage physique
1 = traitement primaire 2 = traitement secondaire
TABLEAU 19 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TROPICAL
1 1 1 1 | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COLMA |TRAIT PAYS | LOCALISATION | EAU GEOLOGIE PERFORMANCES | PRIX
Seacuteneacutegal | Sebikotane IRoches carbona- 6010 m3 jRetenue |teacutees karstiques | j(voir fig4SIuml| |(voir fig 49) j | |
+ -+- 4-I
1depandage j
34 10 n3an
Togo Bassin du Bas Togo
Sables dunaires (voir fig SO)
gt 1 4 1 0 S m3 jTerrains 5 6 10 m3an
Notation
R = Eau de r i v i egrave r e
- 152 -
FIGURE 49
ECORCHE DU COMPARTIMENT DE SEBIKOTANE
ECORCHE DU COMPARTIMENT
DE SEBIKOTANE
Rosine infeacuterieur supposa en levraquoJ
i JIumlAMirretir
F N Cad m rcreujf
i rjJ 5AAV t 7srracirces
iKf[^|rT bull | ^T7^WL T Icirc j-r-- r- i - F
jt|l-k bull i T i ^ ^ J iiuml S t e k y X MaUr Guey
(poundxtaU du Document 5600835)
- 153 -
FIGURE 50
PLAINES LITTORALES DU TOGO
Limi te des p eacute n eacute t r a t i o n s UJJJplusmn-LLL d e a u s d e mer ^o
tf C o u r b e s de n i v e a u de l a pound I iuml m i t e iuml h f eacute r i e u r e de l a q u i - ^ bull bull
f egrave r e du c o n t i n e n t a l t e r m i n a l v
E a u de ui(
Oceacutean o
P r o f i l
C o n t i n e n t a l t e r m i n a l
( ^S ta t ion de pompage) T a b l i g b o
Eaux
S-ogt6 W ^
(poundxfrialpound du Document Ccedil 513^1) bull bull bull bull
- 154 -
D - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF
LEacutePURATION NATURELLE DES EAUX PAR PASSAGE DANS LE SOL
1 ) Lutte deA inAtaLlampLLorvi
(1) Bertrange France
(2) Blagnac France
(3) Dangeacute - St Romain France
(4) Ginasservis France
(5) Nancy France
(6) Croissy France
(7) Karlskoga Suegravede
(8) Goteborg Suegravede
(S) Port Leucate France
(10) Boulder USA
(G 2264 bis)
(G 2264 bis)
(G 2264 bis)
(5605250)
(F 2028)
(G 51341 G 3663)
(G 51341 F 2028)
(G 51341 F 2028)
(G 7221)
(G 1681519)
2) Le tabZeau cx-de440uA donne la reacutepartition des installations preacuteceacutedentes suivant le climat et le niveau de deacuteveloppement des pays concerneacutes
mdashbullmdash-___ NIVEAU DE CLIMAT -^DEVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) Tableaux 20 et 20 bis
(S) Tableau 21
(10) Tableau 22
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
bullbullbullbullbullbull
- 155 -
NB Toutes les installations reacutepertorieacutees ont eacuteteacute construites dans des pays industrialiseacutes Ceci montre bien que face dune part agrave laugmentation des besoins en eau et face dautre partagrave limportance de la quantiteacute deaux useacutees rejeteacutees lalimentation artificielle apparait comme eacutetant un moyen de gestion bien approprieacute
N
3) LampA tableaux 20 agrave 22 donnent pour chaque cas particulier de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
TABLEAU 20 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
| PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE j VOL AQUI j DISPOSITIFS | COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
France Bertrange R Alluvions gros- bullBassins agrave PB Preacute 800 m3jour bull 1siegraveres bull bullsable j j Jenviron j
(sables et gra- i itvoir fig51)
1 I I vieuro r s) | i 1 1 I 1
j France 1 Blagnac 1 R JAlluvions gros- | iBassins agrave j PB j Preacute |800 m3jour j | 1 1 Isiegraveres 1 Isable | j lenviron i j j I ((sables et gra- | |(voir figbllj j j j 1 1 I I viers) 1 1 I I I I
France Dangeacute Saint R Alluvions gros- Bassirs agrave PB Preacute 800 n3jour
Romain siegraveres isable [ [environ
(sables et gra- (voir fig51)
r 1 v i e r s ) bull I
j France | Ginasservis j U | 1 |Lagune j PB | 3 |50 m3heure j 1 I (Var) | | 1 Kvoir fig52)| | j |
France Nancy R Alluvions bull Bassins p Preacute 100000 m3j
(voir fig53)
| France j Croissy j R |Craie fissureacutee | |Bassins j PB j 1 |3010 m3an jde revient
| | (voir fig 54) | |sous alluvions | |(voir fig55lj | j |0062 par
1 1 1 |(voir fig54) | | I I I I m3
j | I l 1 9 1 I j I i Suegravede Karlskogo R Alluvions (sables 2 10 m3 Bassins agrave 1 15000 mSjour
(voir fig 56) [et graviers) [ [sable [ [ J J
(voir fig 56) (voir fig56)] j
Notations
R = eaux de riviegravere
U = eaux useacutees
P = colmatage physique
B ~ colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux 1 = traitement primaire 3 = traitement tertiaire
bullbullbullbullbullbull
- 156 -
FIGURE 51
Pt eacute iome t r cm
4 3
4 2 Stiagravettrotum de cateotres marneux tm peu permtobtn ^ -IMPLANTATION -
EcheteViOOO
SP I I I I I I I I I t I rr BOMilt 4raquoJtrotlaquoii
1gtIuml I I M J I I I M I A B
bull Fore 9 bull tf rlaquopi i
laquoraquooo l _ 1 2 0 O
J-raquoraquo
lLxtnaiA du Document Ccedil 226k b-Li)
FIG-52
T iu i teumlu ien t d eacutepuiut iou degraves fcJUii Utgteacutees Urbaines
en vus de Leur recyclage pour la consommation
Scheacutema deprincipe de l installation pilote de GINASSERV1S
ChXraquot olaquoJraquolaquolraquoraquo Otcf lntr iictgtpiraquolraquoraquo
v bull T R A I T E M E N T PRIMAIRE laquot SECONDAIRE
TRAI1EHENT TERTIAIRE
ur
raquo ^ ^ ~ i
C3 J ya amdashraquo f
^ mdash - feu eraquor gtbull bull bull bull bull bull
LACUNE dlaquo r i mj action
(poundxUaU du Document 5605250
- 157 -
FIGURE 53
SCHEMAS EN PLAN ET EN COUPE DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE DE LA NAPPE
DE LA MOSELLE A MESSEIN (NANCY)
MoseUe
vers trai
Barrage
25-3 Om | 25-30trade
gt^ |2a3nraquo
f Galerie L J captante
77777777-7777777 Subslratum impermeacuteable
(LxJjiaAgraveJ du Document h 2028)
FIGURE 54
NAPPE SOUTERRAINE DE LA VALLEE DE LA SEINE A CROISSY (FRANCE)
S e i n e Deacutecanteurs
U
P r i s e d eau
F i l t r e s agrave s a b l e
B a s s i n S t a t x o n r _ V e r s l e d m f i l - de _ reseau de t r a t x o n pompage l - d i e t r - i -
1 bution
Craie f i s s u r eacute e
(ExtAcujt du Document Q 513^1 )
- 158 -
FIGURE 55
Usine du PECQ
Prise deau de CROISSY
Chatou 9
bull bull lt - - bull lt iuml gt
FORAGES SLEE bull FORAGES fslJFTl
coupe des terrains suivant A B
a Meuliegraveres e Calcaire grossier b Sables du Stampien f Argiles et sables du Sparnacien c Gases vertes du Sarncisien g Craie blanche Seacutenonienne d Marnes et caillasses h Sables et graviers
(6xtAalt du Document Ccedil 3663)
- 159 -
RESERVOIR DEAU SOUTERRAINE DE KARLSKOGA SUEDE
Carte de l a reacuteg ion
bull w
(ExtnaLt du Document Ccedil 513^1 )
FIGURE 56
SCHEMA DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE A KARLSKOGA
(Extnatt du Document t 2028)
- 160 -
TABLEAU 20 BIS INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
1 1 I LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI
1 1 1 r~ DISPOSITIFS | COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PI
PAYS
Suegravede | Goteborg I I
R |AlIuvlons (sables | jet graviers) | j(voir fig 57) |
Bassins | (voir fig 57) j
| 1 |12000 m3jour I I
Notations
R = eaux de riviegravere
1 = traitement primaire
FIGURE 57
SCHEMA DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE A GOTEBORG
Bass in d raquo i n j e c t i o n
Nivlaquo p i eacute z on eacute triccedilju^
v v v V
vSocle cristallin
n M bull
(Cxtnaijt du Document Q 513^1 )
bull
NW Echelle horizontale 1500
PZ5
488 529
590 622-6 28
249-250 HV
360-364-k
482-484
Golel dorgile humifecircre 03cm + golels oxydes
602
690
775-784 810
Lentille dorgile humifecircre 02cm ggft
l ^ g S S J Forte dodeur H2 S 75 926 944
10-1018
1086 bull
1168-12-
1540 L-J
w
Argile humifecircre sableuse
Argile sableuse humifecircre oxydotion ferrique 10
Argile sableuse humifecircre
Deacutebris de- vecircgeacutetoux 10 Traces oxydation 1
Sable tourbeux Deacutebris de bois Soble fin tourbeux
Sable fin tourbeux
Amas de soble argileux humifecircre Soble partiellement tourbeux
054 bullbullbull 089-071
240
354-360
425-428
517
610
9 936
arc
515
Lentille dorgile tourbeuse 1cm Toches doxyde ferrique
Golel dorgile sableuse
Galets dargile sableuse brun-rouge 01 cm Toches humifegraveres Bois en deacutecomposition Soble ovec oxyde ferrique 20 Soble humifecircre H2S Soble humifecircre ovec racines
LEacuteGENDE
] Soble grossier moyen
Soble fin
FIGURE 59 PORT LEUCATE
PLAN DE SITUATION DE LA DUNE DE LA CORREGE
Echelle M 15 000
bullbullbullv Zoneeacutequipeacutee pour l i r r i g a t i o n acirc p a r t i r des ef f luents en 1980
Zone basse planteacutee (+ 2 NGF)
Conduite 0 400
Bassins d i n f i l t r a t ( 1981)
Zone haute non anteacutee (+7NG
M E R bullbull M E D I T E R R A N E E
- 163 -
TABLEAU 21 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
j VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX PAYS LOCALISATION EAU j GEOLOGIE
] 1 h Port Leucate U Dunes cStiegraveres
(voir fig 58) Bassins din- PB filtration (voir fig 59)
Preacute 1500 m3Jour
Notations
U = eaux useacutees P = colmatage physique B = colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux
TABLEAU 22 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT SEMI-ARIDE
i 1 r | LOCALISATION | EAU |
PAYS GEOLOGIE VOL AQUI 1 1 1
DISPOSITIFS ICOLMA |TRAIT | PERFORMANCES
1 1mdash4 PRIX
SA Boulder (Colorado)
I bdquo I U jAlluvions (sables et graviers)
Bassins din- j PB filtration
I entre 50000 e t ( f ig 60 ) 200000 m3an
Notations
U = eaux useacutees P = colmatage physique B = colmatage biologique 2 raquo traitement secondaire
bullbullbullbullbullraquo
FIGURE 60
SCHEMATIC 0F BOULDER WASTEWATER TREATMENT PLANT
M
Flow Prlmagravery Diversion Clarifiers
Iteadworks Oox
r L
Trfckling Ti t ters
Secondary Clarifiers Chlori nation
City Collection
System
V
Grit to Land Disposai
Site
Kl
bulla
o a v
Infiltration-Percolation Basins
1 mdash lt To Land
~ Disposai Site
Sludge Vacuum Holding Filters Tanks
(ExtnaU du Document Q 1681519)
- 165 -
L I S T E B I B L I O G R A P H I Q U E
F 2028 BIZE Jf BOURGUET L LEMOINE J Lalimentation artificielle des nappes souterraines Ed Masson et Cie 1S72 199 pages
F 3091
F 40332
FALKENMARK M LINDH G Water for a starving world Westview Press Boulder Colorado Feacutev 1977 204 pages
Proceedings of the groundwater recharge confeacuterence - 1980 Australian Water Resources Council Confeacuterence Seacuteries ndeg 3 281 pages
F 4443 MATHEW K NEWMAN PWG HO GE Groundwater recharge with secondary sewage effluent Australian Water Resources Council 1982 167 pages
F 44521 agrave 4 Artificial groundwater recharge International Symposium - Research results and practical applic Dortmund 1979 Publication 1982 1500 pages environ
F 4462 HUISMAN L 0LSTH00RN TN Artificial groundwater recharge Pitman Advanced Pub Program Ed 1983 320 pages
G 1681519 SMITH DG LIumlNSTEDT KD BENNETT ER Treatment of secondary effluent by infiltration-percolation EPA-6002-79174 Aoucirct 1979 103 pages
G 17874 KOCH E GIAIMO AA SULAM DJ Design and opeacuteration of the artificial-recharge plant at Bay Park New York US Dept of the Interior Geol Survey 1973 14 pages
G 2264 Bis La meacutecanique des fluides et lenvironnement - Preacutevision et maicirctrise de la qualiteacute de leau et de lair Socieacuteteacute Hydrotechnique de France 14egravemes Journeacutees de lHydraulique Paris Sept 1976 Question 4 les eaux souterraines 48 pages
G 3663 A bull bull bull
Plaquette de preacutesentation de linstallation de recharge artificielle de Croissy SLEE sd 16 pages
G 51341 Emmagasinement souterrain des eaux et recharge artificielle Ressources NaturellesSeacuterie Eau ONU ndeg2 1977 307 pages
bullbullbullbullbullbull
- 166 -
G 6094
G 6212
G 6230
G 7221
A bull bull bull
World climate confeacuterence Organisation Meacuteteacuteorologique Mondiale Confeacuterence Feacutevrier 1977 Genegraveve 791 pages
A bull bull bull
Wastewater reuse for groundwater recharge Symposium Office of Wat Recycling Californie 1980 345 pages
A bull bull bull
Possibiliteacutes deacutepandage des eaux useacutees urbaines Rapport Agence RMC 1979 371 pages
A bull bull bull
Lameacutenagement dinfiltration des eaux useacutees de Port-Leucate Socieacuteteacute dEconomie Mixte dEquip et dAmeacutenag de lAude Nov 1981 45 pages
5603546 COFER JR Orange county water districts Water Factory 21 Journ of the Irrigation and Drainage Div Dec 1972 p 553-567
5605250 ALEXANDRE D De leau potable agrave partir des eaux useacutees urbaines Nuisances et Environnement Oct 1973 p 368-374
6600101 MAHI LARAKI M Recircalimentation artificielle de la nappe aquifegravere de Charf-el-Akab TSM LEau Aoucirct-Sept 1970 p 355-359
6609067 JASINSKI B Captages deau dinfiltration du reacuteseau de distribution de Wroclaw (Pologne) TSMLEau Feacutevrier 1976 ndeg 2 p 88-92
6614931 BURAS OK Wastewater reacuteclamation in St Croix JWPCF 1977 49 ndeg 3 p 429-435
6616816 BIANCHI WC NIGHTINGALE HI McCORMICK RL A case history to evaluate the performance of Water-Spreading projects JAWWA Mars 1978 p 176-180
6618945
6622466
CARSAT G Quelques eacutequipements publics de Genegraveve Equip Eur 1978 2 ndeg 98 p 59-67
EDWORTHY KJ Artificial groundwater recharge and its relevance in Britain JIWES 1979 33 ndeg 2 p 151-172
6627873 MARTIN F THEBAULT P La flottation agrave lusine de Moulle Techniques Eau Ass 1981 ndeg 409 p 37-42
6628231 Water for human needs Ass Int Ress en Eau Vol 3 1975 413 pages
bull bull bull t
- 167 -
BARTOLOMEW JC World Atlas Edinbourgh John Bartholomew and Son 1974 167 pages
MARTIN A MOUSSU H Alimentation artificielle de la nappe de Sebikotane (Seacuteneacutegal) par creacuteation dune retenue deau Bull BRGM 1S68 ndeg 1 p 79-88
WILLIAMS DE The Dashte-Naz groundwater barrier and recharge project Groundwater Janvier-Feacutevrier 1977
C O N C L U S I O N
- 171 -
La consommation croissante deau dans tous les paus conduit parfois agrave une surexshyploitation des ressources naturelles le manque deau dans certains paus en deacuteveloppement et la po-Llution de leau dans les paus Industrialiseacutes ont fait que les aestlonnaLnes de leau ont eacutetudieacute toutes les possibiliteacutes de conserver leau quantitativement et qualitativement
Lalimentation artificielle des nappes paiait ecirctie une solution judicieuse agrave ces problegravemes de ressource en eau
Tout au long de cette eacutetude on a miA en eacutevidence les questions techniques et eacuteconomiques
meacutethodes dinflltratlon qualiteacute de leau agrave infecter colmatage de la one dinfiltration coucirct des tiavaux coucirct dexploitation
De nombreux exemples pais tant dans les paus deacuteveloppeacutes que dans les paus du tiers monde aussi bien en climat humide quen gone aiide ou senti aride ont permis de mettre en eacutevidence les avantages et les inconveacutenients de cette techshynique Un bilan eacuteconomique montre que dans de nombreux cas la reacuteallmentatlon artificielle des nappes peut ecirctre consideacutereacutee comme un dispositif efficace dans la gestion de leau dun paus
Cette synthegravese montre aussi le soin quil faut apporter aux eacutetudes preacutealables pour ne pas se heurter agrave de giaves pnoblemes en cours dexploitation
Un autre enseignement tireacute de la lecture des documents est le fait que chaque cas est unique leacutetude dexemples similaires est eacutevidemment Importante mais elle ne leacutesoud pas tous les problegravemes 31 faut en particulier une eacutetude hudiogeacuteologishyque seacuterieuse de la jone
Laction eacutepuratrlce des sols ameacuteliore grandement la qualiteacute de leau ma-ls ce nest pas une seacutecuriteacute suffisante et dans le cas de lutilisation dune eau infiltreacutee pour la consommation animale ou humaine il est neacutecessaire de proceacuteder agrave des controcircles et eacuteventuellement agrave des traitements
La reacutealimentation des nappes permet laugmentation de la quantiteacute deau disponible et en ameacuteliore souvent la qualiteacute cest donc un proceacutedeacute inteacuteressant pour les ones arides et seml arides car leacutevaporatlon Intervient moins que pour un reacuteservoLr deau agrave ciel ouvert 01 est aussi avantageux pour les paus deacutevelopshypeacutes puisquil permet de deacutevelopper la ressource en eau tout en assurant une certaine eacutepuration des eaux brutes ou useacutees que lon infiltre
- CHAPITRE I -
L E S E A U X DE R E C H A R G E
- 13 -
Avant dexposer lorigine des eaux de recharge et les traitements eacuteventuels que lon doit leur faire subir il serait utile dintroduire la notion de compatibishyliteacute entre les eaux de recharge et les eaux natives du gisement On peut deacutefinir trois domaines de compatibiliteacute physique chimique et biologique
compatibiliteacute physique elle concerne le pH la teneur en matiegraveres en suspension ou MES
compatibiliteacute chimique elle concerne laction des gaz dissous la teneur en MES en fer en manganegravese en calcium en magneacutesium en silice ainsi que la dureteacute de 1eau
compatibiliteacute biologique elle concerne la preacutesence de pathogegravenes susceptibles de polluer les eaux souterraines
Les traitements eacuteventuels des eaux de recharge visent agrave proteacuteger les eaux du gisement vis-agrave-vis de toute pollution pouvant entraicircner une deacutegradation irreacutevershysible de sa qualiteacute
A - RECHARGE PAR EAUX DE RIVIEgraveRE
1 ) RomanqueA piltLLLmJjriCLuiltZA
a) Lanalyse quantitative de la recharge naturelle de la nappe alluviale par la riviegravere elle-mecircme est essentielle pour pouvoir juger de lefficaciteacute dune recharge artificielle En effet cette analyse permet de deacuteterminer les deacutebits reacuteellement utiles parla recharge artificielle dun aquifegravere donneacute
b) Lanalyse qualitative des eaux de riviegravere permet den connaicirctre le degreacute de polshylution ainsi que la teneur en MES Il faut remarquer que ces deux facteurs peushyvent ecirctre directement influenceacutes par le reacutegime de la riviegravere elle-mecircme Ainsi
en peacuteriode deacutetiage la pollution des eaux peut ecirctre plus importante quagrave lorshydinaire
en peacuteriode de crue un transport solide important peut apparaicirctre augmentant du mecircme coup la teneur en MES (F 2028)
Les eacutetudes en vue dune recharge artificielle par des eaux de riviegravere doivent donc se faire sur une large plage de valeurs des deacutebits
La pollution et la teneur en MES jouant un rocircle tregraves important vis-agrave-vis du pheacutenomegravene de colmatage le pompage en riviegravere peut donc ecirctre intermittent ou conshytinu suivant les toleacuterances admises pour la pollution et la teneur en MES des eaux de recharge
2) Eaux dltZAtinecirceA agrave ampOie jjipoundJJJyieacuteesgt dan dzA baj4inA (F 2518 F 3469)
Suivant le degreacute de pollution et la teneur en MES de la riviegravere les eaux peuvent subir les traitement suivants
- 14 -
preacute-traitement deacutegrillage suivi dune simple deacutecantation Cest le cas des oueds et des cours deau ne preacutesentant pas de pollution notable
NB les anciennes sabliegraveres se preacutesentent comme eacutetant dexcellents bassins de deacutecantation
traitement primaire en station injection de coagulants deacutecantation et filtra-tion sur sable pour reacuteduire la teneur en MES et la demande biologique en oxygegravene des eaux
Exemple
Croissy (eau de Seine) - la figure 1 donne un scheacutema de linstallation (G 3663)
Moulle (eau de lAa) (6627873 6625917 6627956)
Appoigny(eau de lYonne) (G 1947)
Remarque dans le cas deacutepandage superficiel des eaux de recharge on ne procegravede pas agrave une steacuterilisation lors du traitement En effet la chloration aurait le grand inconveacutenient de deacutetruire dans les bassins laction eacutepuratrice des bacteacuteries diverses qui oxydent et mineacuteralisent les diffeacuterents produits organiques preacutesents dans les eaux (G 3459)
FIGURE 1
EXEMPLE DE CROISSY
(poundxiiaJJ du Document Ccedil 3663)
bull bull bull bull bull
- 15 -
3) Eaux desitlneacuteesi agrave linfection (F 3469 F 2028)
Remarque preacuteliminaire les eaux dinjection dune maniegravere geacuteneacuterale doivent ecirctre deacutebarrasseacutees de toute pollution susceptible dalteacuterer la qualiteacute des eaux du gisement et notamment des matiegraveres toxiques non eacuteliminables par filtration naturelle De plus les eaux dinjection doivent ecirctre chimiquement compatibles avec les eaux du gisement
En geacuteneacuteral en plus dun traitement primaire classique les eaux de riviegraveres desshytineacutees agrave linjection subissent un traitement secondaire plus ou moins eacutelaboreacute en fonction de leur degreacute de pollution Ce traitement vise principalement agrave deacutesaeacuterer leau et agrave la steacuteriliser avant injection
Exemples (F 2028)
En Israeumll (eaux du Lac de Tibeacuteriade)
En Californie (eaux des torrents de la Sierra Nevada)
3 - RECHARGE PAR EAUX USEacuteES
Le niveau de traitement des eaux useacutees destineacutees agrave la recharge artificielle deacutepend tregraves largement de lorigine de celles-ci (domestique ou industrielle) et aussi de la nature des terrains de recharge
Le tableau 1 (extrait de 6604561) rappelle la nature des pollutions en fonction de lorigine des eaux useacutees
Le tableau 2 (G 6501) donne agrave titre indicatif les recommandations du Service de Santeacute de la Californie pour lutilisation agrave des fins de recharge artificielle deaux useacutees
Le tableau 3 (G 6501) montre par des exemples la diversiteacute des traitements que lon peut appliquer suivant les paramegravetres de la recharge
ConcAgravewiioni
Comme nous lavons deacutejagrave souligneacute dans lintroduction chaque opeacuteration de recharshyge doit ecirctre traiteacutee comme un cas particulier Le niveau de traitement requis pour les eaux de recharge en est une preuve Aussi seuls des essais in situ et agrave long terme associeacutes agrave lexpeacuterience du professionnel peuvent deacutefinir les traishytements neacutecessaires des eaux de recharge Cette eacutetape est importante car elle conditionne la rentabiliteacute de lensemble de lopeacuteration de recharge le coucirct du traitement entrant pour une part importante dans le coucirct global (F 2028 G 6501)
bull bull bull bull bull bull
- 16
TABLEAU 1
Sources deaux useacutees
- Eaux useacutees urbaines
non traiteacutees
traiteacutees
fosses septiques
- Eaux useacutees industrielles
eau de refroidissement
industries alimentaires
industrie du papier
industrie chimique et traitement des meacutetaux
industrie du peacutetrole
- Irrigation
- Ruissellement urbain et nettoyage des
- Eau de crues
Types de pollution
composeacutes organiques et mineacuteraux matiegraveres en suspension faibles teneurs en meacutetaux lourds et en toxiques Tregraves forte teneur en DBO Biodeacutegradable ou non deacutegradabie
composeacutes organiques et mineacuteraux faibles teneurs en meacutetaux lourds et en toxiques Substances biodeacutegradables et non deacutegra-dables
surtout des matiegraveres organiques Biodeacuteshygradable
chaleur
composeacutes organiques et matiegraveres en susshypension surtout DBO eacuteleveacute Particuliegraveshyrement biodeacutegradables
composeacutes organiques et mineacuteraux En partie biodeacutegradable Quelques matiegraveres solides organiques en suspension
composeacutes organiques et mineacuteraux y compris des meacutetaux lourds des toxiques et des substances dangereuses Selon le proceacutedeacute certaines substances sont biodeacutegradables
composeacutes organiques biodeacutegradables et non biodeacutegradables surtout Nombreux toxiques et substances dangereuses
deacutechets organiques et mineacuteraux subsshytances nutritives sels de lessivage du sol substances biodeacutegradables ou non biodeacutegradables matiegraveres en suspenshysion
mers composeacutes organiques et mineacuteraux fortes charges en DBO substances nutritives pesticides matiegraveres en suspension en partie biodeacutegradables
composeacutes organiques et mineacuteraux matiegraveres en suspension en partie biodeacutegradables Eminemment variable selon lutilisation du sol
(tsiaducJUon du tableau 1 eyLtnaJut du Document 66OU561 )
bull bull bull bull bull
17 -
TABLEAU 2
NIVEAUX DE TRAITEMENT RECOMMANDES POUR LES EAUX USEES EPUREES
UTILISEES A LA RECHARGE DES NAPPES SOUTERRAINES
1
2
3
t
5
6
7
par eacutepandage superficiel
Veacuterification de linexistence de deacutecharges deffluent industriels toxiques dans les eaux useacutees utiliseacutees
Oxydation biologique normale (traitement secondaire)
Adsorption sur charbon actif (temps de contact 30 mn demande chimique doxygegravene reacutesiduelle moins de 5 mg1)
Epandage avec percolation de leffluent dans la zone aeacuterobie non satureacutee du sol non remanieacutee - profondeur minimale de la nappe 3 megravetres
- une semaine deacutepandage alterneacutee avec 2 semaines dassegravechement
Dilution par une quantiteacute eacutegale deau souterraine naturelle
Leau de recharge doit rester dans la nappe pendant un an avant decirctre extraite
La qualiteacute de leau souterraine doit ecirctre doit ecirctre reacuteguliegraverement surveilleacutee
l
2
3
A
5
6
7
8
9
10
11
12
ou par injection directe
Veacuterification de linexistence de deacutecharges deffluent industriels toxiques dans les eaux useacutees
Oxydation biologique normale (traitement secondaire)
Deacutesinfection correcte (chlorination)
Coagulation-floculation chimique
Deacutecantation
Filtration rapide sur sable
Adsorption sur charbon actif
Deacutemineacuteralisation par osmose inverse
Aeacuteration par aspersion pour leacutelimination des composeacutes organiques volatils
Dilution par une quantiteacute eacutegale deau souterraine naturelle
Leau de recharge doit rester dans la sapps pendant un an avant decirctre extraite
La qualiteacute de leau souterraine doit ecirctre recircguliegravereoent surveilleacutee
(acirc-x-ttalt du Document Ccedil 6501 )
bull bullbullbullbullbull
- 18 -
TABLEAU 3
PRINCIPALES INSTALLATIONS DE RECHARGES DE NAPPE SOUTERRAINES EN CALIFORNIE
UTILISANT LES EAUX USEES EPUREES
Nom de iumla station de reacutecupeacuteration
deaux useacutees San Joseacute Creek (Whittier)
Whittier Narrow
Water Factory 21 (Orange County)
Chino Basin (Ontario)
Palo Alto
Proceacutedeacutes de traitement =
Proceacutedeacutes de traitement
des eaux useacutees
Meacutethode de recharge des
eaux souterraines
Problegraveme agrave
reacutesoudre Deacutebit annuel reacutecupeacutereacute en millions de m-
DP BA CF FR Ch
DP BA CF FR Ch
DP BA CF FR AAeA ACA 01 Ch
DP LB
DPBACFFR Ch Ozonisation
Epandage superficiel
Epandage superficiel
Injection directe
Epandage superficiel
Injection directe
Deacutecantation primaire Boues activeacutees Coagulation floculation Filtration rapide Lits bacteacuteriens Adsoption sur charbon actif
Chloration Aeacuteration par aspersion pour leacutelimination de lamoniaque
DP BA CF FR LB
ACA Ch
AAeA
Reacutealimen-Cation de la nappe soushyterraine
Reacutealimentashytion de la nappe soushyterraine
Barriegravere contre linfiltrashytion deau marine (et reacutealimentashytion)
Reacutealimenta-tion de la nappe soutershyraine
Barriegravere contre linshyfiltration deaux marines
166
87
63
32
23
En ce qui concerne la station Water Factory 21 le traitement primaire et secondaire de leffluent a lieu preacutealablement a la station de traitement du Comteacute dOrange
(CxtAciut du Document Ccedil 6501 )
- 19 -
L I S T E B I B L I O G R A P H I Q U E
F 2028
F 2518
BIZE J BOURGUET L LEMOINE J Lalimentation artificielle des nappes souterraines Ed Masson amp Cie 1972 199 pages
HUISMAN L WOOD WE La filtration lente sur sable OMS Genegraveve 1975 133 pages
F 3469 Health aspects of wastewater recharge Water Information Center New-York 1978 240 pages
G 2264Bis
G 3459
La meacutecanique des fluides et lenvironnement - preacutevision et maicirctrise de la qualiteacute de leau et de lair 14egraveme Journeacutees de lHydraulique Paris Sept 1976 Question 4 les eaux souterraines 48 pages
DEVILLERS G Lalimentation artificielle des nappes souterraines - Exemple de la nappe de Croissy Journeacutees Information Eaux 1976 14 pages
G 3663
G 6212
G 6230
Plaquette de preacutesentation de linstallation de recharge artificielle de Croissy SLEE sd 16 pages
Wastewater reuse for groundwater recharge Symposium Office of Water Recycling Californie 1980 345 pages
Possibiliteacutes deacutepandage des eaux useacutees urbaines Rapport Agence RMC 1979 371 pages
G 6295 BRESSON G Injection dans le sous-sol des effluents traiteacutes agrave la station deacutepuration de la ville de St-Jean-de-Monts Rapport DDA Vendeacutee 1980 74 pages
G 6501 TAKASHI ASANO GHIRELLI R Reacuteutilisation des eaux useacutees pour la recharge des eaux souterraines et lirrigation agricole Confeacuterence OMS Alger 1980 p 1-15
G 7220 BIZE J Recharge artificielle des nappes PNUD Compte-rendu de missionraquo SeptmdashOct 1981 45 pages
bullbullbullbullbullbull
- 20 -
G 7221 Lameacutenagement dinfiltration des eaux useacutees de Port-Leucate Soc Ameacutenag Mixte dEquip et dAmeacutenag de lAude Novembre 1981 45 pages
6604561
6616815
CALLAHAN JT Recycling of fresh water - the management and protection of ground water Tireacute agrave part 16 pages
SCHMIDT CJ CLEMENTS EV SHELTON SP A survey of practices and reacutegulations for reuse of water by ground water recharge JAWWA 1978 70 ndeg 3 p 140-147
6623044
6625917
ASAN0 T GHIRELLI RP WASSERMANN KL Recharge de nappe par eaux useacutees eacutepureacutees JWPCF 1979 51 ndeg 9 24 pages
MARTIN F THEBAULT P Reacutealimentation de nappe par de leau de riviegravere traiteacutee Liaison Cortambert 1980 ndeg 10 p 31-36
6627873
6627956
MARTIN F THEBAULT P Reacutealimentation de nappe agrave lusine de Moulle (Dunkerque) Techniques Eau Assainissement 1981 ndeg 409 p 37-42
MARTIN F Flottation et traitement des boues Eau et Industrie 1981 ndeg 52 p 61-65
CASTANY G Conditions hydrogeacuteologiques de lalimentation artificielle des nappes deau souterraine BRGM 1970
- CHAPITRE I I -
H Y D R O G E O L O G I E
- 23 -
LEAU DANS LE SOL
Rappel de notion geacutenltpoundnaAgraveamp4 dhyccedilugraveiogeacuteologAgravee
La porositeacute la porositeacute dune roche est deacutefinie par le rapport du volume des vides au volume total de la roche
La figure 1 montre les divers types dinterstices et leur relation avec la texshyture du sol
FIGURE 1
Several types of interstices and the relation of rock texture to porosity (a) Well-sorted sedimentary deposit having high porosity (6) poorly sorted sedimentary deposit haviog low porosity (c) well-sorted sedimentary deposits consisting of fragments of rock that are themselve-s porous so that the deposit has a very high porosity (d) well-sorted sedimentary deposit whose porosity has been diminished by the deacuteposition of minerai matter in interstices (e) rock rendered porous by solution and () rock rendered porous by fraccuring (Front Meimer 1959)
(Extrait du Document h 204-5)
TABLEAU 1
REPRESENTATIVE POROSITY RANGES
FOR SELECTED ROCKS
Le- tableau 1 donne la valeur de la porositeacute pour diffeacuterentes roches
(ExtnaJjt du Document r 20+5)
Rocks
Clay Sand Gravel Sand and gravel Sandstone Shale Limestone
Porosity
45-55 35-40 30-40 20-35 10-20 1-10 1-10
- 24 -
TABLEAU 2
REPRESENTATIVE SPECIFIC YIELD
RANGES FOR SELECTED ROCKS
Rocks
Clay Sand Grave Sand and grave Sandstone Shale Limestone
Speacutecifie yield
1-10 10-30 15-30 15-25 5-15
05-5 05-5
Pour les mecircmes roches le tableau 2 donne la valeur de la porositeacute efficace deacutefinie comme la fraction de la porositeacute corresshypondant agrave la contenance en eau gravitaire
(Extrait du Document h 20k5 )
La permeacuteabiliteacute la permeacuteabiliteacute est laptitude dune roche agrave laisser passer iumleau sous leffet dun gradient de potentiel
Le tableau 3 donne la valeur de la permeacuteabiliteacute intrinsegraveque (ou permeacuteabiliteacute en petit) pour diverses roches (rappel 1 darcy = 0987 10-^ cm2)
TABLEAU 3
PERMEABILITE INTRINSEQUE DE DIVERS TYPES DE FORMATION
Type de formation
Roches meacutetamorphiques et plutoniques
Roches solides
Zones meacutetamorphiques et fortement fractureacutees
Sable agrave grains de grosseur moyenne
Limon (roche)
Calcaire dense riche en argile
Gregraves de grain moyen
Bregraveche calcaire grossiegravere partiellement cimenteacutee
Roche calcaire demeureacutee poreuse
Sables alluviaux (plaines littorales)
Alluvions dargile et de limon
Sables dunaires
Loess
Valeur du coefficient en
Proche de zeacutero
Proche de zeacutero
Plusieurs centaines de darcys
darcys
1000-30000 millidarcys
01 millidarcy
1 millidarcy
1-500 millidarcy
Plusieurs milliers de darcy
10-500 darcys
Moins de 1 darcy
Moins de 01 darcy
5mdash50 HarcvR
10-4 -1 darcy
(extrait du Document Ccedil 51351)
- 25 -
Remarque certaines roches denses telles que le calcaire ou le basalte ont une permeacuteabiliteacute en petit tregraves faible Cependant elles constituent dexcellents aquifegraveres lorsquelles sont fractureacutees leur permeacuteabiliteacute devenant alors imporshytante
c) La transmissiviteacute la transmissiviteacute est la grandeur mesurant laptitude dune couche de terrain permeacuteable agrave transmettre conduire leau La transmissiviteacute est deacutefinie comme le produit de la permeacuteabiliteacute par leacutepaisshyseur de la couche aquifegravere en un point consideacutereacute
d) Le coefficient demmagasinement ce coefficient est deacutefini par le rapport entre la hauteur de la tranche deau immeacutediatement libeacuterable par la roche aquifegravere sous leffet dune deacutepression et la hauteur dabaissement correspondant du niveau pieacutezomeacutetrique
Le darcy est une uniteacute de surface deacutefinie par
1 darcy = 0987 10 ~8 cm2
1 centipoise cm3s 1 cm2
et 1 darcy 1 atmosphegraverecm
2) ReacutepanAcircJjtlon de leau darvi le IO-L
Leau infiltreacutee agrave la surface du sol circule de haut en bas jusquagrave rencontrer une surface impermeacuteable Elle constitue alors une nappe deau dont le niveau supeacuterieur est appeleacute niveau pieacutezomeacutetrique ou encore surface hydrostatique
La figure 2 scheacutematise leacutetat deacutequishylibre vertical de leau dans le sol
FIGURE 2
NAPPE PHREATIQUE
lExtAaJJi du Documervt h 2189)
La nappe deau ainsi deacutefinie peut ecirctre
soit libre ou percheacutee (notamment en cas de la preacutesence dune lentille dargile dans le sol)(voir figure 3)
soit captive encore appeleacutee arteacutesienne (voir figure 4)
SurfocA |
s l
bull l
lt
bull - bull bull bull bull bull
bull bull laquo bull laquo bull bull 5^ Icirc v bull
urfoc fiy4ro)tcitkivraquo
bull EayxpHrrltliqiraquo4laquo - J
bull bull raquo bull bull bull bull bull bull
bull bull bull bull bull bull bull bull bull
Couche imptfweacutecbi
Zooraquo divcpctmmpirotiocraquo
Zonraquo draquo rrltntron
I
Francraquo dgt cnpidarltv
Nappraquo aquiflaquorr
- 26 -
FIGURE 3
NAPPE LIBRE ET NAPPE PERCHEE
TgtraquoL bullbullbull-bull j^zzsz^-r =i-^^gt^ bull bull V
bullbullbull bullbull-bulllaquoiiii ^iumlrtW-----1---1--V- bull bull bull ^N
bullbullVbull^gt^^^bullCvi^bullrSbullibull^V^^bullbullbullbullvbull V^72
^
(Extrait du Document h 2189)
FIGURE 4
FORAGE DANS UNE NAPPE ARTESIENNE
fl) Eaux jaillissantes - f2) et 13) Puits agrave eaux remontantes (en hachures les couches impermeacuteables)
(SXampKLUL du Document h 2k15)
- 27 -
Remarque un cas particulier est celui dune nappe phreacuteatique cocirctiegravere Leau saleacutee eacutetant plus dense que leau douce il se creacutee un biseau deau douce comme le montre la figure 5 Par un pompage excessif dans la nappe deau douce on engendre une avanceacutee des eaux saleacutees vers linteacuterieur des terres Cette progresshysion peut entraicircner une deacuteteacuterioration irreacutemeacutediable de laquifegravere Une recharge artificielle dans la zone littorale permet de combattre ce pheacutenomegravene
FIGURE 5
CxtnaLt du Document Ccedil 513^1)
3) Btlan dune nappe
Pour pouvoir juger de lopportuniteacute dune reshycharge artificielle il est important de pouvoir quantifier les entreacutees et les sorties deau dans la nappe consideacutereacutee (voir figure 6) sur une peacuteriode de temps donneacutee On peut alors eacutetablir le bilan hydrique de la couche aquifegravere et suishyvant lobjectif viseacute (reacuteeacutequilibrage de la nappe ou bien stockage) quantifier lopeacuteration de recharge
(CxtnaiJ du Document ucirc 580)
(S)
laquo o a a lt
c
z a ta Q
FIGURE 6
SCHEMA DES ELEMENTS PRINCIPAUX DU BILAN DE
LA COUCHE AQUIFERE
APPORTS
X gui lt tj
3 -
PRECIPITATION P
INFILTRATION
EFFICACE
APPORTS DES EAUX
SOUTERRAINES
APPORTS CES EAUX
OE SURFACE
RESTITUTIONS
INFILTRATION
EAUX DE SURFACE
EVAPOTRANSPIRATION
REacuteELLE
VARIATION CE LA RIcircSSRVH
EN EAUX SOUTERRAINES dW
(INVERSEMENT
OE LA C0UCH4 AOgtIIFecircRE
ECOULEMENT
EN SURFACE
PREacuteLEgraveVEMENTS
EXPLOITATION EacuteMERGENCES DES
EAIU SOUTERRAINES
D E P E N S E S
Iw+ lccedil+ l r qwgtqs = E + R + ^nt + CcedileQs +Qwraquoplusmn dw
- 28 -
U) CaiacJeacuteAAgraveyiatLon deA urtLteacuteA geacuteologiques avoiable^ pouA la iechaiae aAixfJ-CxeAXe de nappe
a) Nature cles_terrains
Les terrains destineacutes agrave la recharge artificielle doivent avoir une permeacuteabiliteacute suffisante (10~2 agrave 10-^ ms) En fait cest la valeur de la transmissiviteacute qui intervient et par lagrave la puissance ou encore leacutepaisseur de la couche aquifegravere (F 2028)=
Suite agrave de nombreuses expeacuteriences il apparait que les formations aquifegraveres favorables pour une recharge artificielle sont les roches carbonateacutees karsshytiques iumles basaltes (notamment lorsquils sont fissureacutes) les sables les allu-vions
b) Dimensions de l^aquifegravere
Ce sont les limites geacuteologiques et hydrauliques du reacuteservoir que constitue 1aquifegravere qui deacuteterminent sa structure Les nappes sont limiteacutees nous lavons vu dans leur partie infeacuterieure par une couche impermeacuteable de terrain ou encore par un fluide plus dense que leau du gisement
Quand la nappe est libre cest la surface hydrostatique qui la limite dans sa partie supeacuterieure
Quand la nappe est captive cest la couche impermeacuteable ou toit sous laquelle elle est emprisonneacutee qui constitue sa limite supeacuterieure
Remarque lorsque 1aquifegravere est profond cest alors les limites lateacuterales qui pour des raisons eacuteconomiques deacuteterminent les possibiliteacutes de stockage de 1aquishyfegravere consideacutereacute
La figure 7 donne des exemples de formations aquifegraveres favorables au stockage
Les structures hydrogeacuteologiques les plus favorables agrave la mise en oeuvre dopeacuterashytions de recharge artificielle sont les massifs de roches carbonateacutees karstiques ou fissureacutes les plaines alluviales les dunes littorales et les deltas les basshysins hydrogeacuteologiques et enfin les zones ougrave la surface pieacutezomeacutetrique est deacuteprimeacutee par surexploitation
Cependant on peut faire les remarques suivantes
mdash les massifs de roches carbonateacutees karstiques peuvent en geacuteneacuteral absorber beaushycoup deau mais cette eau est rapidement rejeteacutee par des grosses sources Le stockage deau ne pourra donc se faire que dans les parties profondes
- les plaines alluviales constituent des lieux privileacutegieacutes pour la mise en oeuvre de recharge artificielle mais le stockage y est en geacuteneacuteral limiteacute du fait de la position eacuteleveacutee des niveaux deacutequilibre pieacutezomeacutetrique quand les eaux dalimenshytation sont abondantes
Suivant le climat les sites de recharge artificielle peuvent ecirctre diffeacuterents ainsi
en reacutegion agrave climat tempeacutereacute et humide on choisira
- les alluvions anciennes - les lits fossiles enfouis
- 29 -
- les cocircnes deacuteboulis
- les alluvions interconnecteacutees des valleacutees principales et de leurs affluents
en reacutegion aride on choisira
- les deacutepocircts alluviaux reacutecents - les dunes cocirctiegraveres - les zones deltaiumlques
en reacutegion tropicale des roches qui eacutetaient compactes agrave lorigine ont pu sous laction des agents atmospheacuteriques ecirctre alteacutereacutees sur une certaine eacutepaisseur (par exemple les graniteacutes deviennent des lateacuterites) Si cette couche alteacutereacutee est sufshyfisamment eacutepaisse elle consiste alors un terrain favorable agrave la mise en oeuvre dune opeacuteration de recharge artificielle
FIGURE 7
EXEMPLES DE COUCHES AQUIFERES AYANT UN POTENTIEL
DEMMAGASINEMENT IMPORTANT
j Couche l i b r e sans reacuteserve constante mais alimenteacutee par un cours deau
B formations massives ayant des sources l e long de l e u r s l im i t e s
(Extrait du Document Ccedil 513^1) bull bull bull bull raquo bull
- 30 -
B - PHYSIQUE DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
1 ) Ccedila de baA4irvj difijlLUyicutLon (G 5920)
Le systegraveme hydraulique que constitue une opeacuteration de recharge par bassin se deacutecompose en deux parties distinctes
- linfiltration proprement dite agrave travers la partie non satureacutee du sol cest le domaine des eacutecoulements verticaux (I sur la figure 8)
- le transfert de leau dans la zone satureacutee de laquifegravere cest le domaine des eacutecoulements horizontaux (II sur la figure 8)
FIGURE 8
EXEMPLE DE DISPOSITIF DINFILTRATION
NIVEAU I
NIVEAU II
^ ^ raquoraquo S SSS^N S^ ^ V-sgtsgtSSSilHgts
(dxfrialt du Document Ccedil 5920)
NB si la capaciteacute de transfert de laquifegravere est insuffisante la nappe se gonfle jusquagrave remonter agrave la surface stoppant ainsi toute infiltration (G 5S20 G 7221)
Pour une recharge artificielle par bassin dinfiltration les terrains ayant une texture sableuse ou sablo-limoneuse ou encore limono-sableuse conviennent bien Linfiltration agrave travers la couche non satureacutee du terrain jouant un rocircle eacutepura-teur important une texture trop grossiegravere nest pas agrave recommander le chemineshyment est alors trop rapide empecircchant les reacuteactions chimiques et biologiques de se produire complegravetement (G 6230)
- 31 -
2) CQA deA pultyj dinjecJugraveon
Le systegraveme hydraulique dans le cas dune recharge par injection est reacuteduit au transfert du volume deau injecteacutee (voir figure S)
FIGURE 9
RADIAL FLOW FROM RECHARGE WELLS PENETRATING (a) CONFINED
AND (b) UNCONTINED AQUIFERS
Li y Ground surface
k^^x^xmiampxvA VteampraquoraquoV4iuml^^ti^K
Fiezometric surface bullgt
y ^ i ^ ^ - ^ y gt f t ^ ^ ^ 0 g y ^ -
Conflned aquifer
mltpoundzmpoundmzMMmg
te)
Qr
Unconfinsd bull-aquifer
S Ground suiface
^^^m^smMm^rrm^^micirc^mmmm^i
Vate Ublaquolaquo
S^SS5^SS^S3laquo^2ggSSSSraquo^wS5^SS3S
(poundxampiaLt du Document t 275)
Les deacutebits dinjection sont limiteacutes par les caracteacuteristiques physiques de laqui-fegravere En effet au voisinage du puits la vitesse deacutecoulement des eaux soutershyraines ne doit pas deacutepasser la valeur au-delagrave de laquelle elles provoqueraient une eacuterosion du terrain Pour les nappes captives cette eacuterosion peut entraicircner leacutecroulement du toicirct (G 51341)
- 32 -
Pour une recharge par injection les calcaires notamment lorsquils sont profonshydeacutement enfouis sont favorables
C -MEacuteTHODES DINVESTIGATION DES PARAMEgraveTRES DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
ARTIFICIELLE
(B 580 G 51341 6619100 G 5191 G 6212)
1) ftasiivie de la conduativlteacute hycOiaLUAque ou peAmeacuteabLLLteacute au lt4erui de Ocuicy (eacutecouleshyment s a t u i eacute
Il sagit dune mesure classique qui peut ecirctre mise en oeuvre par diffeacuterentes meacutethodes
a) essai de pompage linterpreacutetation des variations du niveau de la nappe en foncshytion du temps pendant une opeacuteration de pompage permet de deacuteduire la valeur de la permeacuteabiliteacute de laquifegravere
b) Essais geacuteophysiques le principe de ces meacutethodes est deacutetudier certaines caracshyteacuteristiques pTiysiques dun terrain et de les interpreacuteter afin dobtenir diffeacuteshyrents renseignements sur le sol Principalement on utilise les meacutethodes geacuteophysiques suivantes
- meacutethode des reacutesistiviteacutes comme son nom lindique cest une meacutethode eacutelectrique destineacutee agrave connaicirctre la reacutesistiviteacute des terrains concerneacutes
- meacutethode de sismique-reacutefraction cette meacutethode consiste en le calcul des vitesses de propagation dondes de choc dans le sol
c) Essais eh laboratoire on mesure directement la permeacuteabiliteacute sur un eacutechantillon de sol obtenu par carottage agrave laide dappareils speacuteciaux (permeacuteamegravetres par exemple)
2) fteAime de ta conducJJLvLteacute kydnauUque verticale (ecouJemerut non statuieacute)
Il nexiste pas de meacutethode parfaite pour calculer ce paramegravetre Citons tout de mecircme la meacutethode de Weeks dont le principe est une eacutetude de la pression de lair contenu dans la zone non satureacutee du terrain Quoique sujette agrave erreur cette meacutethode est malgreacute tout la plus preacutecise actuellement (G 5191 G 6212)
3) MeAwie de JJOL tAarvmJui4LvJjLeacute et du coefifJicAeruL demmaaaAuiement
Ces mesures se deacuteduisent des reacutesultats des essais de pompages (cf la)
4 DugravenenALorui et 4poundnuctuuie de taquLfLegravejie
La mesure de ces diffeacuterents paramegravetres peut ecirctre mise en oeuvre par des meacutethodes geacuteophysiques classiques telles que la meacutethode des reacutesistiviteacutes ou de sismique-
- 33 -
reacutefraction ou encore par des meacutethodes plus sophistiqueacutees utilisant les proprieacuteshyteacutes radioactives des constituants du sol citons pour meacutemoire la meacutethode dactivation des neutrons et celle de la spectromeacutetrie aux rayons gamma
5) Etude de -leacutecoulement
Les meacutethodes deacutetude des eacutecoulements souterrains ont longtemps eacuteteacute dordre physishyque avant de devenir plus reacutecemment aussi dordre numeacuterique gracircce au deacutevelopshypement de linformatique
a) Meacutethodes physiques
- Utilisation de traceurs les traceurs sont en fait des substances polluantes dorigines physique chimique ou radioactive que lon introduit dans les eaux de recharge et qui vont suivre sans les perturber les eacutecoulements souterrains En les suivant on pourra obtenir des indications sur la direction et le deacutebit des eacutecoulements Parmi les nombreux traceurs utiliseacutes on peut citer agrave titre dexemple la tempeacuterature (6617781) la levure de boulanger (6619100) le tritium (6604550)
- Utilisation de modegraveles reacuteduits en respectant des regravegles de similitude bien preacuteshycises on peut construire des modegraveles reacuteduits deacutecoulement souterrain donnant des reacutesultats acceptables (F 2028 G 4944)
- Utilisation de modegraveles analogiques physiques le principe de ces meacutethodes est de remplacer les paramegravetres de leacutecoulement par dautres paramegravetres physiques veacuterifiant des eacutequations analogues aux eacutequations de leacutecoulement On fait alors les mesures neacutecessaires sur ce modegravele et lon transfert les reacutesultats obtenus au problegraveme reacuteel Citons agrave titre dexemple les modegraveles analogiques eacutelectriques qui ont donneacute de bons reacutesultats(G 2729 F 2045)
b) Meacutethodes numeacuteriques
Les progregraves de linformatique permettent aujourdhui la reacutesolution directe de toutes sortes de problegravemes physiques et en particulier les problegravemes deacutecoulement souterrain (G 4944 G 51341 G 2264 bis F 2045 G 4329 F 3918)
D - POUVOIR EacutePURATEUR DU SOL
Le passage des eaux de recharge agrave travers le milieu poreux que constitue le sol deacuteclenche au sein de celui-ci diverses reacuteactions de caractegravere physique chimique ou biologique Ces reacuteactions deacuteterminent la capaciteacute de reacutetention des contamishynants par le sol Nous ne citerons que quelques cas de reacutetention
1) ReacutetervLLon deA raatJeAeyi en AUApenyjLon
Le premier processus qui intervient est la filtration les particules de dimenshysions supeacuterieures aux pores du sol sont rapidement stoppeacutees Cest ensuite
- 34 -
laction combineacutee de linterception des particules des forces dinertie du pheacutenomegravene de seacutedimentation et de diffusion qui assure la reacutetention des particules les plus fines
Ces processus entraicircnent la constitution dune couche colmatante qui freine le cheminement de leau dans leacute sol
Lefficaciteacute de leacutelimination des matiegraveres en suspension croicirct avec la distance parcourue De nombreuses eacutetudes en milieux non fissureacutes ont montreacute leacutelimination totale de la turbiditeacute apregraves seulement quelques megravetres de trajet des eaux dans le sol
2) HeacuteAgraveLeniugrave-on deA geAmeA pathogknesi
Les eaux notamment les eaux useacutees dorigine urbaine contiennent des germes pathogegravenes que les traitements en station neacuteliminent que partiellement Il est donc important pour des raisons sanitaires eacutevidentes deacutetudier la reacutetention des germes pathogegravenes dans le sol
Le meacutecanisme de 1eacutepuration des germes pathogegravenes par le sol est double
- tout dabord une reacutetention des germes par filtration ou adsorption dans le sol
- puis un deacutepeacuterissement i
Lefficaciteacute de leacutelimination des germes pathogegravenes par les sols est fonction de leur survie de la capaciteacute de reacutetention du sol
a) Survie des germes pathogegravenes le tableau 4 nous en donne des exemples
TABLEAU 4
Entamoeba histolytica
Oeufs dAscaris
Salmonella
Coliformes feacutecaux
Entero vicircrus
Survie dans le sol
8 jours
6 ans
9 mois
6 mois
12 jours
Source
DUNLOP (1968)
POUND et CRITES (1973)
VAN DONSEL et al (1967)
EDKONDS (1976)
DUNLOP (1968)
(ExticiLt du Document Ccedil 5920)
- 35 -
b) capaciteacute de reacutetention du sol elle est elle-mecircme fonction du climat de la nature du sol de la nature des microorganismes
- Climat (G 6212)
la tempeacuterature la survie des pathogegravenes est grandement prolongeacutee aux basses tempeacuteratures
la pluviomeacutetrie lhumiditeacute du sol favorise la survie des germes pathogegravenes
- Nature des sols (G 5920)
les terrains fissureacutes doivent ecirctre consideacutereacutes avec beaucoup de preacutecautions car de nombreuses expeacuteriences ont donneacute des reacutesultats totalement diffeacuterents
les sols granulaires sont en geacuteneacuteral de bon eacutepurateurs Cependant la capaciteacute de reacutetention des germes pathogegravenes est lieacutee agrave leacutecoulement au sein du sol Ainsi la reacutetention en milieu non satureacute est tregraves supeacuterieure agrave celle en milieu satureacute
- Nature des microorganismes nous distinguerons les bacteacuteries et les virus
Le tableau 5 reacutesume les facteurs geacuteneacuteraux qui conditionnent le cheminement des virus et des bacteacuteries dans le sol
TABLEAU 5
FACTORS THAT INFLUENCE THE MOVEMENT OF VIRUSES AND BACTERIA IN SOIL
1 Rainfall bull 2 pH I 3 Soil composition j h Flow rate 5 Soluble organics I 6 Cations bull 7 Adsorptiumlon characteristics of the virus and bacteriumla |
(Sxtnltxut du Document Ccedil 6212)
De nombreuses eacutetudes ont montreacute que
- les bacteacuteries sont eacutelimineacutees par filtration et adsorption dans les premiers deacutecishymegravetres du sol Leur cheminement vertical (en non satureacute) ne deacutepasse pas 2 agrave 3 m Par contre leur cheminement horizontal (en satureacute) peut atteindre 10 m
- les virus plus petits sont eacutelimineacutes principalement par adsorption dans les preshymiers centimegravetres du sol comme le montre la figure 10 pour trois virus diffeacuterents
bullbullbullbullbull
- 36 -
FIGURE 10
ADSORPTION OF DIFFERENT ENTEROVIRUSES BY A SOIL COLUMN
001 n U
mdash 40 e o i 80 1mdash CL LU
deg 120
160 J
mdash
VIRUSES 01
1
REMAINING ) 1 10 100
l ^ ^ f S p ^ ^
1
bull POLIO OECHO 1
AECHO 29
(Extrait du Document Ccedil 6212)
31 6-LugraveriLncution du cxjuibone oyjganique
Sous lappellation carbone organique sont regroupeacutees la DCO (demande chimique en oxygegravene) et la DBOf- (demande biologique en oxygegravene agrave 5 jours)
Leacutelimination du carbone organique ne peut se faire quen conditions aeacuterobies donc dans la tranche non satureacutee du sol Ainsi les eaux de recharge destineacutees agrave linjection doivent subir une oxydation biologique en station avant injection
- 37 -
De nombreuses eacutetudes ont montreacute que la DBO dune eau eacutepureacutee par passage agrave travers un sol convenablement aeacutereacute est quasiment nulle (G 6230 G 5920)
U) Reacutetention deA eacuteleacutements Viace^i N
Ils sont ainsi appeleacutes car leur concentration dans les eaux reacutesiduaires est geacuteneacuteshyralement faible Cette appellation regroupe des eacuteleacutements tels que les meacutetaux lourds le bore le fluor etc
Les eacuteleacutements traces preacutesents dans les eaux de recharge peuvent soit saccumushyler dansle sol soit rester dans leau eacutepureacutee (6619645)
La reacutetention dun eacuteleacutement trace deacutepend de sa nature ainsi que de la composition du sol (G 6230) Ainsi on peut souligner limportance des argiles dans ladsorp-tion des eacuteleacutements traces (G 6212) De mecircme la valeur du pH du sol conditionne la solubiliteacute des corps complexes creacuteeacutes et par lagrave leur mobiliteacute (G 5920)
- en sol calcaire ou crayeux (pH gt 8) la grosse majoriteacute des eacuteleacutements traces est immobiliseacutee
- en sol acide (pH ^ 7) laugmentation de la solubiliteacute entraicircne une migration des eacuteleacutements vers la nappe
On recommande donc deacuteviter les sols ayant un pH infeacuterieur agrave 65
5) Reacutetention CLQA -4eAgraveA ^oAgraveubteA
On a constateacute par des expeacuteriences in situ que les reacuteactions chimiques portant sur les ions mineacuteraux ordinaires de leau (Ca Mg Na) seacutequilibrent peu de temps apregraves le deacutebut de lalimentation artificielle (G 6501) Cependant une teneur trop eacuteleveacutee en sodium (Na) par exemple par rapport au calcium (Ca) et au magneacuteshysium (Mg) peut entraicircner une deacutegradation de la structure du sol et ainsi entraver linfiltration
Une importante concentration en sels solubles de leffluent peut se corriger par une dilution notamment par lintermeacutediaire des preacutecipitations (G 6230) En pays aride une deacutemineacuteralisation preacutealable peut simposer
6) Reacutetention de lazote
La quantiteacute dazote total ameneacutee par les effluents de recharge est souvent supeacuteshyrieure agrave la quantiteacute qui peut ecirctre exporteacutee par les cultures Il faut doncsous risque de pollution de la nappe opeacuterer une deacutenitrification dans le sol Ceci impose dapporter agrave la fois des nitrates et du carbone dans un milieu anaeacuterobie
La deacutenitrification maximum est lieacutee agrave la peacuteriode de submersion des bassins ainsi quagrave la quantiteacute des effluents infiltreacutes Ces deux facteurs deacutependent eux-mecircmes des paramegravetres suivants
- capaciteacute deacutechange du sol - pourcentage dammonium eacutechangeable - teneur en azote de 1effluent
bull bull bull bull bull
- 38 -
- taux de diffusion de loxygegravene dans le sol au cours de la dessication des bassins - tempeacuterature
On a constateacute une augmentation exponentielle de leacutelimination de lazote avec une diminution de la charge (G 6230)
En conclusion on peut simplement dire quil est neacutecessaire deffectuer de nomshybreux essais in situ afin de deacuteterminer la peacuteriodiciteacute des submersions-disseacuteca-tions optimales donnant une eacutelimination maximale de lazote total
71 deacutetention du pho-ophoie
Comme dans le cas de lazote le phosphore ameneacute par les eaux de recharge est tregraves supeacuterieur agrave la quantiteacute exportable par la veacutegeacutetation
Le seul meacutecanisme rentrant en jeu dans leacutelimination du phosphore est sa preacutecipishytation
Des eacutetudes ont montreacute que 90 du phosphore peut ecirctre eacutelimineacute apregraves un parcours de 100 m dans le sol Cependant pour un sol contenant peu de cations et ayant un pH acide le phosphore est tregraves mobile il est alors neacutecessaire deffectuer sa preacutecipitation preacutealablement en station avant linfiltration (G 6230)
Lefficaciteacute de la reacutetention du phosphore diminue comme dans le cas de lazote avec laugmentation des doses dinfiltration
8) Exemples) - Compcuiaision deA 4UAterneA de Lechcmge cuitlp-cJ-ette (ptibUi dbullinjection et baAAUiA dinp-AiMatioal
Les tableaux 6 et 7 reacutesument sur deux cas particuliers de recharge artificielle (lune par injection lautre par infiltration dans un bassin) leacutevolution des contaminants par passage de leau dans le sol en fonction de la distance de parcours
TABLEAU 6
Waler Quality of Percofaie at Whlttieacuter Narrows Test BasinmdashConcentration mgl
Conslitutent Constituent That Did Not Changa
Sodium Nraquo Sulate SO Chloride CI PH
Comtitucnts That Increaxd Calcium Ca Magneacutesium Mg Bicarbonate HCOa Nitrate N O T D S Hardneu total (as CaCO)
Comtituentraquo That Decreascd Potalaquoiurn K Ammonium N H Phosphate PO COO
Surface
152 164 126
802
laquo08 199
385 440
1011 234
145 40
54 393
2 f t
120 160 134
769
132 209
369 440
994 411
130 0 060
104
4 f t
142 164 131
787
127 194
336 104
10S0 393
154 0
100 97
6 f t
140 161 130
784
139 179
395 842
108raquo 422
126 0 0 3 0
170
Eft
138 168 126
778
158 301
487 880
1200 520
51 0 02
146
bullMcMcHiiu F C amp MCKEE J E Report of Research on Wastewater Reacuteclamation at Whittier Narreraquoraquo Pr-pand fer Rcioorccj Agency of Califomia State Wtr QC Bd Sacramento Calif (Sep 1965)
(Extrait du Document 6603313)
- 39 -
TABLEAU 7
Yater-Quality Changes al Orange County Coastal Sarrier Project Injection Wellmdashaig1
Constituent
Constituent That Did Nol Changa bull Chtorides
SuUato Magnewura Borna Nitrate Ocor threshold odor numberf Sodiusi
CoiMiituenuThat Increased Calcium Volatilraquo solids Bicarbonate Hardncu total T D S
ConstltuentsThat Cecreased Potassium Organif nitrogen Ammonium nitrogen Carbon dioxido
con Color
bull B U E raquo D C amp VesHEK G M sources Bull 75 (Oct 1971)
f T O N unitraquo
Injection Water
272 430
30 1
OJS 40
251
98 100 213 368
1220
30 1
19 69 5 15
Native Grottnd
Water
12 40
7 01 0 0
35
40 0
185
233
3 0 0 2 0 0
Distance From Injection Wellmdashft
100
293 405
31 1 0J
40 239
156 65
317 517
1330
22 0 134 30 27 13
245
288 445
28 1 OJS
40 243
164 125 293 385
1325
21 11 77
30 25
8
545
261 430
32 08 0 J
40 207
200 170 317 631
1290
9 0 00
10 22 i
0
Rcclaimed Waste Water lot Ground Water Recharge Wtr Fe-
1
(ExtnaLt du Document 6603313)
9) CoacAgravewiLon
Leacutepuration des eaux de recharge par les sols granulaires ayant une tranche non satureacutee est excellente ils permettent une eacutelimination importante des pollutions organiques phosphoreacutees et bacteacuteriologiques ainsi quune diminution de 30 agrave 40 de la pollution azoteacutee (G 7221 Doc Geacutenie Rural Dec 1977 voir page suivante)
La recharge artificielle par des bassins dinfiltration est un moyen deacutepuration des eaux en soi
La recharge artificielle par injection demande des eaux reacutepondant agrave des critegraveres aussi stricts que ceux dune eau potable La recharge par injection demande donc linstallation dune uniteacute de traitement agrave part ce qui peut mettre en balance la rentabiliteacute de lopeacuteration de recharge toute entiegravere
bullbullbullbullbullbull
- 40 -
FIGURE 11
PRESENTATION SCHEMATIQUE DU ROLE EPURATEUR DU SOL
oltra2r g g o n t e g d Wvdy bull-bull z-
amp ^ v
mf-
A S S I M I L A T I O N PAR L A
V E G E T A T I O N
f au -bull Selraquo Mineacuteraux N P K cfc-
gt-$[ FILTRATION Xamp^^^iumlacircdZl Arrecirct elt3 Germes Satfioocna
bull
bull - - bull lt bull ^ Jk y rCOa
- -- )rpoundsjkbull - - v v k - mdash O O
RETENTION
E A U
e t
MATIERES DfSSOUTES
Heoradalicircon des natiegraveres On
(action acs s rT coarr jomvno
DT
P E R C O L A T I O N
o o
O o tgt o I
jStocffaqe Jes Eleacutement fini
(oJaorplion - mSOiulraquoilaafi
e s a V o o c
des ionraquo
Jhort^ort sap bull Jtieumla numifOx
lone de
prospection
racine^
^ 7 M c a t ^ xmP 3faltlaquo
M yccedilou ctltfuirerc
Na+CaV Nps~ Cl~S0f DifmrjenS
Fer
itxtAaAJi du CcedileacuteruLe liiuiaAgrave Nov-Deacutec 7977)
1 bull bull bull
- 41 -
E - CONCLUSIONS GEacuteNEacuteRALES
Dapregraves ce que nous venons de voir un sol ideacuteal pour la mise en oeuvre dune recharge artificielle aurait (F 3469)
1) des taux dinfiltration et de transmission eacuteleveacutes
2) au-dessus de lui un sol sans argile ou autres substances reacuteduisant linfiltrashytion
3) pas dargiles gonflantes ou contractantes qui creacuteent des fissures en seacutechant et permettent ainsi agrave leau de circuler rapidement pendant les premiegraveres phases de la recharge
4) suffisamment dargiles pour pouvoir adsorber les eacuteleacutements traces et les oligoshyeacuteleacutements et pour permettre aux microorganismes du sol de deacutecomposer les eacuteleacuteshyments organiques
5) du carbone pour favoriser une rapide deacutenitrification et pour supporter une popushylation microbienne active combattant les germes pathogegravenes et enfin pour favoshyriser une deacutecomposition rapide des substances organiques introduites
Il est clair que certaines de ces propositions sont contradictoires Une opeacuterashytion de recharge artificielle est donc le reacutesultat dun compromis entre la capashyciteacute dinfiltration du sol et sa capaciteacute deacutepuration
- 43 -
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- CHAPITRE III -
DISPOSITIFS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE
NAPPE SOUTERRAINE
- 49 -
Pour la mise en oeuvre dune alimentation artificielle de nappe souterraine on distingue principalement les dispositifs dinfiltration et les dispositifs dinjection Ces deux types fondamentaux de dispositifs se diffeacuterencient nous allons le voir aussi bien par leur fonctionnement que par leur technologie et leur gestion
A - D I S P O S I T I F S D INFILTRATION
I - CONDITIONS GENERALES DUTILISATION
Les dispositifs dinfiltration sont utiliseacutes pour alimenter les nappes libres ou surmonteacutees dune eacutepaisseur de terrain impermeacuteable assez petite pour que lon puisse la deacutecaper
Il sagit essentiellement de bassins dinfiltration mais aussi de canaux fosseacutes fosses lits de cours deau ameacutenageacutes zones deacutepandage souterrain puits filshytrants
Ce sont en geacuteneacuteral des dispositifs de surface exception faite pour les disposishytifs deacutepandage souterrain par reacuteseau de drains
II - PRINCIPE GENERAL DE FONCTIONNEMENT CAS DUN BASSIN
1 ) fLoceA^uA cjomplampt de X infLLugravebiatLon provoqueacutee (F 2028)
Placcedilons nous dans le cas dun bassin dinfiltration que lon remplit
Lavanceacutee du front humide peut ecirctre deacutecomposeacutee en trois phases comme le montre la figure 1
FIGURE 1
SCHEMA DES TROIS PHASES DE LINFILTRATION PROVOQUEE
(poundxtLltzugravet du document 2028 )
- 50 -
1egravere phase avanceacutee du front humide vers la nappe
2egraveme phase eacutecoulement mixte (verticalement en milieu non satureacute horizontaleshyment en milieu satureacute)
3egraveme phase eacutecoulement en milieu satureacute aussi bien verticalement que horizonshytalement
2) AppaKJjtLon dune couche co-bnaiante agrave ta AwifLace du -ocircot pendant la jubmesiAton
Mis agrave part le cas ougrave lon utilise une eau tregraves pure et neutre vis-agrave-vis des consshytituants chimiques et biologiques du sol lexistence dans leau de recharge de toutes sortes dimpureteacutes entraicircne au contact de leau avec le sol des reacuteactions dorigine physique chimique et biologique
Le reacutesultat de ces diffeacuterentes reacuteactions est lapparition dune couche colmatante qui se comporte vis-agrave-vis de linfiltration comme une couche peu permeacuteable (parshytie C sur la figure 2)
FIGURE 2
EVOLUTION DE LINFILTRATION DANS UN BASSIN EN CAS DE SUBMERSION
PROLONGEE AVEC DES EAUX PEU COLMATANTES
Q (mj)
09-
0 8
07-
n fi_
n ccedil U 3
UJ 0
a
1
a
b
c
c
b
c
N d
2 3 4 5 6
= gonflement des colloiumldes du sol
= dissolut ion des bulles d a i r
= formation du voile bacteacuterien
1 = asphyxie du fond du bassin
i
mois
(Extrait du Document Ccedil 5920)
51 -
Si lon se place dans le cas ougrave la profondeur de laquifegravere ainsi que sa trans-missiviteacute sont suffisantes cest alors leacutecoulement mixte (phase ndeg2 dans le scheacutema preacuteceacutedent) qui constitue le reacutegime permanent deacutecoulement des eaux sous le bassin
Cest donc lexistence du pheacutenomegravene de colmatage du fond du bassin qui permet agrave leacutecoulement vertical en milieu non satureacute de se poursuivre
Nous deacutetaillerons le processus de colmatage plus loin On peut cependant deacutejagrave noter en observant- la figure 2 que le colmatage eacutevolue avec le temps et peut devenir intoleacuterable vis-agrave-vis du taux dinfiltration rechercheacute une vidange du bassin et une reacutenovation du sol constituant son fond simposent alors
La figure 3 donne une scheacutematisation de leacutecoulement de leau dans le sol avec existence dune couche colmatante agrave la surface
FIGURE 3
~~L
Eau
Colmatage ( 2 agrave 3 c m )
h = 1 m eacutepaisseur deau
t (succion)
4
S
JI7777777T777T77777m77777r
eacutecoulement vertical en milieu sature
eacutecoulement vprtica en milieu I non sature
eacutecoulement horizontal en milieu
satureacute (nappe)
IExtnaJjt du Document Ccedil 7220)
bull bull laquo bull
52 -
III - LES DISPOSITIFS DINFILTRATION
1 ) LeA ba^4inA dirLfJJjtAatiorL
a) Principe il peut sagir dune excavation faite dans le sol et pouvant avoir des origines diverses (anciennes carriegraveres par exemple) ou bien dun ouvrage de geacutenie civil comportant la construction de berges Le bassin ainsi formeacute reccediloit une certaine quantiteacute deau qui sous leffet de la charge hydraulique va peacuteneacuteshytrer dans le sol
La figure 4 donne un scheacutema densemble dune installation utilisant des bassins d infiltration
FIGURE 4
Ci) LoVe pump
( 2 ) Flocculanl-injection sysK
(3) Settling basi
Ccedil ) Clear-wafer pickup
(5) Sprecding basins
I d e a l i z e d S p r e a c s n g -Bas in I n s t a l l a t i o n W i t h V a t e r - icirc n i a k e Syste
(Lake Pump and C i e a r - W a t s r P ickup ]
F l o c c u l a n t - l n j e c t i o n System and Se t t l i ng Ba$ucircraquos
ms
(Extrait du Document Ccedil 5191 ) m bull bull bull bull bull
- 53 -
b) Forme dimensions des bassins la forme des bassins peut ecirctre quelconque Cepen-dacircnt_locircrsqueuml-T1l)7riJtrrrse~~plusieurs bassins on cherchera un encombrement au sol minimum
Le nombre de bassins deacutepend de la gestion de ceux-ci nous aborderons ce point plus loin
Dans la reacutealisation dun bassin dinfiltration ou plus geacuteneacuteralement dun disshypositif dinfiltration une contrainte importante est la distance entre le sol et le niveau de la nappe On estime quune distance de 3 agrave 5 m est un minimum pour assurer la bonne marche dun bassin
c) Construction dun bassin la construction dun bassin ne peut se faire que sur deumll-~teumlrracircins reTacirctfvement plats Sa mise en oeuvre peut se faire agrave laide dun bulldozer ou par des moyens plus simples Toutefois en cas dutilisation denshygins lourds il faudra prendre garde agrave ce que leurs passages successifs nentraicircshynent pas un tassement excessif du sol qui se traduirait par une reacuteduction signishyficative du taux dinfiltration
Les berges des bassins doivent ecirctre rendues impermeacuteables par beacutetonnage ou deacutepocirct de seacutediments tregraves fins ceci afin deacuteviter toute infiltration horizontale La pente recommandeacutee pour les berges dun bassin est de 2 pour 1 on limite ainsi leacuterosion due aux mouvements de leau dans le bassin Enfin pour faciliter la vidange du bassin on procegravede agrave la creacuteation dun point bas
d) Ameneacutee de leau lameneacutee de leau dans le bassin peut se faire par graviteacute ou par pompage Ces dispositifs sont en geacuteneacuteral aussi des dispositifs aeacuterateurs en favorisant les conditions aeacuterobies dans le bassin on permet une eacutepuration importante des eaux dans celui-ci
Cette aeacuteration se fait souvent agrave laide dune ou plusieurs cascades (figure 5)
FIGURE 5
lExiAcdA du Document t 2028)
e) Revecirctement du fond le revecirctement du fond peut ecirctre varieacute ainsi on distingue les bassins agrave fond nu agrave veacutegeacutetation agrave sable
bull raquo bull raquo raquo bull
- 54 -
Bassins agrave fond nu leur mise en oeuvre est simple car ils sont utiliseacutes tels quels Cependant ils sont soumis agrave un colmatage rapide Pour diminuer limporshytance de ce colmatage et pour assurer lentretien on peut utiliser divers proceacuteshydeacutes simples tels que le labourage ou leacutepandage de paille de bleacute (Confeacuterence AFEE Orleacuteans 1970) La lame deau dans ces bassins doit ecirctre de quelques deacutecimegravetres
Bassins agrave veacutegeacutetation leffet de la veacutegeacutetation est multiple (G 6230) - permeacuteashybiliteacute suppleacutementaire due aux racines protection du soi contre les gouttes deau lors des peacuteriodes pluvieuses exportation deacuteleacutements mineacuteraux si toutefois la veacutegeacutetation est reacutecolteacutee (5 environ) Par ailleurs elle favorise la deacutenitrifi-cation Cependant la preacutesence de veacutegeacutetation dans le bassin preacutesente certains inconveacutenients niveau assez faible deffluent dans le bassin (au printemps et en eacuteteacute notamment quelques centimegravetres seulement) assegravechement peacuteriodique du bassin pour permettre la reacutecolte
Malgreacute tous ces inconveacutenients de nombreuses eacutetudes ont montreacute linteacuterecirct de la veacutegeacutetation dans un bassin Le bermuda-grass geacuteant le riz et le souclan-grass paraissent bien sadapter agrave ces conditions de vie (G 6230 F 275)
Bassins agrave sable (Confeacuterence AFEE Orleacuteans 1970) Le fond du bassin est alors tapisseacute dune couche de sable rapporteacutee Le diamegravetre efficace du sable est en geacuteneacuteral compris entre 02 et 03 mm Cette couche sert de support meacutecanique et biochimique agrave leacutepuration des eaux Son eacutepaisseur doit ecirctre de lordre de 50 cm
Le sable agissant comme un filtre subit un colmatage progressif et demandedonc un entretien peacuteriodique apregraves vidange du bassin on procegravede agrave un remaniement du sable par diffeacuterents moyens allant du simple grattage agrave lexplosif ou bien on procegravede agrave un lavage du sable apregraves ramassage
Leacutepaisseur de la lame deau dans un tel bassin peut varier de quelques deacutecimegravetres agrave plusieurs megravetres
f) Taux dinfiltration dune maniegravere geacuteneacuterale on peut dire quil est impreacutevisible et que lon doit proceacuteder agrave des essais On dispose de deux types de meacutethodes pour ces essais (G 51341)
essais sur toute la zone deacutepandage cest cette meacutethode qui donne les reacutesultats les plus sucircrs mais sa mise en oeuvre neacutecessite des dispositions coucircteuses transport de leau acquisition des terrains
essais sur des mares deacutepandage cette meacutethode impose pour ecirctre fiable des essais de longue dureacutee ainsi que la connaissance des renseignements techniques tels que la geacuteologie du sous-sol la profondeur de la nappe etc
En geacuteneacuteral les taux dinfiltration se situent au-dessus de 015 - 030 m par jour (G 5191)
Le tableau 1 page suivante donne agrave titre dexemple la valeur des taux dinfilshytration de bassins reacutealiseacutes aux USA
NB du fait du colmatage le taux dinfiltration eacutevolue avec le temps pendant la submersion Il convient donc de parler de taux dinfiltration moyen
bullbullbullbullbullbull
- 55 -
TABLEAU 1
REPRESENTATIVE SPREADING BASIN RECHARGE RATES
Location
Sauta Cmz River-Ariz Los Angeles County Calif i Madera Colif San Gabriel River Calif Santa Ans River Calif Santa Clara Valley Calif Tulare County Colif Ventura County Calif Des Moines Iova NewtoD Mass East Orange N J Princeton N J Long Island N Y Richland TVash
Rateftday T
1 11-38 22-62 10-41 19-54 lS-96 14-73 04 12-1S i 15 l 43 04 | 01 31 77
(SxtAaJjt du Document t 275)
Suivant la nature du revecirctement du fond le taux dinfiltration est variable Ainsi (F 2028)
- pour les bassins nus 030 agrave 1 m par jour - pour les bassins agrave veacutegeacutetation 020 agrave 060 m par jour - pour les bassins agrave sable 2 agrave 5 m par jour
Des eacutetudes reacutecentes ont montreacute que dans le choix du revecirctement la veacutegeacutetation et le sable donnent les meilleurs reacutesultats ( G 6230)
g) Dispositifs de reprise des eaux trois dispositifs sont utiliseacutes pour reacutecupeacuterer les eaux apregraves leur infiltration dans la couche non satureacutee du terrain et leur transfert dans laquifegravere
les puits de pompage classiques
les drains placeacutes dans laquifegravere lui-mecircme
les exutoires naturels tels que les sources
Ces trois dispositifs sont repreacutesenteacutes sur la figure 5 bis
bullbullbullbullraquo
- 56 -
FIGURE 5 BIS
COLLECTION OF RENOVATED WATER FROM RAPID-INFILTRATION SYSTEMS WITH
WELLS (TOP) DRAINS (CENTER) OR VIA NATURAL SEEPAGE
INTO STREAMS (BOTTOM)
PUMPEO WELL - 0 8 3 WEU
IMPERMEABLE
bull- ygru ffi -
7 7 STREAM
rff
IMPERMEABLE v ^ v
(poundxampLltzugravet du Document Ccedil 62121
- 57 -
2) LeA poundcM^eacute4 XampA canaux leA jampM-ae-d
Ces dispositifs sont assez semblables aux bassins Neacuteanmoins on peut faire les remarques suivantes
- contrairement aux bassins sces dispositifs utilisent linfiltration horizontale agrave travers les berges Celles-ci sont en geacuteneacuteral tregraves releveacutees
- les fosseacutes de largeur plus reacuteduite (1 agrave 4 m) que les bassins sadaptent mieux aux variations de relief du terrain car ils peuvent eacutepouser sans difficulteacute les courbes de niveau
- les fosses sont caracteacuteriseacutees par une profondeur importante vis-agrave-vis de ses autres dimensions La charge hydraulique peut y ecirctre importante (plusieurs megravetres) Leur utilisation est particuliegraverement inteacuteressante pour linfiltration deaux brutes le fond et les bords jouant respectivement le rocircle de plage de seacutedimentation et de filtration
3) LAgraveJLA do AxvX0Ae ameacutenageai
a) Ppoundi|2poundiPpound le principe de ce dispositif est essentiellement damplifier artifishyciellement linfiltration naturelle des eaux de riviegraveres dans les terrains allushyvionnaires sous-jacents Pour cela on peut
soit augmenter la surface de contact entre leau et le sol cest le cas dun ameacutenagement dun lit mineur en chocircmage ou de leacutepandage des crues
soit augmenter la charge hydraulique en diffeacuterentes zones du lit cest le cas avec la construction de diguettes
soit les deux cestle cas avec la reacutealisation dune retenue
b) Les ameacutenagements (G 7220)
ameacutenagement dun lit mineur en chocircmage en dehors des peacuteriodes de crue par creuseshyment au bulldozer par exemple (figure 6)
eacutepandage des crues cette meacutethode ne peut ecirctre mise en oeuvre que dans des reacutegions peu habiteacutees Sa reacutealisation ne demande pas de moyens eacutelaboreacutes ni de main doeuvre qualifieacutee (figure 7)
construction de diguettes (G 7220) construites en travers du courant les diguettes permettent laugmentation de la charge hydraulique agrave lamont de celles-ci (figure 8)
bull bull bull bull bull
FIGURE 6
- 58 -
FIGURE 7
FIGURE 8
(poundxtnaAcircJA du Document Ccedil 72201
- 59 -
La hauteur des diguettes est de lordre de 150 m Pour ecirctre eacuteconomiques les diguettes doivent ecirctre reacutealiseacutees avec des mateacuteriaux locaux et des moyens simples
La figure 9 donne une coupe dune diguette
FIGURE 9
SEDIMENTS FINS PRE-DECANTES
TOUT-VENANT A OOMINANCE SABLEUSE
GALETS ET GRAVIERS
lSxiMalA du Document Ccedil 7220)
c) Construction dune retenue sa mise en oeuvre est coucircteuse car elle neacutecessite des eacutetudes eacutelaboreacutees ainsi que des moyens lourds
Remarque la construction de diguettes ou de barrages ne doit pas aggraver les crues ou bien deacutevier le fleuve de son lit naturel
U) poundpandage 4oupoundeAAain pan ieacuteAeau de diaisvocirc
Le principe de ce dispositif reste le mecircme que celui dun bassin mais la plage dinfiltration est alors constitueacutee par un drain permeacuteable enterreacute dans la partie supeacuterieure du sol
La figure 10 page suivante donne deux exemples de drains fonctionnant en disposhysitifs dinfiltration
Lavantage majeur de ce proceacutedeacute sur les bassins dinfiltration est de laisser les terrains libres en surface pour une autre utilisation (terrain de sports par exemple)
Le principal deacutefaut de ce proceacutedeacute est decirctre un dispositif souterrain donc decirctre deacutelicat agrave entretenir
bull bull bull
- 60 -
FIGURE 10
(Cxt^œU du Document 6608781 )
La figure 11 page suivante donne le plan dune reacutealisation dinfiltration par drains
5) PuLts) fJJjUiant
Le puitsfiltrant se diffeacuterencie du puits deau par le fait quil natteint pas la nappe Cest un proceacutedeacute assez peu utiliseacute
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINFILTRATION
Le colmatage progressif du fond dun bassin par exemple se traduit comme nous lavons vu par une reacuteduction du taux dinfiltration
Le pheacutenomegravene de colmatage reacutesulte de la combinaison de deux meacutecanismes
- dune part deacutesorganisation de la porositeacute du sol
- dautre part bouchage des pores
bull bullbullbullbullbull
- 61 -
FIGURE 11
bullrO bullmdash bull - v - gt
5icirc4s-SIcirciumlSIcirc
PJan geacuteneacuteral deraquo installations de recircalimentation agravea la nappa souterrains agrave Vejsy Construction existante A digue B usin9 hydraulique ilouvellss construction l_ prisa deau i avec creacutepine laquo Hydromat raquo autonettoyante 2 conduitraquo 7 0 0 mm pour leau bruts 3 station de pompagraquo et de traitement dej bullaux 4 conduite de rejet agrave TArva 5 conduite 30O mm pour 1er eaux traiteacutees 6 aire dinfiltration dans le sol au moyen de tuyaux perforeacutes
1 ) CoAnatage pan deacute^origanAgravejiation de Xa pon-O^Lteacute du -OcircOJ
Cest le reacutesultat de divers meacutecanismes eacutelectrochimiques
- destruction des agreacutegats par un excegraves dions dispersant les argiles ou bien solu-bilisation du ciment liant ceux-ci en milieu reacuteducteur
- gonflement important des argiles
2) Co-ugravenatage pan bouchage deA posiez du AOX
Les origines de cette diminution de la porositeacute intrinsegraveque peuvent ecirctre diverses (physique chimique biologique) ou encore ecirctre dues agrave la preacutesence dalgues
bull bullbullbullbullbull
- 62 -
a) Colmatage dorigine physique le fond du bassin agit vis-agrave-vis des matiegraveres en sucircspeumlnsiuml8n~TM7Euml7s7 comme un filtre Limportance du colmatage dorigine physique est donc fonction de la concentration en MES des effluents (figure 12)
FIGURE 12
INFILTRATION SUR COLONNES DE SABLE - EVOLUTION DU COLMATAGE POUR
DIFFERENTES CHARGES EN MATIERES EN SUSPENSION
10 11 II
(CxiAaJJ du Document h 2028)
b) Colmatage dorigine chimique il est le reacutesultat de la preacutecipitation des sels contenus dans leffluent au contact de certains constituants du sol
c) Colmatage dorigine biologique le meacutecanisme exact du colmatage biologique nest pas entiegraverement connu mais on sait que le rocircle des bacteacuteries y est tregraves imporshytant (G 51341) Ainsi le deacuteveloppement des bacteacuteries et la production de proshyduits reacutesultant de leur meacutetabolisme peuvent entraicircner un colmatage par obstrucshytion des pores du sol
d) Colmatage par les algues la preacutesence deacuteleacutements nutritifs tels que le phosshyphore dans les eaux combineacutee avec un eacuteclairage suffisant permet si toutefois la tempeacuterature est assez eacuteleveacutee le deacuteveloppement des algues dans le bassin Laccumulation de celles-ci peut conduire au colmatage de la plage dinfiltration comme le montre la figure 13
bullbullbullbullbullbull
- 63 -
FIGURE 13
EFFECT OF OPEN RECHARGE ON RECHARGE RATE
dork recharge (no woter llaquovlaquol)
j
open recharge (50cm water levai) j
i
1 -j
O -j 1 I I 1 1 ~X 1 1 1mdash 1 p I
J F M A M J J A 5 0 N D
(CxtnaU du Docimervt 6610709)
La preacutesence dalgues dans un bassin apporte les avantages suivants
- les feutrages des algues favorisant la filtration de leau et la coagulation des particules en suspension
- la croissance algale preacutelegraveve des eacuteleacutements nutritifs dans le milieu et peut eacutegashylement concentrer dans la cellule veacutegeacutetale des substances nocives et en particushylier les meacutetaux lourds
Mais ces algues preacutesentent les inconveacutenients suivants
- le deacutegagement dodeurs deacutesagreacuteables
- la reacuteduction de la permeacuteabiliteacute des bassins par deacuteveloppement dun tapis dense agrave la surface du sol
En geacuteneacuteral le bilan global des actions dues agrave la preacutesence dalgues est nul ou neacutegatif
En conclusion on peut donc dire que le rocircle des algues est complexe Aussi chaque cas eacutetudieacute sera un cas particulier (6617223)
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E
14 i 13
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bull bull raquo bull bull bull
- 64 -
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE - GESTION DES DISPOSITIFS DINFILTRATION
1) Meacutethodes permettant de AeacuteduAgraveJie -Le cotmatage
a) Colmatage_par_les M E S _ on peut le reacuteduire par diffeacuterentes meacutethodes
- deacutecantation de leffluent ou filtration agrave travers un massif de graviers
- creacuteation dune couverture veacutegeacutetale dans le fond du bassin
- addition de matiegraveres organiques ou de produits chimiques dans la couche supeacuteshyrieure du- sol
b) Colmatage biol_ogique on peut le reacuteduire principalement par une javellisation de leffluent Mais ceci a linconveacutenient de supprimer leacutepuration biologique dans le bassin lui-mecircme
c) Colmatage par les algues le controcircle du deacuteveloppement des algues peut se faire
- par lemploi dalgicides mais avec un certain danger pour la qualiteacute future des eaux
- par une gestion approprieacutee des bassins
2) CcedileAtLon de dLipoj-LtLfLi dinp-AgravetsicutLon
Comme nous venons de le voir on ne peut et on ne veut pas annihiler complegravetement le pheacutenomegravene de colmatage En effet la toleacuterance dun certain colmatage est essentielle pour preacuteserver un eacutecoulement en milieu non satureacute sous le bassin Cet eacutecoulement reacutepeacutetons-le joue un rocircle deacuteterminant dans leacutepuration des eaux de recharge par le sol Le problegraveme est que le colmatage est un pheacutenomegravene qui samplifie avec le temps jusquagrave devenir inadmissible Il faut donc que les peacuteriodes dinfiltration alternent avec des peacuteriodes de dessegravechement afin de pouvoir dune part aeacuterer le sol et ainsi permettre agrave la vie microbienne dans le sol de se reconstituer et dautre part eacuteliminer les deacutepocircts de matiegraveres en suspension
Le dessegravechement des bassins permet une reacutecupeacuteration totale de la capaciteacute dinshyfiltration comme le montre la figure 14
Le problegraveme de gestion des systegravemes dinfiltration se reacutesume donc agrave la deacuteterminashytion du rythme dalternance entre les peacuteriodes de submersion et les peacuteriodes de seacutechage et dentretien pour que le rendement de linstallation soit optimum
La peacuteriode de submersion est deacutefinie par lapparition dun colmatage inacceptable
La dureacutee du seacutechage est fonction du climat et de la saison (cf figure 14)
copy bull raquo bull bull bull
- 65 -
FIGURE 14
AMENAGEMENT DE PHOENIX
EVOLUTION DE LA CAPACITE DINFILTRATION EN FONCTION DU COLMATAGE ET TAUX
DE RECUPERATION AU COURS DES PERIODES DE CHOMAGE DES BASSINS
degh de reacutecupeacuteration de la capaciteacute dinfiltration
40
Nombre de Jours
(Extrait du Document Ccedil 5920)
Examinons divers cas
a) Cas des bassins la peacuteriode dinfiltration doit ecirctre en principe de moitieacute par rapport agrave la peacuteriode de seacutechage
La figure 15 donne un exemple du fonctionnement dans le temps dun bassin
bullbullbullbullbull
- 66 -
FIGURE 15
EXAMPLE OF VARIATION OF INFILTRATION RATE WITH TIME
sect 30
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1 10
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1 Drying period
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Titns (days)
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ltxtnaijt du Document F 3918)
Dans le cas ougrave lon veut un fonctionnement en continu de linstallation il est donc neacutecessaire de preacutevoir la construction de trois bassins au moins (en geacuteneacuteral plus de trois dans les reacutegions agrave climat humide ou tempeacutereacute) Le fonctionnement de ces bassins se fait alors en deacutephasage
b) Cas des ameacutenagements en lit de riviegravere la peacuteriode de submersion est alors conshyditionneacutee par le reacutegime deacutecoulement du fleuve
B - D I S P O S I T I F S D I N J E C T I O N
Il sagit principalement des puits dinjection
CONDITIONS GENERALES DE FONCTIONNEMENT
Les dispositifs dinjection sont utiliseacutes lagrave ougrave les dispositifs dinfiltration sont impossibles ou difficiles agrave mettre en oeuvre
cas ougrave la nappe phreacuteatique est captive (F 3918) existence dune couche dargile entre le sol et le niveau de la nappe (F 3918) cas ougrave le sol est alcalin (F 3969) existence de terrains en couches superposeacutees seacutedimentaires ou alluviaux ayant
bull bullbullbullbullbull
- 67 -
une conductiviteacute hydraulique horizontale beaucoup plus eacuteleveacutee que la conductiviteacute verticale (G 51341)
- neacutecessiteacute dun encombrement reacuteduit
El _ PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES PUITS DINJECTION
Comme nous lavons vu plus haut un puits dinjection est un forage plongeant dans la nappe Son principe est donc tout agrave fait semblable en premiegravere approxishymation agrave celui dun puits de pompage fonctionnant en sens inverse
Enfin contrairement au cas des dispositifs dinfiltration le colmatage mecircme leacuteger na aucune fonction eacutepuratrice dans le cas dun puits dinjection Il devra donc ecirctre eacuteviteacute agrave tout prix
II - LES PUITS DINJECTION
1) CorvitnucJuon
Dans leur construction les puits dinjection sont des forages classiques
La figure 16 donne le scheacutema dune installation complegravete dinjection FIGURE 16
(euroxtnc-ut du Document Ccedil 5191 ) bull bull bull bull bull bull
68 -
La figure 17 montre sur un exemple la coupe dun puits dinjection
FIGURE 17
PUITS DINJECTION DE LA VALLEE DE LA DURANCE
Arriveacutes deau provenant du bassin ite decirccantutioci
bull~X_ Buses ccediljOacircO non iointivas
FI Sable oM F^ Gravierraquo fe^-Wraquo-mdash
iumlMM Sraquo 203 - j -
Wf
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bullT 3350
te2 ^ bull bull bull V -
rampt
Niveau de la nappe
lExtnaAJi du Document F 2028)
Pour les puits dinjection il nexiste pas de dessin optimum mais certaines techniques de construction donnent manifestement de meilleurs reacutesultats que dautres Toute technique de construction qui reacuteduit la permeacuteabiliteacute du terrain comme cela est le cas avec linvasion des terrains entourant les puits par les boues de forage ou bien avec leffondrement des particules fines dans le puits peut conduire agrave une perte deacutefinitive de permeacuteabiliteacute (G 5191)
Lenvahissement du puits par des particules fines peut ecirctre contrecarreacute par la constitution autour du trou de forage dun eacutecran de graviers suffisamment petits pour empecirccher la migration des fines particules et assez gros pour ne pas gecircner leacutecoulement La figure 18 donne une coupe de cet eacutecran
Enfin la circulation de leau dans le puits dinjection doit ecirctre eacutetudieacutee pour ne produire ni eacuterosion ni effondrement des terrains qui pourrait se traduire par un colmatage du puits par les mateacuteriaux fins
bull bull bull bull bull bull
- 69 -
FIGURE- 18
FUNCTION OF A GRAVEL PACK IN RETARDING THE MIGRATION
OF FINE SAND TO A WELL SCREEN
(Sxtnalt du Document Ccedil 5191 )
2) Ameneacutee de leau darv4 le puAgraveJbs
Lintroduction de leau de recharge dans laquifeumlre peut se faire sous la presshysion atmospheacuterique ou sous une pression plus eacuteleveacutee
Contrairement au cas des dispositifs dinfiltration lair contenu dans leau doit ecirctre eacutelimineacute au maximum En effet lentraicircnement de bulles dair ou de gaz dissous joue un rocircle capital vis-agrave-vis du colmatage Certaines preacutecautions sont agrave prendre nous les examinerons plus loin
3) Taux dinfection
La preacutevision du taux dinjection peut se faire agrave partir dessais de pompage Cependant diffeacuterents facteurs rendent souvent peu fiables les extrapolations agrave partir de ces essais En effet la diffeacuterence entre une injection et un pompage ne se limite pas agrave un changement de sens du flux deau des problegravemes lieacutes agrave la preacutesence de MES dair de substances chimiques et organiques interviennent Cest pourquoi les deacutebits dinjection sont toujours plus faibles que les deacutebits du pompage (F 275)
Une autre meacutethode de preacutevision est lutilisation dune loi statistique donneacutee par la figure 19
bull bull bull bull bull bull
- 70 -
FIGURE 19
F O R A Q E S
DEacuteBIT INJpoundCTacirc MOTIN
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H x TTx P X P
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(ExtgtiaJjt du Document 6600637)
Le tableau 2 donne agrave titre dexemple la valeur du taux dinjection obtenue pour diffeacuterentes reacutealisations au USA
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINJECTION
Le colmatage des puits dinjection a trois origines principales (F 2028)
- preacutesence de gaz dissous dair et de particules en suspension dans les eaux dinshyjection
- reacuteactions entre les eaux dinjection et les eaux du gisement
- reacuteactions entre les eaux dinjection et certains constituants du sol bull bull bull bull bull t
- 71 -
TABLEAU 2
AVERAGE WELL RECHARGE RATES
Location
Fresno Caliicirc Los Angeles Calif Manhattan Beach Calif Orange Cove Calif San Fernando Valley Calif Tulare County Calif Orlando Fia Mud Lake Idaho Jackson County Mich Newark N J Long Island N Y El Paso Texas Williarosbtirg Va
Rate cfs 1
02-09 12 1 04-10 1 07-09 03 | 012 02-21 02-10 01 06 02-22 23 03
(
(ExtnaLt du Document F 275)
Les processus de colmatage
Comme dans le cas des dispositifs dinfiltration les processus du colmatage sont dordre physique chimique ou biologique
1 ) TioceAsiuA meacutecaniques
- deacutepocirct des MES qui forme un eacutecran impermeacuteable
- entraicircnement dair et libeacuteration des gaz dissous Les bulles de gaz ainsi formeacutees peacutenegravetrent dans laquifegravere et en obstruent les pores ceci entraicircne une reacuteduction de la permeacuteabiliteacute Par ailleurs un autre pheacutenomegravene lieacute agrave la preacutesence dair dans les eaux dinjection est agrave craindre il sagit de la formation de poches de gaz sous pression qui par deacutetente lors de larrecirct de linjection peut entraicircner la destruction complegravete de louvrage La fig 20 illustre ce dernier pheacutenomegravene sur un exemple
2) VsioceAALLA chAgraventlque
- dispersion et gonflement des a rg i l e s
- preacutec ip i ta t ion de se ls meacutetalliques ou a lca l ino- ter reux
3) ioceAMA bLoioglqaeA
- pro l i feacutera t ion des bac teacuter ies
- production par l a c t i v i t eacute microbienne de substances chimiques colmatantes
FIGURE 20
PHENOMENE DENTRAINEMENT DAIR AU COURS DE LINJECTION DANS LES DOLOMIES
ET CALCAIRES KARSTIQUES DbullISRAEumlL
(poundxampiaLpound du Document h 2028)
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE ET GESTION DES DISPOSITIFS DINJECTION
1 ) Meacutethodesi pousi la idducjtLon du colmatage
a) Cas des MES la concentration en MES des eaux dinjection peut ecirctre reacuteduite par un traitement preacutealable comme nous lavons vu dans la premiegravere partie de ce travail
k) pound^_Eumlpound_i ficirciiumlL es Iz dissous un traitement preacutealable permet une deacutesaeacuteration de leau dinjection Par ailleurs pour eacuteviter lentraicircnement dair on peut prendre les preacutecautions suivantes
le tube dameneacutee deau doit toujours ecirctre noyeacute Aussi lintroduction en chute libre est agrave exclure
la construction du puits doit ecirctre telle que tous ces eacuteleacutements soient agrave une pression supeacuterieure agrave la pression atmospheacuterique On eacutevite ainsi tout pheacutenomegravene de succion le long du puits dinjection Ce problegraveme peut ecirctre reacutesolu en utilishysant en pied de forage une valve antisuccion La figure 21 donne la coupe dun tel dispositif
- 73 -
FIGURE 2i
FOOT VALVE USED FOR CONTROLLING RATES OF RECHARGE
THROUGH AN INJECTION UELL
bullRECHARGE PIPE
DISCHARGE SLOTS
bullPISTON
-CYUNDER
-COMPRESSION SPRING
bullSPRING END DISC
SPRING TENSION SPACER
^SPRING RETAINER END PLUG
LxtnaU- du Document Ccedil 5191 )
les deacutebits doivent ecirctre limiteacutes ce controcircle peut se faire en utilisant des tubages ayant un faible diamegravetre ou encore ayant une rugositeacute suffisante
La figure 22 donne
dune part leacutevolution des deacutebits dinjection avec le diamegravetre du tubage
dautre part leacutevolution de ces deacutebits avec la rugositeacute du tubage
- 74 -
FIGURE 22
GRAPH OF FLOW RATES IN SMALL PIPES WITH UNIT HEAD LOSS
PER UNIT LENGTH OF PIPE
INS1DE DIAMeacuteTER OF PIPE IN MllUMETRES 20 40 60 80 J _1 L
2 3 IHS1DE DIAUETEacuteR OF PIPE IN INCHES
(CxtnaLt du Document 6607^39)
c) c3pound_du_colmatage_chimique pour reacuteduire le colmatage chimique lors de linjecshytion on peut suivant le cas
effectuer une deacutemineacuteralisation partielle ou complegravete lors dun traitement preacuteashylable
diluer les eaux dinjection avec une eau neutre vis-agrave-vis du gisement
^ poundpound_^_pound2imaicirclpound_BE_^es bacteacuteries une chloration des eaux dinjection permet en geacuteneacuteral de reacuteduire iumleumlffeumlt_deumls bacteacuteries
bull bull bull bull bull bull
- 75 -
2) CcedileAtLon dltiA puLtt dijyectLon
Comme dans le cas des dispositifs dinfiltration il apparait lors dune recharshyge artificielle de nappe par injection un colmatage progressif Lorsque celui-ci a atteint une valeur inadmissible on doit proceacuteder agrave un deacutecolmatage
La figure 23 montre leacutevolution du taux dinjection avec le temps ainsi que la reacutenovation de ce taux apregraves deacutecolmatage
FIGURE 23
INJECTION RATE VERSUS TIME FOR SHAFT
12
sectraquo o laquo_gt UJ ta 10
T 1 1 1 r~- r
Racharga ahoft
T_
16 24 32 40 48 TIME - DAYS
56 _1_ 64
MlxtnaUL du Document 6607790)
La freacutequence des deacutecolmatages est extrecircmement variable suivant les installations
Les proceacutedeacutes de deacutecolmatage les plus employeacutes sont le pistomage et le repompage dans ce dernier cas la pompe de nettoyage est geacuteneacuteralement laisseacutee agrave demeure dans louvrage (6600637) En effet le deacutemontage de la pompe est coucircteux et deacutelicat Toutefois il faut noter que la preacutesence de la pompe induit une reacutesisshytance hydraulique dans le circuit qui peut reacuteduire dun tiers la capaciteacute deacutecoushylement (G 51341)
La figure 24 donne les deacutetails dun puits dinjection ougrave le systegraveme de nettoyage est inteacutegreacute agrave lensemble de linstallation
- 76 -
FIGURE 24
SCHEMATIC OF INJECTION - WELL COMPLEX
EXTERIOR VIEW OF INJECTION-WELL COMPLEX (from Cohen and Durfor 1956 P D254)
18-ln-diamstelt ffbergtajs injection casing
Dopth below land surface In fost
36-in-diametraquor dritl hotraquo
3-ln-diamater liberglass treacutemie pipe
1 9 2
4-in-diumlamete annuiumlar-space observation wall casing
5-in-X62-f t- _ long scainlesJ Steel annular-space observa-tion-wall scroen
TO-ft-long statn less-steel sand traps
4-In-diamraquoter fibargtass injection pipraquo
1-in-diamraquoter fiberglass pressure-measuring pipraquo
3-in-diemeter fibargtass tromio pipraquo
Cernant grout
2-ft-thick layer of fine sand
16-iumln-X62-fr-long staintess-steel injection screen
Filtsr pack
Ceacutement grout
PLAN VIEW OF INJECTION-WELL COMPLEX
3-in-diameter treacutemie pipe 6-in-diameter opening
18-in-aiameter casing
6-in-diameter pump column
Q 4-in-diameter annular-space
well 4-in-diameter
instrurnent-
192 - f t - deep -^ ) Q-3-in-diameter injection pipe treacutemie pipe
WELL-HEAD FFATURES LOOKING NORTHEAST
50-hp redevelopment-pump motor
Support grate
6-in-diameter pump column-
Main casing access hole
4-iumln-diameter annular-space well
3-jn-diameter -treacutemie pipe
18-in-diameter 53 fiberglass casing^ 5
floor
A-in-diameter instrument-access pipe
Redevelopment lioe
diameter treacutemie pipe
4-in-diameter shaljow-
lnjectiocirc~npipe
4-in-diameter deep-injection pipe
(ExtsiaLt du Document Ccedil 1787b)
- 77 -
Le reacutesultat du deacutecolmatage des puits est en geacuteneacuteral une reacutecupeacuteration quasi-complegravete de la capaciteacute dinjection initiale Mais on peut dire dune maniegravere geacuteneacuterale que les ouvrages dinjection sont dune gestion deacutelicate et que leur dureacutee de vie est impreacutevisible mais de toute faccedilon infeacuterieure agrave celle des disposhysitifs dinfiltration
- 79 -
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- CHAPITRE IV -
DONNEES ECONOMIQUES DUNE OPERATION DALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE NAPPE SOUTERRAINE
- 83 -
La faisabiliteacute technique (existence de conditions geacuteologiques et hydrogeacuteologiques favorables) dune opeacuteration dalimentation artificielle ayant eacuteteacute prouveacutee il convient alors den veacuterifier lopportuniteacute eacuteconomique Pour cela une analyse minutieuse de tous les facteurs entrant dans la composition dune part du revenu et dautre part du coucirct doit ecirctre faite La comparaison de ces deux derniers points permet de deacuteterminer le beacuteneacutefice que peut apporter une telle opeacuteration
La suite du travail consistera alors agrave comparer le prix de revient de lopeacuteration de recharge avec le prix de revient dautres meacutethodes reacutepondant au mecircme objectif (agrave condition bien sucircr que ces autres meacutethodes soient techniquement reacutealisables) Par exemple
- choix entre une opeacuteration de recharge par bassin dinfiltration ou bien par puits dinjection
- choix entre une opeacuteration de recharge par bassin dinfiltration et une uniteacute de traitement des eaux
- choix entre une opeacuteration de recharge par puits dinjection et la construction dune adduction deau
- choix entre un stockage en surface et un stockage souterrain
Nous donnerons un deacuteveloppement de ces diffeacuterentes comparaisons dans le parashygraphe III de cette partie
- REVENUS APPORTEacuteS PAR UNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
Ces revenus peuvent ecirc t re d i rec ts ou ind i r ec t s
1 ) RevemiA dLuiecJ^i
Les revenus directs sont le reacutesultat de la vente des eaux de recharge apregraves passage dans le sol et pompage Cette vente se fait suivant la tarification en vigueur des eaux Il faut noter que le prix de leau varie suivant lendroit et dans le temps et que par conseacutequent lestimation des revenus directs dune opeacuteration de recharge suppose la connaissance agrave long terme de la politique de tarification de leau
2) Revenue indiAecJ^i
Les revenus indirects sont le reacutesultat de limpact dune opeacuteration de recharge sur la vie eacuteconomique dune reacutegion ou dun Etat Par exemple
- si lobjectif de lopeacuteration de recharge est la suppression dune surexploitation de la nappe le revenu apporteacute par une telle opeacuteration reacutesultera de la diminution des coucircts de pompage mais aussi de leacuteconomie de travaux dapprofondissement des puits
- si lobjectif de lopeacuteration de recharge est le stockage deau pour une utilishysation posteacuterieure le revenu apporteacute viendra de laccroissement du revenu agrishycole ainsi que de lexpansion humaine et industrielle de la reacutegion concerneacutee
bullbullbullbullraquobull
- 84 -
Compte tenu de la multipliciteacute et de la complexiteacute des paramegravetres entrant dans la composition du revenu indirect apporteacute par une opeacuteration de recharge lestishymation de ce revenu est assez difficile
B - COUcircTS DUNE OPEacuteRATION DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE NAPPE
La reacutepartition des coucircts se fait en trois eacutetapes
- coucircts des eacutetudes - coucircts de construction - coucircts de fonctionnement et dentretien
11 COLUA desi ltipoundudampsj
Les eacutetudes comprennent (G 51341)
les travaux de recherche des caracteacuteristiques geacuteologiques et hydrogeacuteologiques des terrains les reacutesultats de ces travaux permettent de conclure agrave la faisabishyliteacute technique ou non dune telle opeacuteration Cette eacutetape conditionne bien sucircr la suite des opeacuterations
le traceacute de cartes
les travaux de conception de linstallation de recharge
la recherche et lachat des terrains
les proceacutedures juridigues si lon doit recourir agrave lexpropriation
2) Travaux de cori4tnucJJoa
Le deacutetail des diffeacuterents points intervenant dans le coucirct dun bassin dinfiltrashytion et dun puits dinjection est donneacute par la figure 1
La figure 2 repreacutesente sur un diagramme le coucirct de certains eacuteleacutements de ces deux dispositifs de recharge artificielle Lanneacutee de reacutefeacuterence est 1975
Chaque installation de recharge est reacutepeacutetons-le un cas particulier Aussi ce sont les conditions locales qui dicteront leacutequipement neacutecessaire si par exemshyple tous les eacutecoulements agrave linteacuterieur de linstallation peuvent se faire par graviteacute le nombre total de pompes neacutecessaires sera reacuteduit ce qui aura pour effet de diminuer le coucirct global de leacutequipement de linstallation (G 5191)
bullbullbullbullbullbull
- 85 -
FIGURE 1
TRAVAUX DE CONSTRUCTION
1 Installations deacutepandage
a) Terrains ou bassins
- leveacutees ou digues - canaux dameneacutee - canaux deacutevacuation
b) Appareils enregistreurs
c) Installations de deacuterivation
d) Dispositifs de controcircle
e) Voies daccegraves
f) Clocirctures
g) Abris
h) Mateacuteriel de traitement de leau
2 Installations dinjection
a) Construction du puits dinjection
- colonne de tubage - compactage du gravier ou de la gravette-filtre
- injections pour eacutetancheacuteiteacute - packers - meacutethode de forage (rotation avec circulation de boue inverseacutee rotation normale battage au cacircble autres meacutethodes)
- perforations
b) Puits dobservation
- tubage - massif de gravette-filtre - injection pour eacutetancheacuteiteacute - meacutethode de forage (rotation avec circulation de boue inverseacutee rotation normale battage au cacircble autres meacutethodes)
- travaux dachegravevement (perforation dispositifs pour leacutetude du puits par la meacutethode du carottage geacuteophysique)
- installations de controcircle des expeacuteriences
- 86 -
c) Puits dextraction mdash mecircmes opeacuterations que pour les puits expeacuterimentaux avec en plus
- mateacuteriel de pompage - eacutenergie (eacutelectriciteacute moteurs agrave combustion interne)
d) Installations de controcircle de lexploitation
- poste de reacutegulation de la pression - compteurs - vannes (de fermeture controcircle soupape de seacutecuriteacute de purge soupape agrave vide)
e) Installations de traitement de leau
- javellisation - acidification - autres proceacutedeacutes
f) Conduites
- mateacuteriaux (buses en beacuteton acier recouvert et doubleacute de beacuteton amiante-ciment matiegraveres plastiques)
g) Bacirctiments
h) Appareillage de controcircle
- enregistreurs - sondeurs - eacutechantillonneurs (pompe submersible eacutechantillonneur aleacuteatoire pompe eacuteleacutevatoire agrave air conductiviteacute eacutelectrique)
(CxampiaU du Document Ccedil 513^1 )
- 87 -
FIGURE 2
DIAGRAM SHOWING COST FACTORS OF AN ARTIFICIAL-RECHARGE INSTALLATION
Playa lake
Screen wire enclosure styrofoam floating inlef
Flexible suction hose 50 et S 8 0 0 per foot
Chemical feed pump and tank capacity 03-2 galhr S 210 Chemical flocculant S 3 - S 3 0 acre-foot
reg
Q Pump-capacity 500 galmin at 80 head
Aluminum irrigation picircpe 6 at S 105 per foot 100 feet
Excavation of settling basiumln 10x 10x 100
Screen wire baffles I 14 pipe frames
Pump-capacity 500 galmin at 80 head __
Aluminum irrigation pipe g 6 o t S 105 per foot 100 feet
Excavotion of spreading basin
Flexible suction hose 20 at S 8 00 per foot
Injection well 200 depth =deg I0diamefer 150 wire
wrapped screen 50casicircng 30 yds gravel pack
Spreading basin
S 150 2 0
4 0 0
1800
105
80O
20O
160 1800
105 S540O
StOOO
Not to scate
lpoundxtnaAgraveJL du Document Ccedil 5191 ) - Anneacutee de sieacutepoundeacutesience 1975 -
- 88 -
3) Fonctionnement et entnetien
La figure 3 donne la liste des diffeacuterents eacuteleacutements constituant le coucirct du foncshytionnement et dentretien pour des bassins dinfiltration ou des puits dinjecshytion
U) Coucirct gj-obat
La reacuteunion des coucircts preacuteceacutedents deacutetermine le coucirct global dune opeacuteration de recharge Ce coucirct calculeacute sur une anneacutee de fonctionnement et rapporteacute au volume deau annuel ainsi utiliseacute donne le prix de revient du m3 deau de recharge
Lexamen de plusieurs installations montre que ce prix de revient est variable neacuteanmoins en utilisant les reacutesultats dune enquecircte faite il y a quelques anneacutees on peut deacutefinir les valeurs moyennes pour les diffeacuterents facteurs eacuteconomiques dune recharge artificielle Ainsi le tableau 1 donne la valeur moyenne des investissements neacutecessaires pour diffeacuterents dispositifs de recharge
TABLEAU 1
INVESTISSEMENT EN FRANCS PAR M3AN INFILTRE
Prctrait
Moyennes
Bassins et canaux
avec
0362
sans
0139
Puits ou forages
avec
0125
sans
0052
(Extrait du Document 6600637) - Anneacutee de AeacutefLeacutenence 1971 -
Lexamen du tableau 1 suggegravere les remarques suivantes
- le coucirct moyen des investissements par m3 et par an semble 2 agrave 3 fois plus eacuteleveacute pour les canaux et bassins que pour les puits et les forages dinjection Cette importante diffeacuterence dans les investissements sexplique en grande partie par la neacutecessiteacute dans le cas dun bassin ou dun canal dacheter une importante superficie de terrain Ainsi en zones urbaines lacquisition des terrains peut repreacutesenter jusquagrave 50 des investissements
mdash le coucirct dinvestissement du preacutetraitement constitue une part importante du coucirct total dinvestissement Le tableau 2 montre lincidence dun preacutetraitement sur le prix de revient moyen dun m3 deau (reacutesultats pour les dispositifs dinfilshytration seulement)
laquobullbullbullbullbull
- 89 -
FIGURE 3
FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN
1 Installations deacutepandage_
a) Nivellement eacutegalisation des surfaces
b) Protection contre les orages
c) Reacuteparation et remplacement des structures
d) Entretien du mateacuteriel
e) Combustible pour le mateacuteriel
f) Location du mateacuteriel
g) Ponccedilage et ramassage de la boue
h) Protection contre les insectes
i) Lutte contre la veacutegeacutetation parasite
j) Ameacutelioration de lapparence estheacutetique des installations (notamment plantation de rideaux darbres et systegraveme darrosage)
k) Protection contre les rongeurs
1) Patrouilles de surveillance
m) Traitement de leau (floculants)
n) Entretien des pentes
o) Actes de vandalisme
2 Installations dinjection
a) Appareillage dobservation et de controcircle
b) Appareillage pour la mesure du niveau deau
c) Echantillonnage de leau
d) Remise en eacutetat des puits et enlegravevement des deacutechets
e) Traitement de leau
- javellisation - acidification - autres proceacutedeacutes
f) Entretien du mateacuteriel
g) Reacuteparation des structures
- 90 -
h) Combustibles
i) Location de mateacuteriel
j) Patrouilles de surveillance
k) Analyses de leau
1) Acte de vandalisme
3 Bureaux
a) Controcircle et surveillance
b) Administration
c) Paiement des salaires et reacutemuneacuteration
d) Frais geacuteneacuteraux (bureaux et services locaux)
- location et services publics - teacuteleacutephone - fournitures
- entretien de leacutequipement de bureau
e) Salaires et traitements
f) Responsabiliteacute civile (assurances)
g) Impocircts et taxes
h) Inteacuterecircts
(poundxampiaLt du Document Ccedil 513^1 )
- SI -
TABLEAU 2
INCIDENCE DU PRETRAITEMENT SUR LE PRIX DU M3 DEAU
Moyennes
Prix du m3
en F F
0249
Incidence du
preacutetraitement
27
Prix du preacutetraitement par m5 (FF)
00787
(6xtnaLt du Document 6600637 ) - Anneacutee de ieacuteLeacutenence 1971 -
Le coucirct du preacutetraitement eacutetait donc en 1971 en moyenne de 8 centimes par m3
Nous avons vu que le preacutetraitement des eaux dinfiltration retarde lapparition dun colmatage inadmissible et donc reacuteduit lentretien du dispositif concerneacute Un calcul rapide montre cependant que leacuteconomie ainsi reacutealiseacutee est loin de venir compenser les deacutepenses dues au preacutetraitement de leau On cherchera donc dans le cas dun dispositif dinfiltration agrave reacuteduire au maximum le preacutetraitement des eaux de recharge
La figure 4 donne les reacutesultatsde correacutelations statistiques eacutetablies entre linshyvestissement neacutecessaire agrave la reacutealisation dune opeacuteration dalimentation artifishycielle de nappe et le volume annuel introduit par ce moyen dans laquifegravere
FIGURE 4
INVESTISSEMENT ET VOLUME
ANNUEL INTRODUIT DANS LAQUIFERE
-Don I raquo eacuteqootionraquo claquo tfroicircfraquoraquo draquo recircccediltbullgt
2 bullbullraquo bulltpfinegrave bullraquo | 0 Fiones
V bullbullraquo apgtrtmraquo raquon tOS ttram
mdashLlaquoraquo coMcirraquotraquo poundbull corttal ioraquo obtraquoraquoraquo
t E C E N D E
H+f+ nraquowl
p a raquo t t i laquoalelaquof
bull bull bull laquo
A m bull
i bull
raquobullbullraquo
A a o
o o
lSxtnait du Document h 2028) - Anneacutee de leacutefLeacutenence 1971 -
A Forage P 3 raquolaquo Cooi o DruI
IOraquo i o lO
Vol me AIMCCcedilI tulro-Stucirct 4raquouraquo IV^utfire Inraquo)
- 92 -
Sur la figure preacuteceacutedente on peut remarquer quune installation de recharge a un coucirct dinvestissement qui en moyenne croicirct plus vite que le volume annuel introduit Pour une installation sans preacutetraitement cest linverse
- ETUDE DE LOPPORTUNITEacute EacuteCONOMIQUE DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
ARTIFICIELLE - COMPARAISON AVEC DAUTRES MEacuteTHODES DE MISE EN VALEUR
DES RESSOURCES EN EAU
Lalimentation artificielle de nappe est une opeacuteration rentable pour autant quelle soit moins coucircteuse que les autres meacutethodes de mise en valeur des ressou-ces en eau (G 51341) Il convient donc avant de choisir une meacutethode deacutetablir une comparaison de coucirct avec les autres meacutethodes (agrave condition bien sucircr que celles-ci soient techniquement reacutealisables)
Nous donnons ci-dessous quelques cas de comparaisons qui peuvent se preacutesenter
) CompcuiaLion enjQie un basi^in dinfJJjjtnaAlon et un puiAsi din^ecAion
Nous avons vu que agrave deacutebit annuel fixeacute le coucirct dinvestissement moyen dans le cas dun bassin dinfiltration est 2 agrave 3 fois plus eacuteleveacute que dans le cas dun puits dinjection Cependant le prix de revient dun m3 deau infiltreacute dans un bassin est en geacuteneacuteral un tant soit peu moins eacuteleveacute quun m3 deau injecteacute dans un puits Ceci sexplique par trois faits (6622466)
les coucircts de traitement sont reacuteduits dans le cas dune installation de recharge fonctionnant avec des bassins
lentretien des bassins est beaucoup plus aiseacute que celui des puits dinjection les frais dentretien des bassins sont donc moindres
la dureacutee de vie des ouvrages dinjection est en geacuteneacuteral beaucoup plus courte que celle des bassins Par conseacutequent lamortissement des premiers doit se faire plus rapidement que celui des seconds
Pour ecirctre compeacutetitifs vis-agrave-vis des bassins dinfiltration les puits dinjection doivent donc ecirctre conccedilus et geacutereacutes de maniegravere rigoureuse Cest pourquoi dans bien des cas on a preacutefeacutereacute malgreacute leur prix les bassins aux puits dinjection
2) CompcuiaLion entie une insitaUAation de Aechange anAAficJ-eAAcirce et une uniteacute de tnaAjtement damp4 eaux
Placcedilons nous dans le cas ougrave linstallation de recharge est un bassin Nous avons vu que par passage dans le sol leau dun bassin peut ecirctre grandement purifieacutee Ce traitement par le sol vient donc concurrencer techniquement le traitement en station
Examinons alors les eacuteleacutements de comparaison suivants (5600836)
a) implantation lespace neacutecessaire pour la construction dune uniteacute de traitement est infeacuterieur agrave celui neacutecessaire pour une recharge par bassin
b) besoin en eau dans le cas dune recharge les pertes en eau peuvent seacutelever a 40 du volume introduit
- 93 -
c) estheacutetique dans un cas comme dans lautre les installations paraicirctront inesshytheacutetiques
d) seacutecuriteacute de lexploitation dans le cas dune recharge par bassin on doit sattendre agrave des variations des deacutebits dinfiltration (colmatage fluctuations saisonniegraveres agissant sur la viscositeacute de leau) Mais la simpliciteacute des instalshylations avec bassins fait quelles sont moins exposeacutees aux pannes Pour ecirctre fiables les uniteacutes de traitement exigent pour leur part une gestion et un entretien rigoureux mis en oeuvre par un personnel qualifieacute
e) Possibiliteacute de surcharge les uniteacutes de traitement peuvent supporter jusquagrave 25 de surcharge Par contre la possibiliteacute de surcharge pour les bassins est faible En effet les bassins ont des dimensions fixeacutees et par conseacutequent ils ne peuvent recevoir plus deau quils peuvent en contenir
f) possibiliteacute dagrandissement les uniteacutes de traitement peuvent ecirctre facilement agrandies ce qui nest pas le cas pour les bassins
g) constitution de leau eacutepureacutee leau reprise apregraves infiltration dans le sol est agrave condition de respecter certaines conditions (cf 2egraveme partie de cette eacutetude) toujours claire et saine Leau traiteacutee pose souvent des problegravemes dodeur de saveur et de tempeacuterature
La comparaison eacuteconomique entre une installation de recharge par bassins et une uniteacute de traitement des eaux a souvent montreacute lagrave ougrave les conditions geacuteologiques et hydrogeacuteologiques sont favorables et le prix des terrains pas trop eacuteleveacute la rentabiliteacute de cette premiegravere meacutethode de traitement et de reacutegeacuteneacuteration des eaux
3) CompgiltxLion entte une i-nAtaAAaALon de iechaAge antAfcAcieMle et une adducJLJon deau (66025W7 ^
Placcedilons nous dans le cas ougrave linstallation de recharge est un puits dinjection
Pour ces deux installations on peut en premiegravere analyse confondre les frais de production et de pompage Si par ailleurs on neacuteglige les autres frais dexploishytation tels que lentretien la comparaison eacuteconomique entre les deux installashytions est alors rameneacutee agrave la comparaison des coucircts dinvestissement
pour les puits dinjection les coucircts dinvestissement sont composeacutes principaleshyment du coucirct du forage et du coucirct de la station de pompage
pour ladduction les coucircts dinvestissement sont reacuteduits aux coucircts de la canashylisation et des ouvrages annexes
La figure 5 donne un exemple chiffreacute dune telle comparaison pour lalimentation dune agglomeacuteration situeacutee au-dessus de la nappe souterraine de lAlbien (Reacutegion Parisienne)
Le coucirct dinvestissement pour une adduction deau eacutetant fonction de la longueur de la canalisation il apparaicirct donc quil existe une distance optimum au-delagrave de laquelle une installation de recharge est moins oneacutereuse quune adduction deau
bull bullbullbullbullraquo
- 94 -
FIGURE 5
ALIMENTATION A PARTIR DE LA NAPPE DE LALBIEN COMPARAISON AVEC UNE
SOLUTION DE TRANSPORT DEAUX DE SURFACE
exemple Lapprovisionnement en eau potable dune aggloshymeacuterat ion de 25 000 habitants dont les besoins atteishygnent laquon peacuteriode de pointe 7 000 m3jraquo peut ecirctre assureacute
soit p a r u n e adduct ion directe en premiegravere ecirclegrave-vation d eaux de surface depuis la plus proche usine de trai tement
soit par -des preacutelegravevements dans TAlbicircen effectueacutes sur place et compenseacutes pa r linjection simultaneacutee bullau niveau de la mecircme usine de Yolumes eacutequishyvalents
En premiegravere approximation l a comparaison entre ces deux solutions peut ecirctre rameneacutee agrave la comparaishyson des investissements correspondants
mdash lthuucircgt le ynetuief cas agrave une conduite de 350 mm de diamegravetre (1) soit environ 035 MFkm
(1) Coucirct moyen approximatifraquo au megravetre lineacuteaire en TOAC scmiuml-urbanicircseacutee y comprisregards ouvrages et toutes sujeacutetions r 350 F
dans le second cas agrave la reacutealisation d un doublet de forages agrave lAlbien
Forage dinjection 09011F Forage de preacutelegravevements 090Icirc1F Geacutenie Civil station de pompage et de tfeacuteferrisaticircon _ 035MF Equipements de pompage 015MF Equipements de deacutefcrrisatioR 015 MF
soit environ 2-15 MF
Comparaison des dsua solutions
Compte tenu des hypothegraveses adopteacutees la solution du doublet de forages agrave lAlbien parait la plus avanshytageuse si la longueur de ladduction directe excegravede 7 km (215035)
(Existait du Document 6602587) - Anneacutee de leacute^eacuteience 197b -
Le c a l c u l p reacuteceacuteden t e s t une s i m p l i f i c a t i o n du c a l c u l r eacute e l q u i en f a i t e s t p lu s complexe En dehors de t o u t e c o n s i d eacute r a t i o n eacuteconomique une opeacute ra t ion de recharge a r t i f i c i e l l e peut s imposer l agrave ougrave l e s r e s s o u r c e s n a t u r e l l e s d a l i m e n t a t i o n en eau s a v egrave r e n t i n s u f f i s a n t e s pour s a t i s f a i r e l e s b e s o i n s Exemple dans l e s icirc l e s ougrave l e s r e s s o u r c e s n a t u r e l l e s son t f a i b l e s e t ougrave l e p r i x du dessalement de l e a u de mer e s t souvent p r o h i b i t i f
- 95 -
U) Compcuiabbion ervUie le ^tocAage de siUAjlace et te 4tockage 4oideAAaln
Lfraquo figure 6 donne les reacutesultats dune correacutelation statistique entre le montant des investissements et le nombre de m3 deau stockeacutes par an pour un reacuteservoir de surface et un reacuteservoir souterrain
FIGURE 6
COMPARAISON DES COUTS DES STOCKAGES SUPERFICIEL ET SOUTERRAIN
1310raquo
I I
T3103
13107
TTykAT-STt 44-
rlt^r~^Trrttr
MaouM
IW3raquo 1V10raquo IVW
(ExtAaLt du Document f- 2028) - Anneacutee de ieacuteeacuteAence 1971 -
A partir de la figure preacuteceacutedente on peut donc deacuteduire que pour des volumes infeacuterieurs agrave environ 30 millions de m3 par an le stockage souterrain est plus inteacuteressant financiegraverement que le stockage de surface
bull bullbullbullbullbull
- S6 -
Par ailleurs le stockage souterrain preacutesente les avantages suivants
- disponibiliteacute de reacuteserve en cas de catastrophe stoppant les possibiliteacutes dimporshytation deau
- eacutelimination des pertes par eacutevapotranspiration
- pas de problegraveme dalgues et moins de risques de contamination
- reacuteduction des risques daffaissements dus agrave une baisse du niveau de la nappe
- possibiliteacute de traiter et de purifier leau par passage dans le sol
- 97
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE
F 2028
G 1681506
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6600449
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- 98 -
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EDWORTHY KJ Artificial groundwater recharge and its relevance in Britain JIWES 1979 33 ndeg 2 p 151-172
- CHAPITRE V -
LES INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE DE
NAPPE DANS LE MONDE
- 101 -
Les reacuteserves deaux souterraines constituent une immense ressource En effet on estime agrave 4 millions de km3 la quantiteacute des eaux souterraines situeacutees entre la surface du sol et la profondeur de 800 m agrave titre de comparaison le volume total des lacs deau douce est denviron 120000 km3
Cette ressource en eau souterraine est par ailleurs omnipreacutesente et peut donc ecirctre mis agrave part dans quelques reacutegions du globe exploiteacutee
Dans de larges reacutegions du monde les preacutecipitations sont insuffisantes pour pouvoir couvrir les besoins en eau A titre dexemple la figure 1 donne la carte des reacutegions du globe ougrave les preacutecipitations sont insuffisants vis-agrave-vis des besoins agricoles
FIGURE 1
Waiet-dejiciency (-) and valet-surplus (+) zones in ihe vorld A water deficiency exisls if preacutecipitation supplies less ztiater than would be nrrdedjor vellutatered vrgelalian In the reverse circumslcnccs ihere is a wzter surplus
((L-xtnaJut du Document Z 49 )
En comparant la figure 1 avec la figure 2 on peut se rendre compte que les zones ougrave on constate un manque en eau agricole sont naturellement les reacutegions arides ou semi-arides mais aussi certaines reacutegions tempeacutereacutees
bull bullbullbullbullbull
FIGURE 2
o ru
(euroxpoundnalpound du WoJild Atia by Bantholomew)
- 103 -
Pour situer le rocircle de la recharge artificielle dans la gestion globale des resshysources en eau nous allons eacutetudier deux cas
- cas des zones arides et semi-arides - cas des zones tempeacutereacutees
1 ) CaS desi gonampA avide^ et somL-cuiidesi
Dans ces reacutegions lexploitation des eaux souterraines est souvent la seule solushytion dapprovisionnement en eau Aussi la recharge artificielle vise dans ces reacutegions agrave augmenter la recharge naturelle lors des rares preacutecipitations afin de limiter les pertes par eacutecoulement de surface ainsi que par eacutevapotranspiration Il est possible de faire ainsi un stockage deau dans le sol
Il faut tenir compte du fait que la majoriteacute des pays situeacutes dans les zones arides du globe sont le plus souvent des pays en voie de deacuteveloppement donc dans lesquels on doit utiliser une technologie adapteacutee aux moyens locaux
Prenons lexemple de lAfrique et plus particuliegraverement les pays du Sahel
La figure 3 situe les zones arides et semi-arides dAfrique
Les pays du Sahel sont situeacutes au nord des deacuteserts du Sahara et du Fezzan dans des zones extrecircmement arides Parmi ces pays seules lAlgeacuterie et la Libye disposhysant de revenus peacutetroliers ont un niveau deacuteducation et deacuteconomie suffisant pour pouvoir mettre en oeuvre des techniques sophistiqueacutees de mise en valeur des resshysources en eau et ainsi assurer leur expansion humaine et eacuteconomique
2) CQA desi pay-si tompeacuteAeacuteA_
Laugmentation croissante des besoins en eau combineacutee avec la deacuteteacuterioration de la qualiteacute des eaux de surface ont entraicircneacute le deacuteveloppement de lexploitation des eaux souterraines
La recharge artificielle permet dans les reacutegions tempeacutereacutees
- dune part le soutien et la restauration de nappes surexploiteacutees
- dautre part lameacutelioration de la qualiteacute des eaux de surface par passage dans le sol
Ces deux points visent donc agrave ameacuteliorer en quantiteacute et en qualiteacute les eaux consommeacutees
Afin de preacutesenter les diffeacuterentes reacutealisations dans le monde nous allons les classer en fonction de lobjectif principal viseacute par ces installations
Principalement on distingue 4 objectifs
I - Stockage deau en peacuteriode humide pour utilisation en peacuteriode segraveche I - Soutien et restauration dune nappe surexploiteacutee I -Constitution dune barriegravere hydraulique contre lintrusion deaux saleacutees (ce
point est souvent une conseacutequence du point preacuteceacutedent) V - Ameacutelioration de la qualiteacute de leau par filtration dans le sol
- 104 -
FIGURE 3
TERRES ARIDES DAFRIQUE
E
A
S
rii bull i ri
i i
_
A n d raquo
Trontliraquo im plaquoV
1000 KIUX5
WOJtoeh
lpoundicOixLUt du Document I 1021)
bull bull bull bull bull
- 105 -
- INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF
LE STOCKAGE DEAU
1 ) Liacircte de^i in^taM-atlorvi
(1
(2
(3
(4
(5
(6
(7
(8
(9
(10
(U
(12
(13
Valleacutee du Danube Roumanie - Bulgarie
Valleacutee de la LeeGrande-Bretagne
Camp Peary USA
Valleacutee de la Prut Ukraine
Wroclaw Pologne
Comteacute de Los Angeles USA
Massif de Zaghouan Tunisie
Plaine cocirctiegravere dIsraeumll
Source de Yarkon Israeumll
Dan Project Israeumll
URSS
Valleacutee de lOued Biskra Algeacuterie
Plaine de Karakoum Turkmeacuten
Ahmedabad Inde
istan URSS
(G 51341)
(F 2028)
(F 2028)
(G 51341)
(6609067)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341 F 2028)
(G 51341)
(G 6230 G 6212)
(G 51341)
(G 51341)
(Z 13312c)
2) Le tablexiu 1 donne la reacutepartition suivant le climat et le niveau de deacuteveloppeshyment des pays concerneacutesdes installations preacuteceacutedentes
TABLEAU 1
- _ -NIVEAU DE
C L l r^-C^EVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3) tableau 2
(4) (5) tableau 3
(6) tableau 4
(12) tableau 5
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
(7) (8) (9) (10) tableau 6
(11) tableau 7
(13) tableau 8
- 106 -
3) Lampi tableaux 2 agrave 8 donnent pour chaque cas particulier de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
- tableaux 2 agrave 5 reacutealisations en pays industrialiseacutes
- tableaux 6- agrave 8 reacutealisations en pays en voie de deacuteveloppement
TABLEAU 2 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
PAYS
Roumanie -Bulgarie
GBretagne
USA
1 j LOCALISATION
I 1 j Valleacutee du Danube | (voir fig 4) 1 1 j Valleacutee de la Lee
1 1 J Camp Peary 1 1
EAU
R
R
bull
1 1 | GEOLOGIE |
| 1 | Valleacutee alluviale | j (sables et graviers)j 1 1 1 l j Craie j j(voir fig 5) j 1 1 1 1 (Lentille deau dans | jeau saleacutee j
1 1
VOL
2109
AQUI
m3
DISPOSITIFS
bassins
bull puits
puits
1 ICOLMA
I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 | TRAIT
| Preacute
1 1 1 1 2 1 1 1 j Preacute 1 1
1 | PERFORMANCES r i i i i j12 millions de j m3an
1 1 | entre 45 et 20 j m3h
1 bull
1 1 1 PRIX |
1 1 i i i i i i i i icirc 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Notations
R e eau de riviegravere Preacute= preacutetraitement des eaux 2 raquo traitement secondaire des eaux
FIGURE 4
- VALLEE DUDANUBE - ROUMANIE-BULGARIE
(HODHAHIB)
m - d CALAT
MAJUk
Belgrade SEVEXraquo bull laquo bull 8L
Bucarest deg
(BULGARIE)
(Extrait du Document Ccedil 5 i47 ) bull bull bull bull bull bull
- 107 -
FIGURE 5
VALLEE DE LA LEE - GE0L0GIE-PIEZ0METRIE AVANT ET APRES ALIMENTATION
ARTIFICIELLE DURANT LA PERIODE 1954-1955
1 mite gt 1
Terrains superficiels
Eii3 Argiles de Londres
KiZij VoohvJch e t Reading beds (5mper7traquosbFe
Pampi Sables thanegravetiens
P 3 Craie
mdashmdash Njyrau piucircrorpucirclricircque en octobre 1953
(svanL DIcircirrcntattoT OftificicirccIIe) -~mdash Niveau piumlocircromstriqus maximum apregraves rnjrciian
durant la peacuteriode lS5f-19S5
Sx-Oiaugravet du Document t 2028)
TABLEAU 3 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT CONTINENTAL
i PAYS
| URSS
| Pologne
| LOCALISATION
| I | Valleacutee de la | Prut
I | Wroclaw
i
EAU
R
R
I | GEOLOGIE
iPlaine alluviale |(voir fig 6)
ISeacutediments tertiaires
I I
VOL AQUI I | DISPOSITIFS
|bassins agrave
I I I |fosseacutes et (eacutetangs
i
I |C0LMA
sable| P I I 1 |PCB 1 1
1 1 | TRAIT
I
1 | Preacute
1 1 1 | Preacute
1 1 1
PERFORMANCES
12S0OO m3jour
PRIX
Notations
H = eau de riviegravere P ~ physique C raquo chimique B = biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux
- 108 -
FIGURE 6
VALLEE DE LA PRUT
l l t 1 T
A r g i l e du miocegravene
i _ i J - i J i laquov t iuml j 100 200 300 400 500
P i s t a n e e (en megravetres) 6 0 0
lHxtrialt du Ucircocumervt Ccedil 513^1 )
TABLEAU 4 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
PAYS
USA
1 | | LOCALISATION | EAU
GEOLOGIE 1 I (VOL A8UI | DISPOSITIFS
jComte de Los I Angeles |(voir fig 7) I I
(Bassins remplis de (seacutediments mal |consolideacutes i i
gt agrave 12 10s m3
|bassins et |terrains |deacutepandage I
j COLMA | TRAIT | PERFORMANCES j PRIX
I Preacute | 60 m3s jde re-|vient [de 4 agrave |242 pou H (icirceee n3 I
Notations
R = riviegravere P = physique
Preacute = preacutetraitement
- 109 -
pound O
- H -M
a a
O gtrt bullXi rH a -H o bullraquo-gt
K 3
bull S bull 0)
-=f G rH O
ta
ta 0)
raquoltD 4-raquo bull H KJ u +gt X
d o
n o bulla
a a
ta
o bulla 6raquor4 p O
bullbullgt laquo ta a fcgtd
irvviraquo bullH ni
- 110 -
TABLEAU 5 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT ARIDE
PAYS
U R S S
1 | LOCALISATION
1 1 |P la ines de jKarakourt
l
EAU
R
1 | GEOLOGIE
1 1 JAlluvions forma-j t i o n s de l ta iumlques
1
I |VOL
1 i 1
AQUI 1 | DISPOSITIFS
| Pui t s 1 1
1 ICOLHA
1 1 1 P 1 1
1 |TRAIT
1 1 1 1 1
PERFORMANCES 1 | PRIX
1 1
Notations
R raquo riviegravere P = physique
TABLEAU 6 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT MEDITERRANEEN
1 1 I I I I 1 1 PAYS j LOCALISATION EAU j GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT j PERFORMANCES j PRIX j
1 I I 1 I I 1 1 I I i i l 1 1 1 1 1 bdquo I I
Tunisie |Massif de | R | Calcaires | | P e t i t s barrages| P | Preacute 132 10deg m3an | | Izaghouan | j (voir f i g 8) j | l l l i l j ( v o i r f i g 8) | j j | I I I I I
1 1 1 1 1 1 1 i l I I 1 1 1 1 1 I sraeuml l |P la ine c S t i egrave r e | R | Pla ine l i t t o r a l e | |Pu i t s | PB | 2 | gt 10 10deg m3an | |
| ( v o i r f i g 9) j j (vo ir f i g 9) j j I I I i l
1 1 I I 1 1 1 1 1 i l 1 1 l l l I I I s r a euml l |Source de Yarkon | R | Roches carbonateacutees |900 10deg m3 |Puits mixtes | PB | 2 |entre 500 e t 1000 |de r e - |
1 I 1 p l i s s eacute e s j j l i t 3h jvient j I I I (voir fig 10) | j l l l I001S2 | 1 I I I I l l l Ipar n3 | 1 I l 1 1 i l I I l l l I I
I s r a euml l |Dan Projet (Tel | U | Dunes de sab le s | |Bass ins |PCB | 2 |300000 m3jour |de r e - | 1 Aviv) i l i l l l l jv ient j I i l I I i 1 1 i00262 | j i l i l I I jpar m3 i 1 I I I I l l l I I
Notations
R = riviegravere U = useacutee P = physique C = chimique B = biologique 2 = secondaire
- 111 -
FIGURE 8
MASSIF CALCAIRE DE ZAGHOUAN (Tun i s i e )
fmdash bull (n 1 f F H r
f Hammamet
SOUSSE --
5gt
+gtmdash mdashmdash mdash
^-a mdash
bull bull
9 - c a l c a i r e s du j u r a s s i q u e s u p eacute r i e u r
5 e t 1 - c a l c a i r e s djj l i a s
N-O m s-o
DJSBJL r i A H N C a
ampEacuteEacuteEacuteamp5
lLxtnaJjt du Document Ccedil 513^11 bull bull bull bull bull bull
- 112 -
FIGURE 9
FORMATION AQUIFERE DE LA PLAINE COTIERE
ISRAEumlL
Echelle
Limites des collines et raquoraquogtmdash des montagnes
Canalisations nationales bull deau laquo -Source raquo Ville
Direction de 1raquoeacutecoulement ~- ~ eaux souterraines
Zone de forages dexploitation
N n
Mer Zone de PLAINE COTIERE D1ISRAEumlL - PBOFIL SCHEMATIQUE
Z Z 7 Z ^ 7 7 Z Z Z Z Z Z pound ^ g f l a nappe ^T (ampgtgt p h r eacute a t i q u e bullpoundamp
iuml i d eacute s
S c h i s t e s a rg i l eux
(extrait du Document Ccedil 513U1 ) bull bull bull bull bull
- 113 -
FIGUREacute 10
SOURCE DE YARKON ISRAEumlL
ONO
PROFIL TRANSVERSAL DE LA FORMATION DANS LES MONTS DE JUDEE
Meacute ri i terraneacute e VAVHE
Plsst
J Aquifegravere
(Pleacuteistocegravene (Gregrave
Roches
es M (Neogene Neogsh _ deg
(Schistes
Sench
CeLraquostdol
2J impermeacuteables
(Seacutenonien
raquoraquoraquobull
Eocch
(Marnes crayeuses
(Turonien-Ceacutenomanien (calcaires et dolomites
(Craies (eacuteocegravenes (semi-(impermeacuteables
Q - (Ceacutenomanien infeacuterieur 1 (Dolomites
L e s h (Creacute t aceacute i n f eacute r i e u r ( S c h i s t e s
(dxtAaUL du Document Ccedil 513^1 )
TABLEAU 7 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT SEMI-ARIDE
i r~ I I i l I I I i l I PAYS LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI| DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
i I I I lt i I i I I I I I l i i j Algeacuterie jvalleacutee de loued | R |deacutepots alluviaux | 20 agrave 30 (ameacutenagements du | P | I 510deg m3an | |
iBiskra I I 1 n6 bdquo | H t de loued I I I i l | |(voir fig 11) | | 10 m3 I I I I I 1 1 I I I I I I I I I
Notations
R = eau de riviegravere p = colmatage physique
114
FIGURE 11
VALLEE ALLUVIALE DE BISKRA (ALGERIE)
^r Meacutediterrans
Figure 11 Valleacutee a l luv ia le de Biskra
Echelle
bull M M iumllaquoklaquo
((LxtnaLt du Document Ccedil 513^1)
TABLEAU 8 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TROPICAL
l i t i i | PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS ICOLMA (TRAIT j PERFORBANCES | PRIX |
i i i l i l i i I I 3 I I Inde |Ahmedabad | R | sable (voir f i g 12) | Ipuits dans l e | PB | 1 | 4 5 10 m3jour dinves-| I I I I i 1 l i t de la j j | [ t i s se - | I l I I 1 Iriviegravere | j j jment | I l I I 1 |(voir fig 13) | j j (faible |
1 1 1 I l I I I I
Notations R = eau de riviegravere P = colmatage physique B = crvlmatagccedil hi ni odegique
1 = traitement primaire
bull bull bull bull bull bull
- 115 -
Crosraquo Stetions or tnraquo Sobormali Rivraquor Ot Ahmlaquodotgtod
Aerosi SubhojSBridnt MorScolraquo llOO O lOO 200
O _ 1 _
IO 20
Ver Scolt
SuSfiojhBridsraquo^
RraquofraquorraquofHraquo I I Riraquo to cucircc
groicircnraquod aond lil Sandvrm sill
E 3 Qov wlth raquoirt
Acraraquo Gond 8ridyraquo
J FIGURE 1 2
Sub-surface section or the Sabarmati River bed poundt Ahmedabad as seen in boring during_ the construction of road bridges across the river Data supplied by Ahmedabad Municipal Corshyporation and PWD Govt of Gujarat
FIGURE 1 3
Map of Ahmedabad city shorring locations of Municipal tubcwcll stations (open circlcs) and privatc tubcwclls (closcd circlcs) In the inset a schematic diagram or the suggested injection rcchargicircng scheme is stiown Pairs of double circlcs along the river indicnc pairs of vater supply and injection wclls
Schcmofic diogrom of tbe propoj icircd siphon rechorge schsrae for-tt)8 Ahmtdobod City
-Injection well -Cblorinofor
Ahmedobod City location pion o f tubewolU
Raferlaquoncel Roilwoy lene
mdash AbodMunlimit bull Privofetubewella 0 Mun Corpo
tubraquowlaquoij Sets orwot^r supply and injac-
AirPOrtA lonwlaquoH
(poundxtjiaJjt4 du Document Z 13312c) bull bull bull bull bull bull
- 116 -
B - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LE
SOUTIEN DUNE NAPPE DEAU SOUTERRAINE
1 ) LLite de jjz^tallatioiV4
(1
(2
(3
(4
(5
(6
(7
(8
(9
(10
(U
(12
(13
via
(15
(16
(17
(18
(19
Lettonie URSS
Lituanie URSS
Bacircle Suisse
Nappe du canton de Genegraveve Suisse
Donzegravere Mondragon France
Appoigny France
La Moulle France
Menuma Japon
Niigata Japon
Hodcgaya Japon
Wiesbaden RFA
Dortmund RFA
Haltern RFA
Hardham Grande-Bretagne
Peacuteoria USA
Valleacutee de la Durance France
Flushing Meadows USA
Fresno USA
St Croix Virgin Islands
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341 F 2028)
(6618945)
(G 51341 F 2028)
(G 51341 F 2028)
(6627873)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(6622466)
(F 2028)
(G 51341 F 2028)
(G 6230)
(6616816)
(6614931)
2) Le tab-leau cL-apie donne la reacutepartition suivant le climat et le niveau de deacuteveshyloppement des pays concerneacutes des installations preacuteceacutedentes
NB il est inteacuteressant de remarquer que toutes les installations reacutepertorieacutees ont eu lieu en pays industrialiseacutes ce qui est logique car ces pays ont des besoins en eau tregraves importants donc exploitent largement leurs reacuteserves soutershyraines
Les installations de recharge artificielle pour le soutien de nappe dans le pays en voie de deacuteveloppement ne sont quagrave leacutetat du projet qui verront certainement le jour avec laugmentation des besoins en eau de ces pays
3) LeA tableaux 9 agrave 13 donnent pour chaque cas de climat et de niveau de deacuteveloppeshyment quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
- 117 -
NIVEAU DE CLIMAT ^ P J L V E L O P P E M
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3 ) (4 ) (5 ) (6 ) (7) (8) (S) (10) (11) (12) (13) (14) ( t a b l e a u x 9 e t 9 b i s )
(15) ( t a b l e a u 10)
(16) ( t a b l e a u 11)
(17) (18) ( t a b l e a u 12)
(19) ( t a b l e a u 13)
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
TABLEAU S REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
I l I I I I I I I 1 j PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS |C0LMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX 1 1 1 1 1 I l i l i l 1 1 1 1 | URSS iLettonie | L lAlluvions e t deacutep6ts | |Bass ins 1 P-C | Preacute | 0 7 agrave 10 mjour | j | 1 |morainiques 1 | ( v o i r f i g 14) | | | | 1 1 1 1 i i i i I I I I I 1 | URSS iKaunas (Lituanie)1 R |Plaine a l l u v i a l e | |Bass ins | P | P r eacute agrave l | 2 8 agrave 005 njour | | | j i ( v o i r f i g 15) j j ( vo i r f i g 15) j j j j I l I I 1 I I I 1 1 1 I I 1 1 1 1 fi 1 | Suisse |Bacircle 1 R |Pla ine d a l luv ions | |Fosseacutes 1 P | 1 | 65 x 10 m3an |de r e -j j | | f l u v i o - g l a c i a i r e s | | (vo ir f i g 17) | j | | v i e n t j 1 i j (vo ir f i g 16) j j I I I |0 0242 1 I I I I I I I I Ipar m5 1 1
| Suisse j Canton de Genegraveve 1 R 1 Deacutepocircts morainiques j 18 10s ra3 JBassins et j P j 1 j 13 x 106 m3an jde re-| |(voir f ig 18) | | | jdrains | j j jvient 1 1 I I I I I I I j10 agrave 14 1 1 I I i l I I I Icent 1 1 I I I I l i t |suisses 1 1 I I I I 1 1 1 Ipar n3 1 1 1 i l i i 1 1 I I I 1 | France |Donzere-Mondragon| R lAlluvions f l u v i a - |105 10 m3 |Fosses d i n j e c - | P | Preacute | 8 5 m3s |charges I i I j t i l e s (vo ir f i g l 9 ) i j t ion 1 | j jd expl I I I I j j(voir f ig 20) j j j J400000F 1 1 I I I I I I I Ipar an 1 1 1 1 1 1 3 1 I 1 | France |Appoigny 1 R lAlluvions f l u v i a l e s 1180 10 m3 |Bass ins agrave s a b l e | P | Preacute |1000 m3jour | i l i i i j l v o i r f i g 21) j i j | 1 1 I I I I 1 1 1 1 France La Moulle R iCraie fissureacutee Bassins agrave sablei P 1 16IO6 m3an
(voir fig 22) (voir f ig 23) (10000 m2) J
- 118 -
FIGURE 14
PLAN DES OUVRAGES HYDRAULIQUES DE BALTEZERS REPUBLIQUE SOCIALISTE
SOVIETIQUE DE LETTONIE
(SxtnaJJ du Document Q 513^1 )
- 119 -
FIGURE 15
INSTALLATIONS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DEIGULAI REPUBLIQUE SOCIALISTE
SOVIETIQUE DE LITUANIE
Legeiuiuml
1 Puits dexploitation 2 Puits dobservation 3 Station de pompage h Bassin dinfiltration
aglQ23 ^
A VA l
tma
Gravxer
S a b l e
Y777 T e r r e g r a s s e
7 Sab le mecircleacute de t e r r e g r a s s e j
(ExtAaJut du Document Ccedil 513^1 )
bull bull bull
- 120 -
FIGURE 16
COUPE HYDROGEOLOGIQUE DU SITE DE LA HARD (MUTTENZ-BALE)
giicircpositif tjltgtfitrjtun
II l VV95m v -bull bullbullbullbull
bullbull- bullbull -yf---w ^ ltbullraquo bullbull(vs5 bullbull A--raquo-
FIGURE 17
PLAN DE LAMENAGEMENT DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE LA
NAPPE DE LA HARD (MUTTENZ-BALE)
OAcircUE Ccedily Prise en r7ytera
copy_ Station filtrante
(D_ Conduite dteu fiitrio
QFossucircn dinnltrction
_ Puits diuml repreumlso
copy Reacuteservoir deau poiumltUe et stetion de pampago
_ raquo _ l^ tajw _ J I _ 2Ttftipe
ttUTTENZ PHATTELH
leuroxtnaAgravejLi du Document h 2028)
- 121 -
FIGURE 18
PLAN DE SITUATION DE LA NAPPE DE LARVE ET DES OUVRAGES
I Fronlentx 2 Florencs 3 Corouga 4 Vmty (pont) S Veuy (uagravenraquo) 6 Trains
7 SooMnraquo dAnraquo 8 Perly 9 Sorol 10 Veyriat (Franc) il Gcitlard (F) 12 Crochu (F) 13 Veiraquo (F) bull Pulrs -J- PirKgtfnagravegtrraquo
x x
^ f Noppe deacute ^ rAilordonV x+ +
(E-xtnaiA du Document 66189^5)
Echees _ J l C T
lOOm
iroo-iVraquo SOCn-Vs
FIGURE 19
SCHEMA DE LALIMENTATION
ARTIFICIELLE A DONZERE-MONDRAGON
(ampctnaLt du Document h 2028)
m bull bull bull bull bull
- 122 -
FIGURE 20
DISPOSITIF DINJECTION
G r i l l e de f i l t r a t i o n Canal
d a l i m e n t acirc t P u i t s d i n f i l t r a t i o n
Gravier compacteacute bull-v ( 1 0 - 3 0 mm) --- -s
-~ii
Tuyau p e r f o r eacute - - iicirc TE ( D i a m egrave t r e bullbull - ^ -^ 056 m) bullbullbullbullf-_-_-|
bullAlluvions -(profondeurr 8 -18 megravetres)
^S^UMSIumlEATUi-l IMPERMEABLE
lCxtnoJJ du Document Ccedil 513^1)
123 -
FIGURE 21
NAPPE DE LA VALLEE DE LYONNE A APPOIGNY FRANCE
bulllt
Station de pompage - M
JC3 puits raquoP
Prise deau
Bac de deacutecantation
bull
laquo i
laquoiuml bullOi
Pompe de r e p r i s e
bullQtrademdashpieacutezomegravetre No
(ExtAOAgraveA du Document Ccedil 513^1)
FIGURE 22
GRAVELKES bull^IumlOUNKERQUS
bullEAU INDUSTRIELLE i l ] LAC DE BELLEVUE
LILLE
USINE DE FABRICATION DEAU POTABLE DcMOULLE
VALENClHWNHS^raquo
OOUAraquo tk^in y v
(poundxtsi(LUt du Document 6627873) bull bull bull bull
- 124 -
FIGURE 23
COUPE GEOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DAPRES BRGM
20N5 OAV5 lAOJElLE LA -1APPE DE IA CH-OE EST CAPtlVc SOUS IcircE TEfWKJraquo TEariUSH
Surface d la nap4 en mars-avril 1357
la nappa en mai 1072
TABLEAU 5 BIS REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
| PAYS | LOCALISATION | EAU j GEOLOGIE jvOL AQUI | DISPOSITIFS |COLHA jniAIT j PERFORMANCES | PRIX |
j Japon JMenuma | R JDiluvium j |Pu i t s d i n - | P-C | 2 |4 000 m3Jour j j j j t vo i r f i g 24) j j t vo i r f i g 24) j j j e c t i o n I I I i l
j Japon JNiigata 1 R JDiluvium j gt 120 10 5 m3 jPui t s d i n j e c - | P-C j 2 j20000 m3Jour jde r e - j j j t vo i r f i g 25) | j t vo i r f i g 25) j j t ion j j j jv ient j i l i l j j tvo ir f i g 2 5 ) | j j |0 02 $ j j j I I 1 1 1 1 j 1 i3 |
j Japon JHodogaya j U JDiluvium | |Pu i t s d i n j e c - j C | 2 J35 m3h j j i l j j 1 U i o n 1 I i j j i i i l j j tvo ir f i g 26)j j j j j
j RFA IWiesbaden | R JAlluvions f l u - j jflassins |P-C-B j 1 jlOO 10 6 m3an i I j i i j v i a l e s j j tvo ir f i g 27)j j j j j i l i j t v o i r f i g 27) j j j i j j j
| RFA JDortmund j R JAlluvions f l u v i a - j JBassins j P-B j Precirc jlOO 10 6 m3an jde r e - j j | j j t i l e s j j tvo ir f i g 28 ) j j j jv ient j j | | j t vo i r f i g 28) j j 1 i | |entre | j i i l i l i i i i deg gt 0 3 e t i i i i i i i i i i i 0 raquo 0 9 i 1 j I I j 1 i i |Par bull i
RFA Sables de Haltern L Sables profonds e t 108 10 s m3 Bassins Preacute 44 10 6 ngt3an (vo ir f i g 29) a l luv ions de (voir f i g 29)
1 t recouvrement [ I I I l
1 CB lHardham (Sussex) j R jSable-limoneux j |Bass ins j P j Precirc J26OO0 m3jour j j 1 1 I I I I I I I I I
Notations
Eau R raquo= eau de riviegravere U s eaux useacutees
Colmatage P raquo colmatage physique C raquo chimique B - bull bol ialt
Traitement Preacute = preacutetraitement 1 primaire 2 s secondaire
- 125 -
FIGURE 24
PROJET DINJECTION DE MENUNA JAPON
CARTE HYDROGEOLOGIQUE DE LA PLAINE DE KVANTO
Zone d a l i m e n t a t i o n des nappes c a p t i v e s
Zone de c i r c u l a t i o n des eaux douces c a p t i v e s
Zone d e a u x s o u t e r r a i n e s s e m i - c o n n eacute e s
TTTT-
200
Eaux souterraines coloreacutees du groupe de Kazusa Direction principale du courant des eaux douces souterraines
Limite infeacuterieure des deacutepocircts du plio-pleacuteistocegravene du groupe de Kazusz
Aluvions
Roches preacuteshytertiaires
PROFIL GENERALISE AB Groupe Kazusa
(Plio-pleacuteistocegravene)
(ExtnaiA du Document Ccedil 513b1) bull bullbullbullbull bull
- 126 -
FIGURE 25
PROJET DINJECTION DE NIIGATA - JAPON
C a r t e i n d i q u a n t l e m p l a c e m e n t d e s d i s p o s i t i f s d i n s e r t i o n
J D i s p o s i t i f s d i n j e c t i o n
B a s s i n de d eacute c a n t a t i o n
P r o d u i t s c h i m i q u e s p o u r l e t r a i t e shyment
^V^AJi-^r 1^^ 6 ^ e ^ e a u b r u t e
C ugrave-
i l i Vlaquo
I1III
P l a i n e c ocirc t i egrave r e Beacutegions montagneuses
(C-xJjiaUi du Document Ccedil 513U1 ) bull bull bull bull bull bull
- 127 -
FIGURE 26
INSTALLATION DINJECTION DE HODOGAYA
cp Vanne darrecirct ^
Pompe
R eacute s e r v o i r d e a u
G r a v e t t e f i l t r e compacteacute
Figure puit
JAPON
montrant la s dinjection
Tokyo zone m
struc Mo 1
eacutetrop
ture des et 2
olitaicircne
(ExtaaU du ucircocumertf Ccedil 51)^1 ) bull bull
- 128 -
FIGURE 27
POMPAGE DEAUX SOUTERRAINES ARTIFICIELLES A SCHIRSTEIN WIESBADEN
r JD
s u r l e Rhin
copy S t a t i o n de pompage copy P u i t s copy B a s s i n de d eacute c a n t a t i o n copy B a s s i n d i n f i l t r a t i o n copy Leveacutee
VALLEE DU BHIN WIESBADEM REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
lpoundxtAaJJL du Document Ccedil 57J47 )
- 129 -
FIGURE 28
INSTALLATIONS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE DORTMUND
BaBs in de d eacute c a n t a t i o n
P r eacute f i l t r e agrave g r a v i e z
mmmzm Substratum impermeacuteable
YSSSSSS Surfaccedile de la nappe phreacuteatique avant
bullbullbull 1 alimentation artificielle bull Surface de la nappe phreacuteatique apregraves lalimentation artificielle
bdquo+teacirce 1 a Lippeltx
N o t e laquobullmdash iy
Pour approvisionner les villes ~ bullgtegt G-Agrave et les industries on pompe dans la valleacutee de la Ruhr hlO millions de m-2 deau par an dont
320 millraquo de m2 dans lEnvscher 82 mill de m^ dans lu Lippe 6 millraquo de nvi dans la Vupper
et 2 millraquo de m dans la cuvette dEms
VALLEE DE LA RUHR REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
ouvrages hydrauliques
lx+ialt du Document Ccedil 513^1)
Lac artificiel
Bassin draquoinfiltra- puits de
tion pompage
Bassin dinfiltrashytion
I I
Surface pieacutezomeacutetrique avant lalimentation artificielle
Surface pieacutezomeacutetrique apregraves lalimontation artificielle
~
Sables de Haltorn
Carte de la reacutegion
DISPOSITIF DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE HALTERN
REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
Cologne (K51n)
DlaquossEicanrgt
lExtnaAJi du Document Ccedil 513^1 )
- 131 -
TABLEAU 10 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT CONTINENTAL
I PAYS j LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COIJU | TRAIT j PERFORMANCES I PRIX
T USA Peacuteoria (Illinois) R sables et graviers
(voir fig 30) Bassins agrave sable (voir fig 30)
AP Preacute JlO000 m3jour |de re-|vient 10008 FF| jpar rn3
Notations
R = eau de riviegravere P = colmatage physique A = colmatage ducirc aux algues
Preacute = preacutetraitement
FIGURE 30
PLAN ET COUPE DUN BASSIN DINFILTRATION DE PEORIA
Oacsm
mm f^-C^t
i - j laquo m r vsi bullbull bull bullgtraquo bullbullbull gt-r-mdash ~T -- -v bullbull-
JiiC^U-1 vv-------- bull t )- c bullbullsvcbullbull - bull bullbull -bullbull ^Vbullbullbull^bull^iT v^gt^7bull^^T-~----Trrbull^^-^-^-J-C^bullbullbull
Echelles United)
Arriveacutee dcui- Ijriiire
(Existait du Document t 2028)
- 132 -
TABLEAU 11 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
PAYS I I I I I I j LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AOUI | DISPOSITIFS j COLHA
1 1 1 TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
Valleacutee de la Durance (Voir fig 31)
R Alluvions fluvia- gt 800 10 m3 Puits dinjec- P tiles tion
(voir fig 31)
830 1s
I
Notations
R raquo riviegravere P = colmatage physique 1 = traitement primaire
TABLEAU 12 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT ARIDE
| PAYS
USA
| USA
1 | LOCALISATION
Flushing Meadows
1 1
JFresno |(voir fig 33) 1 1 1
EAU
bull
R
1 | GEOLOGIE
Sable grossier et graviers
1
|Alluvions reacutecen-jtes dorigine |granitique 1 1
1 | VOL
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
AQUI 1 | DISPOSITIFS
Bassins (voir fig
1
|Bassins 1 1 1 1
32)
1 |COLMA
PB
1 1 1 1 1 P 1 1 1 1
1 |TRAIT
gt 1 1 | 1 | Preacute 1 1 1 1
1 | PERFORMANCES
35 m3s
1 1
|15 10 m3an 1 1 1 1
1 1 | PRIX j
1 1 1 1 de re- j vient 000432 jpar m3 j
1 i |de re- | jvient j |00142 | jpar m3 | 1 1
Notations
R laquo eau de riviegravere U = eaux useacutees
P =raquo colmatage physique B = colmatage biologique
2 raquo traitement secondaire Preacute = preacutetraitement
bullbullbullbullbulllt
- 133 -
FIGURE 31
BASSE VALLEE DE LA DURANCE - FRANCE
TARASCON
Limi t e s de l a p a r t i e c a p t i v e de l a format ion a q u i f egrave r e ( sous des d eacute p ocirc t s a r g i l e u x s u p e r f i c i e l s )
I n s t a l l a t i o n s d i n j e c t i o n ~^mdash P r o f i l eacute t u d i eacute
ipoundxtncuit du Document Ccedil 513^1 ) bull bull bull bull bull bull
- 134 -
FIGURE 32 SCHEMA DU PROJET DE FLUSHING MEADOWS ^-x
R eacute g u l a t e u r d e p r e s s i o n
A l i m e n t a t i o n
Canal dameneacutee Digue
Bassin V T
IOI JŒ JLIumlL
=r~w5i bd alt
bull
Puits Ndeg bull 1
50
bull -ltgt
bullbull 3-4
5-6
100 megravetres
I
B _
3=
Tuyau de drainage
J^ Puits Est
Puits
FIGURE 32 BIS SYSTEME DES BASSINS DINFILTRATION SUR CHAQUE COTE DU LIT DE LA RIVIERE ET DES PUITS AU CENTRE POUR POMPER LEAU REGENEREE
Lit de la rivi egravere
horizon imperxeacuteable
(poundXpoundACLUgraveL4 du Document Ccedil 6230) bull bull bull bull
- 135 -
FIGURE 33
ZONAL RESPONSE IN WATER TABLE HYDRAULIC HEAD AND WATER QUALITY
AROUND THE CITY OF FRESNO CALIFORNIE
(poundxtnltzijt du Document 6616816)
TABLEAU 13 REALISATION EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TROPICAL
i PAYS
USA
i | LOCALISATION |
St Croix (Virgin Islond)
Notations
EAU
U
| GEOLOGIE
Alluvions (voir fig 33 Bis
1
VOL AQUI DISPOSITIFS
Bassins (voir fig
33 Bis)
1 ICOLMA
1 1 PB
1 1 1
1 | TRAIT
1 1
1 1 1 1
PERFORMANCES
38000 n3jour
1 1 1 PRIX |
[de re- [ vient 05602 [par m3
U = eaux useacutees
P = colmatage physique 8 = colmatage biologique
1 = traitement primaire
- 136 -
FIGURE 33 BIS
GEOLOGY OF THE GOLDEN AND NEGRO BAY RECHARGE SITES
i ^ mdash E i f t t a N laquo y o Bay gt ^ bullbull bull Esurraquo Goldltn Grcraquoraquo bull gt
rtorironiai ugraveiitanc ifti
(poundxtialt du Document 661^931 )
bull bull bull bull bull bull
- 137 -
- INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LA
CONSTITUTION DUNE BARRIEgraveRE HYDRAULIQUE CONTRE LINTRUSION
DEAUX SALEacuteES
1 ) L-Lite deA inAtaHaiJonA
(1
(2
(3
(4
(51
(6
(7
(8
(9
(10]
(11
(12)
Long Island USA
Zandvoort Pays-Bas
Tokushima Japon
Water Factory 21 USA
Palo Alto USA
Burdekin Australie
Kalauoo Hawaiuml USA
Dashte Naz Iran
Tanger Maroc
Telbaulba Tunisie
Sebikotane Seacuteneacutegal
Bas Togo Togo
(F 2028 G 51341 G 17874)
(F 2028 G 51341)
(G 51341)
(G 6212 5603546)
(G 6212)
(F 40332 G 51341)
(G 51341)
(Ground Water Ja-Fe 1977)
(F 2028 G 51341 6600101)
(G 6757)
(G 51341 5600835)
(G 51341)
2) Le tabMeau cL-apieA donne la r eacutepar t i t ion des i n s t a l l a t i ons preacuteceacutedentes suivant l e climat et l e niveau de deacuteveloppement des pays concerneacutes
3) LeA tabteaux 1b agrave 19 donnent pour chaque cas p a r t i c u l i e r de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques carac teacuter is t iques des i n s t a l l a t i o n s correspondantes
Tableaux 14 agrave 16 r eacutea l i s a t ions en pays indus t r i a l i seacute s
Tableaux 17 agrave 19 r eacutea l i sa t ions en pays en voie de deacuteveloppement
- 138 -
- ______^ NIVEAU DE CLIMAT -^CEVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2 ) (3 ) t a b l e a u 14
(4 ) (5 ) t a b l e a u 15
(6) (7) t a b l e a u 16
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
(8) t a b l e a u 17)
(9 ) (10) t a b l e a u 18
(11) (12) t a b l e a u 19
TABLEAU 14 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
C I I I I I I I I I I PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLHA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
1 1 I I I I I 1 1 1 I I I I I I I I I | USA | Bay Park | U |Sable a r g i l e | gt 1200 10 9 m3|Puits d i n j e c - | PCB | 3 |13 agrave 25 1s | | | | Long Is land j | sab le argi leux j | t i o n I I I 1 | | (voir f i g 34) | | ( v o i r f i g 35) | | I I I I I
| Pays-Bas | Zandvoort j R |Plaine l i t t o r a l e | ) 4 5 10 9 m3 jcanaux e t j P j Preacute j 70 10 m3an jde r e -| j | | e t dune | jbass ins | | j | v i en t | | | j (vo ir f i g 36) j j fvo ir f i g 36) j j j |0 245
1 I I I I I I I lFFn3 1 1 1 1 II 1 1 1 II 1 1 1 1 1 1 1
Japon | Tokushima | R |Plaine l i t t o r a l e | |Pu i t s d i n j e c - | P | 2 | 20-25 n3heure | j (vo ir f i g 37) j jdiluvium | j t ion I I I 1 | | |(voir fig 37) | | I I I 1 1 I I I I I I I 1 Notations
R = eaux de riviegravere U = eaux useacutees
P = colmatage physique C = colmatage chimique B = colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux 2 = traitement secondaire 3 = traitement tertiaire
- 139 -
FIGURE 34
LOCATION OF THE BAY ARTIFICIAL-RECHARGE SITE
(C-xtnaAJL du Document Ccedil 5211 )
FIGURE 35
Nord Sud Atlantioue
A r g i l e
^Zdia^) cfe fBe c 0
G r a v i e r
Sable argile sable argileux et limon S a b l e
Roche c o n s o l i d eacute e
lCxtaaJJ- du Document Ccedil 513^1 )
- 140 -
FIGURE 36
NI
n
Limite de la zone s captage
Limite des dunes
i
gt
Mer du Nord Dunes Polder du Lac de Haarlem
urbe ^^y-Lentilles Sables du plexs^ - T tocene ^ ^^aargile
---bullbullbullbull bull-bull-bullbullbullbull ejjgt---gt ltamp ltbull bull v- bullbullbullbull
gt--gtV^
^ampm$^amp^3^amp$^
ZANDV00RT PAYS-BAS
(CxtAaU du Document Ccedil 513^D bull bull bull bull bull
- 141 -
FIGURE 37
Aff l eu remen t s du s u b s t r a t r ocheux
_ _ p r o f o n d e u r du s o c l e rocheux ~ ( c o u r b e de n iveau ) 1ampampampVJ-~- Teneur en Ci s u p eacute r i e u r e agrave
bull Fo rage
copy P u i t s d i n j e c t i o n
TAKASE Deacutepocircts argileux superficiels HATSUMO
icirc l e r
PROJET DINJECTION DE TOKUSHIMA JAPON
fts^ k=eacutepoundagrave amp ^
Tokushima (sur Shikoku)
(6x-tzltzlt du Document Ccedil 513U1 )
- 142 -
FIGURE 38
ORANGE COUNTY CALIFORNIE
bullv KCCU CQ
5Au BtewAepiuo co
raquo _
eiVcZ^iPE- co
0
PIE60 1 l [ IMPERIAL CO i
_ 1 -T-
A i
(CxtacuJ du Document 56035^6)
TABLEAU 15 REALISATIONS EH PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
r 1 i PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE
1 1 1 1 1 1 |VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
Water Factory 21 U Deacutepocircts marins et Californie continentaux mal (voir fig 38) consolideacutes
Puits dinjecj PB 3
(voir fig39)
066 IJI33
USA Palo Alto (voir f ig 40)
U Sables et jgraviers
I Puits dinjecj PB 6 1s
|(voir fig40)| I I
Notations
U = eaux useacutees
colmatage physique colmatage biologique
3 = traitement tertiaire
bull bull bull bull i
- 143 -
FIGURE 39
FLOW SCHEMATIC AND SAMPLING LOCATIONS FOR WATER FACTORY 21
LIQUID PROCES3IWG
C H E M C A L K I T R O S c N RECARSON-I __ _ icirc ACTIVATES bullDiSlNFECIiCV amp j CLARIFICATION j REMCVAL ATCN [ FILTr^siO^I CARBON 0poundMIKERASJZpound7Gricirc
t t fAOSQPPTiCtt
CAP80H 70 HIcircUSr
bull lt
lJCCTtOlaquolaquo wCLLS
bull laquo C Y C L E
PUMraquoS
S0L1DS HANOLING INJECTIONraquo SYSTEM
bull bull bull bull bull bull
- 144 -
FIGURE 40
PLAN 0F GROUNDWATER RECHARGE FACILITY IN THE PALO ALTO BAYLANDS
msmm FRAgraveSCISCOcircI
0 u
El 6k
PALO ALTO
copy
-e-o
LEGEND
EXTRACTION WELL
INJECTION WELL
MONITOft WELL
lpoundyLtnaLt du Document Q 6212)
- 145 -
TABLEAU 16 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TROPICAL
1 f~^ 1 1 1 1 PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |THAIT j PERFORMANCES | PRIX
Australie Delta du Burdekin Delta avec 345 109 m3 Trancheacutees agrave Preacute (voir fig 41)
-h i
JKalauao Hawaiuml
deacutepocircts alluviaux
I I I I
sable (voir fig41
I Bta2) I H
40 agrave 100 106
m3an des in-vestis-jsements 2 106$
USA jcocircne volcanique 4800 10 in3 Retenue deau (basalte) (voir fig43) (voir fig 43)
120000 m3jour
Notations
R = eaux de riviegravere
P w colmatage physique
Preacute = preacutetraitement
FIGURE 41
CARTE GENERALE
bull Ui KlaquoraquokM
(ExtzaLt du Document Q 513^1 )
- 146 -
FIGURE 42
LOCALITIES OF RECHARGE TRENCHES IN BURDEKIN DELTA
FIGURE 43
TYPICAL CROSS SECTION OF A TRENCH
IpoundxtnaAgraveJbi du Document h U0332)
- 147 -
FIGURE 44
COUPE SCHEMATIQUE MONTRANT LES SOURCES DEAU DE HONOLULU
P u i t s d e K a l a u a o H a w a i i E t a t s - U n i s d A m eacute r i n u e
E c h e l l e
-2snmdash P r eacute c i p i t a t i o n (rrr)
- laquo laquo - - L i g n e s d e n i v e a u p i eacute z o m eacute t r i q u e ( c m )
(SxiAaJJ du Document Ccedil 513^1 )
- 148 -
TABLEAU 17 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TEMPERE
1 PAYS | LOCALISATION
j r
GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COLHA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
Iran iDashte Naz | N |Sables | jtvoir f ig 45) bull j jtvoir f ig 46) j
I I I I
|Puits din- j jjection j |(voir f ig 47) |
|200 1s I I
N = eau de nappe
FIGURE 45
DASHTE-NAZ FARM AREA
V--
I R A Q
S A U 0 1 A R A 8 I A
MIOOLE EAST AREA
(poundxpoundnaUt4 de VattLcAe do OS W-LLLLaniA pcuiu darvi Qiound Wateji Qa-Fe 1977)
- 149 -
FIGURE 47
CROSS SECTION OF TYPICAL INJECTION WELL
FIGURE 46
RELATION BETWE FRESH AND SALINATED
AQUIFERS IN DASHTE-NAZ
CAS-OH I f A
-bull C -r- ~ - = S ^ trade j f - iuml x bull bull 0 L
_ _ - ^ Fgtistoi cdHgtjkta wi(raquo gtlaquo-raquoai
fx-6iltxiXltJ de VantXcle de pound)poundbull WLilLami paMu dan Ccediliound Wateji Ccedila-Fe 1977 )
bull bull bull bull bull bull
- 1 5 0 -
CARTE GEOLOGIQUE DU CHARF-EL-AKAB
Echelle - ltm
QUATERNAIRE
Allumions
1 I Sable Je couverture
~gt---iuml 1 Sable de phje
1degdegdeg1 Gregraves marin
ANTEQUATERNAIRE
- j Gregraves lortonhn
bullpound3 Gregraves 1 vmucirc Arjiitesj
F-^- Marnes eacuteocegravenes
ugravediens
Mcrres schisteuses secircnonicircennss
bullif- ocircondacss dexploitation t Fesseacutes dabsorption
copy Pieacutezomtlrts G Diachse dinjection
evccedilraquo V^=gt-iuml
EXHAURE ET REALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE LA NAPPE DE
CHARF-EL-AKAB (TANGER)
SCHEMA DE PRINCIPE
(poundxJyiaUA du Document 6600101 ) bullbullbullbullbullbull
- 151
TABLEAU 16 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT MEDITERRANEEN
1 | PAYS
1 1 1 Maroc 1 1 1 1 1 Tunisie 1 1
1 | LOCALISATION
1 1 |Tanger 1 1 |Telboulba 1 1
1 | EAU
1 B 1 1 I 1 1 F 1 1
1 1 | GEOLOGIE | VOL
I 1 1 1 s ICuvette littorale|6 10 Iseacutedimentaire | |(voir fig 48) | | 1 i |Sables fins avec | (couches dargile | i i
AQUI
m3
1 1 | DISPOSITIFS |
1 1 1 |Fosses din- | Ifiltration | |(voir fig48)|
| i 1 i |Pults din- | Ijection | 1 1
COLMA
P
P
1 | TRAIT
I 1 1 1 1 1
1 1-2 1 1
1 | PERFORMANCES
I
1 |106 m3an 1 1 1 1 -|05 10deg ngt3an 1 1
1 1 1 PRIX | 1 1 t 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1
Notations R = eau de riviegravere
P = colmatage physique
1 = traitement primaire 2 = traitement secondaire
TABLEAU 19 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TROPICAL
1 1 1 1 | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COLMA |TRAIT PAYS | LOCALISATION | EAU GEOLOGIE PERFORMANCES | PRIX
Seacuteneacutegal | Sebikotane IRoches carbona- 6010 m3 jRetenue |teacutees karstiques | j(voir fig4SIuml| |(voir fig 49) j | |
+ -+- 4-I
1depandage j
34 10 n3an
Togo Bassin du Bas Togo
Sables dunaires (voir fig SO)
gt 1 4 1 0 S m3 jTerrains 5 6 10 m3an
Notation
R = Eau de r i v i egrave r e
- 152 -
FIGURE 49
ECORCHE DU COMPARTIMENT DE SEBIKOTANE
ECORCHE DU COMPARTIMENT
DE SEBIKOTANE
Rosine infeacuterieur supposa en levraquoJ
i JIumlAMirretir
F N Cad m rcreujf
i rjJ 5AAV t 7srracirces
iKf[^|rT bull | ^T7^WL T Icirc j-r-- r- i - F
jt|l-k bull i T i ^ ^ J iiuml S t e k y X MaUr Guey
(poundxtaU du Document 5600835)
- 153 -
FIGURE 50
PLAINES LITTORALES DU TOGO
Limi te des p eacute n eacute t r a t i o n s UJJJplusmn-LLL d e a u s d e mer ^o
tf C o u r b e s de n i v e a u de l a pound I iuml m i t e iuml h f eacute r i e u r e de l a q u i - ^ bull bull
f egrave r e du c o n t i n e n t a l t e r m i n a l v
E a u de ui(
Oceacutean o
P r o f i l
C o n t i n e n t a l t e r m i n a l
( ^S ta t ion de pompage) T a b l i g b o
Eaux
S-ogt6 W ^
(poundxfrialpound du Document Ccedil 513^1) bull bull bull bull
- 154 -
D - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF
LEacutePURATION NATURELLE DES EAUX PAR PASSAGE DANS LE SOL
1 ) Lutte deA inAtaLlampLLorvi
(1) Bertrange France
(2) Blagnac France
(3) Dangeacute - St Romain France
(4) Ginasservis France
(5) Nancy France
(6) Croissy France
(7) Karlskoga Suegravede
(8) Goteborg Suegravede
(S) Port Leucate France
(10) Boulder USA
(G 2264 bis)
(G 2264 bis)
(G 2264 bis)
(5605250)
(F 2028)
(G 51341 G 3663)
(G 51341 F 2028)
(G 51341 F 2028)
(G 7221)
(G 1681519)
2) Le tabZeau cx-de440uA donne la reacutepartition des installations preacuteceacutedentes suivant le climat et le niveau de deacuteveloppement des pays concerneacutes
mdashbullmdash-___ NIVEAU DE CLIMAT -^DEVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) Tableaux 20 et 20 bis
(S) Tableau 21
(10) Tableau 22
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
bullbullbullbullbullbull
- 155 -
NB Toutes les installations reacutepertorieacutees ont eacuteteacute construites dans des pays industrialiseacutes Ceci montre bien que face dune part agrave laugmentation des besoins en eau et face dautre partagrave limportance de la quantiteacute deaux useacutees rejeteacutees lalimentation artificielle apparait comme eacutetant un moyen de gestion bien approprieacute
N
3) LampA tableaux 20 agrave 22 donnent pour chaque cas particulier de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
TABLEAU 20 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
| PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE j VOL AQUI j DISPOSITIFS | COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
France Bertrange R Alluvions gros- bullBassins agrave PB Preacute 800 m3jour bull 1siegraveres bull bullsable j j Jenviron j
(sables et gra- i itvoir fig51)
1 I I vieuro r s) | i 1 1 I 1
j France 1 Blagnac 1 R JAlluvions gros- | iBassins agrave j PB j Preacute |800 m3jour j | 1 1 Isiegraveres 1 Isable | j lenviron i j j I ((sables et gra- | |(voir figbllj j j j 1 1 I I viers) 1 1 I I I I
France Dangeacute Saint R Alluvions gros- Bassirs agrave PB Preacute 800 n3jour
Romain siegraveres isable [ [environ
(sables et gra- (voir fig51)
r 1 v i e r s ) bull I
j France | Ginasservis j U | 1 |Lagune j PB | 3 |50 m3heure j 1 I (Var) | | 1 Kvoir fig52)| | j |
France Nancy R Alluvions bull Bassins p Preacute 100000 m3j
(voir fig53)
| France j Croissy j R |Craie fissureacutee | |Bassins j PB j 1 |3010 m3an jde revient
| | (voir fig 54) | |sous alluvions | |(voir fig55lj | j |0062 par
1 1 1 |(voir fig54) | | I I I I m3
j | I l 1 9 1 I j I i Suegravede Karlskogo R Alluvions (sables 2 10 m3 Bassins agrave 1 15000 mSjour
(voir fig 56) [et graviers) [ [sable [ [ J J
(voir fig 56) (voir fig56)] j
Notations
R = eaux de riviegravere
U = eaux useacutees
P = colmatage physique
B ~ colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux 1 = traitement primaire 3 = traitement tertiaire
bullbullbullbullbullbull
- 156 -
FIGURE 51
Pt eacute iome t r cm
4 3
4 2 Stiagravettrotum de cateotres marneux tm peu permtobtn ^ -IMPLANTATION -
EcheteViOOO
SP I I I I I I I I I t I rr BOMilt 4raquoJtrotlaquoii
1gtIuml I I M J I I I M I A B
bull Fore 9 bull tf rlaquopi i
laquoraquooo l _ 1 2 0 O
J-raquoraquo
lLxtnaiA du Document Ccedil 226k b-Li)
FIG-52
T iu i teumlu ien t d eacutepuiut iou degraves fcJUii Utgteacutees Urbaines
en vus de Leur recyclage pour la consommation
Scheacutema deprincipe de l installation pilote de GINASSERV1S
ChXraquot olaquoJraquolaquolraquoraquo Otcf lntr iictgtpiraquolraquoraquo
v bull T R A I T E M E N T PRIMAIRE laquot SECONDAIRE
TRAI1EHENT TERTIAIRE
ur
raquo ^ ^ ~ i
C3 J ya amdashraquo f
^ mdash - feu eraquor gtbull bull bull bull bull bull
LACUNE dlaquo r i mj action
(poundxUaU du Document 5605250
- 157 -
FIGURE 53
SCHEMAS EN PLAN ET EN COUPE DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE DE LA NAPPE
DE LA MOSELLE A MESSEIN (NANCY)
MoseUe
vers trai
Barrage
25-3 Om | 25-30trade
gt^ |2a3nraquo
f Galerie L J captante
77777777-7777777 Subslratum impermeacuteable
(LxJjiaAgraveJ du Document h 2028)
FIGURE 54
NAPPE SOUTERRAINE DE LA VALLEE DE LA SEINE A CROISSY (FRANCE)
S e i n e Deacutecanteurs
U
P r i s e d eau
F i l t r e s agrave s a b l e
B a s s i n S t a t x o n r _ V e r s l e d m f i l - de _ reseau de t r a t x o n pompage l - d i e t r - i -
1 bution
Craie f i s s u r eacute e
(ExtAcujt du Document Q 513^1 )
- 158 -
FIGURE 55
Usine du PECQ
Prise deau de CROISSY
Chatou 9
bull bull lt - - bull lt iuml gt
FORAGES SLEE bull FORAGES fslJFTl
coupe des terrains suivant A B
a Meuliegraveres e Calcaire grossier b Sables du Stampien f Argiles et sables du Sparnacien c Gases vertes du Sarncisien g Craie blanche Seacutenonienne d Marnes et caillasses h Sables et graviers
(6xtAalt du Document Ccedil 3663)
- 159 -
RESERVOIR DEAU SOUTERRAINE DE KARLSKOGA SUEDE
Carte de l a reacuteg ion
bull w
(ExtnaLt du Document Ccedil 513^1 )
FIGURE 56
SCHEMA DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE A KARLSKOGA
(Extnatt du Document t 2028)
- 160 -
TABLEAU 20 BIS INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
1 1 I LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI
1 1 1 r~ DISPOSITIFS | COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PI
PAYS
Suegravede | Goteborg I I
R |AlIuvlons (sables | jet graviers) | j(voir fig 57) |
Bassins | (voir fig 57) j
| 1 |12000 m3jour I I
Notations
R = eaux de riviegravere
1 = traitement primaire
FIGURE 57
SCHEMA DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE A GOTEBORG
Bass in d raquo i n j e c t i o n
Nivlaquo p i eacute z on eacute triccedilju^
v v v V
vSocle cristallin
n M bull
(Cxtnaijt du Document Q 513^1 )
bull
NW Echelle horizontale 1500
PZ5
488 529
590 622-6 28
249-250 HV
360-364-k
482-484
Golel dorgile humifecircre 03cm + golels oxydes
602
690
775-784 810
Lentille dorgile humifecircre 02cm ggft
l ^ g S S J Forte dodeur H2 S 75 926 944
10-1018
1086 bull
1168-12-
1540 L-J
w
Argile humifecircre sableuse
Argile sableuse humifecircre oxydotion ferrique 10
Argile sableuse humifecircre
Deacutebris de- vecircgeacutetoux 10 Traces oxydation 1
Sable tourbeux Deacutebris de bois Soble fin tourbeux
Sable fin tourbeux
Amas de soble argileux humifecircre Soble partiellement tourbeux
054 bullbullbull 089-071
240
354-360
425-428
517
610
9 936
arc
515
Lentille dorgile tourbeuse 1cm Toches doxyde ferrique
Golel dorgile sableuse
Galets dargile sableuse brun-rouge 01 cm Toches humifegraveres Bois en deacutecomposition Soble ovec oxyde ferrique 20 Soble humifecircre H2S Soble humifecircre ovec racines
LEacuteGENDE
] Soble grossier moyen
Soble fin
FIGURE 59 PORT LEUCATE
PLAN DE SITUATION DE LA DUNE DE LA CORREGE
Echelle M 15 000
bullbullbullv Zoneeacutequipeacutee pour l i r r i g a t i o n acirc p a r t i r des ef f luents en 1980
Zone basse planteacutee (+ 2 NGF)
Conduite 0 400
Bassins d i n f i l t r a t ( 1981)
Zone haute non anteacutee (+7NG
M E R bullbull M E D I T E R R A N E E
- 163 -
TABLEAU 21 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
j VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX PAYS LOCALISATION EAU j GEOLOGIE
] 1 h Port Leucate U Dunes cStiegraveres
(voir fig 58) Bassins din- PB filtration (voir fig 59)
Preacute 1500 m3Jour
Notations
U = eaux useacutees P = colmatage physique B = colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux
TABLEAU 22 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT SEMI-ARIDE
i 1 r | LOCALISATION | EAU |
PAYS GEOLOGIE VOL AQUI 1 1 1
DISPOSITIFS ICOLMA |TRAIT | PERFORMANCES
1 1mdash4 PRIX
SA Boulder (Colorado)
I bdquo I U jAlluvions (sables et graviers)
Bassins din- j PB filtration
I entre 50000 e t ( f ig 60 ) 200000 m3an
Notations
U = eaux useacutees P = colmatage physique B = colmatage biologique 2 raquo traitement secondaire
bullbullbullbullbullraquo
FIGURE 60
SCHEMATIC 0F BOULDER WASTEWATER TREATMENT PLANT
M
Flow Prlmagravery Diversion Clarifiers
Iteadworks Oox
r L
Trfckling Ti t ters
Secondary Clarifiers Chlori nation
City Collection
System
V
Grit to Land Disposai
Site
Kl
bulla
o a v
Infiltration-Percolation Basins
1 mdash lt To Land
~ Disposai Site
Sludge Vacuum Holding Filters Tanks
(ExtnaU du Document Q 1681519)
- 165 -
L I S T E B I B L I O G R A P H I Q U E
F 2028 BIZE Jf BOURGUET L LEMOINE J Lalimentation artificielle des nappes souterraines Ed Masson et Cie 1S72 199 pages
F 3091
F 40332
FALKENMARK M LINDH G Water for a starving world Westview Press Boulder Colorado Feacutev 1977 204 pages
Proceedings of the groundwater recharge confeacuterence - 1980 Australian Water Resources Council Confeacuterence Seacuteries ndeg 3 281 pages
F 4443 MATHEW K NEWMAN PWG HO GE Groundwater recharge with secondary sewage effluent Australian Water Resources Council 1982 167 pages
F 44521 agrave 4 Artificial groundwater recharge International Symposium - Research results and practical applic Dortmund 1979 Publication 1982 1500 pages environ
F 4462 HUISMAN L 0LSTH00RN TN Artificial groundwater recharge Pitman Advanced Pub Program Ed 1983 320 pages
G 1681519 SMITH DG LIumlNSTEDT KD BENNETT ER Treatment of secondary effluent by infiltration-percolation EPA-6002-79174 Aoucirct 1979 103 pages
G 17874 KOCH E GIAIMO AA SULAM DJ Design and opeacuteration of the artificial-recharge plant at Bay Park New York US Dept of the Interior Geol Survey 1973 14 pages
G 2264 Bis La meacutecanique des fluides et lenvironnement - Preacutevision et maicirctrise de la qualiteacute de leau et de lair Socieacuteteacute Hydrotechnique de France 14egravemes Journeacutees de lHydraulique Paris Sept 1976 Question 4 les eaux souterraines 48 pages
G 3663 A bull bull bull
Plaquette de preacutesentation de linstallation de recharge artificielle de Croissy SLEE sd 16 pages
G 51341 Emmagasinement souterrain des eaux et recharge artificielle Ressources NaturellesSeacuterie Eau ONU ndeg2 1977 307 pages
bullbullbullbullbullbull
- 166 -
G 6094
G 6212
G 6230
G 7221
A bull bull bull
World climate confeacuterence Organisation Meacuteteacuteorologique Mondiale Confeacuterence Feacutevrier 1977 Genegraveve 791 pages
A bull bull bull
Wastewater reuse for groundwater recharge Symposium Office of Wat Recycling Californie 1980 345 pages
A bull bull bull
Possibiliteacutes deacutepandage des eaux useacutees urbaines Rapport Agence RMC 1979 371 pages
A bull bull bull
Lameacutenagement dinfiltration des eaux useacutees de Port-Leucate Socieacuteteacute dEconomie Mixte dEquip et dAmeacutenag de lAude Nov 1981 45 pages
5603546 COFER JR Orange county water districts Water Factory 21 Journ of the Irrigation and Drainage Div Dec 1972 p 553-567
5605250 ALEXANDRE D De leau potable agrave partir des eaux useacutees urbaines Nuisances et Environnement Oct 1973 p 368-374
6600101 MAHI LARAKI M Recircalimentation artificielle de la nappe aquifegravere de Charf-el-Akab TSM LEau Aoucirct-Sept 1970 p 355-359
6609067 JASINSKI B Captages deau dinfiltration du reacuteseau de distribution de Wroclaw (Pologne) TSMLEau Feacutevrier 1976 ndeg 2 p 88-92
6614931 BURAS OK Wastewater reacuteclamation in St Croix JWPCF 1977 49 ndeg 3 p 429-435
6616816 BIANCHI WC NIGHTINGALE HI McCORMICK RL A case history to evaluate the performance of Water-Spreading projects JAWWA Mars 1978 p 176-180
6618945
6622466
CARSAT G Quelques eacutequipements publics de Genegraveve Equip Eur 1978 2 ndeg 98 p 59-67
EDWORTHY KJ Artificial groundwater recharge and its relevance in Britain JIWES 1979 33 ndeg 2 p 151-172
6627873 MARTIN F THEBAULT P La flottation agrave lusine de Moulle Techniques Eau Ass 1981 ndeg 409 p 37-42
6628231 Water for human needs Ass Int Ress en Eau Vol 3 1975 413 pages
bull bull bull t
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BARTOLOMEW JC World Atlas Edinbourgh John Bartholomew and Son 1974 167 pages
MARTIN A MOUSSU H Alimentation artificielle de la nappe de Sebikotane (Seacuteneacutegal) par creacuteation dune retenue deau Bull BRGM 1S68 ndeg 1 p 79-88
WILLIAMS DE The Dashte-Naz groundwater barrier and recharge project Groundwater Janvier-Feacutevrier 1977
C O N C L U S I O N
- 171 -
La consommation croissante deau dans tous les paus conduit parfois agrave une surexshyploitation des ressources naturelles le manque deau dans certains paus en deacuteveloppement et la po-Llution de leau dans les paus Industrialiseacutes ont fait que les aestlonnaLnes de leau ont eacutetudieacute toutes les possibiliteacutes de conserver leau quantitativement et qualitativement
Lalimentation artificielle des nappes paiait ecirctie une solution judicieuse agrave ces problegravemes de ressource en eau
Tout au long de cette eacutetude on a miA en eacutevidence les questions techniques et eacuteconomiques
meacutethodes dinflltratlon qualiteacute de leau agrave infecter colmatage de la one dinfiltration coucirct des tiavaux coucirct dexploitation
De nombreux exemples pais tant dans les paus deacuteveloppeacutes que dans les paus du tiers monde aussi bien en climat humide quen gone aiide ou senti aride ont permis de mettre en eacutevidence les avantages et les inconveacutenients de cette techshynique Un bilan eacuteconomique montre que dans de nombreux cas la reacuteallmentatlon artificielle des nappes peut ecirctre consideacutereacutee comme un dispositif efficace dans la gestion de leau dun paus
Cette synthegravese montre aussi le soin quil faut apporter aux eacutetudes preacutealables pour ne pas se heurter agrave de giaves pnoblemes en cours dexploitation
Un autre enseignement tireacute de la lecture des documents est le fait que chaque cas est unique leacutetude dexemples similaires est eacutevidemment Importante mais elle ne leacutesoud pas tous les problegravemes 31 faut en particulier une eacutetude hudiogeacuteologishyque seacuterieuse de la jone
Laction eacutepuratrlce des sols ameacuteliore grandement la qualiteacute de leau ma-ls ce nest pas une seacutecuriteacute suffisante et dans le cas de lutilisation dune eau infiltreacutee pour la consommation animale ou humaine il est neacutecessaire de proceacuteder agrave des controcircles et eacuteventuellement agrave des traitements
La reacutealimentation des nappes permet laugmentation de la quantiteacute deau disponible et en ameacuteliore souvent la qualiteacute cest donc un proceacutedeacute inteacuteressant pour les ones arides et seml arides car leacutevaporatlon Intervient moins que pour un reacuteservoLr deau agrave ciel ouvert 01 est aussi avantageux pour les paus deacutevelopshypeacutes puisquil permet de deacutevelopper la ressource en eau tout en assurant une certaine eacutepuration des eaux brutes ou useacutees que lon infiltre
- 13 -
Avant dexposer lorigine des eaux de recharge et les traitements eacuteventuels que lon doit leur faire subir il serait utile dintroduire la notion de compatibishyliteacute entre les eaux de recharge et les eaux natives du gisement On peut deacutefinir trois domaines de compatibiliteacute physique chimique et biologique
compatibiliteacute physique elle concerne le pH la teneur en matiegraveres en suspension ou MES
compatibiliteacute chimique elle concerne laction des gaz dissous la teneur en MES en fer en manganegravese en calcium en magneacutesium en silice ainsi que la dureteacute de 1eau
compatibiliteacute biologique elle concerne la preacutesence de pathogegravenes susceptibles de polluer les eaux souterraines
Les traitements eacuteventuels des eaux de recharge visent agrave proteacuteger les eaux du gisement vis-agrave-vis de toute pollution pouvant entraicircner une deacutegradation irreacutevershysible de sa qualiteacute
A - RECHARGE PAR EAUX DE RIVIEgraveRE
1 ) RomanqueA piltLLLmJjriCLuiltZA
a) Lanalyse quantitative de la recharge naturelle de la nappe alluviale par la riviegravere elle-mecircme est essentielle pour pouvoir juger de lefficaciteacute dune recharge artificielle En effet cette analyse permet de deacuteterminer les deacutebits reacuteellement utiles parla recharge artificielle dun aquifegravere donneacute
b) Lanalyse qualitative des eaux de riviegravere permet den connaicirctre le degreacute de polshylution ainsi que la teneur en MES Il faut remarquer que ces deux facteurs peushyvent ecirctre directement influenceacutes par le reacutegime de la riviegravere elle-mecircme Ainsi
en peacuteriode deacutetiage la pollution des eaux peut ecirctre plus importante quagrave lorshydinaire
en peacuteriode de crue un transport solide important peut apparaicirctre augmentant du mecircme coup la teneur en MES (F 2028)
Les eacutetudes en vue dune recharge artificielle par des eaux de riviegravere doivent donc se faire sur une large plage de valeurs des deacutebits
La pollution et la teneur en MES jouant un rocircle tregraves important vis-agrave-vis du pheacutenomegravene de colmatage le pompage en riviegravere peut donc ecirctre intermittent ou conshytinu suivant les toleacuterances admises pour la pollution et la teneur en MES des eaux de recharge
2) Eaux dltZAtinecirceA agrave ampOie jjipoundJJJyieacuteesgt dan dzA baj4inA (F 2518 F 3469)
Suivant le degreacute de pollution et la teneur en MES de la riviegravere les eaux peuvent subir les traitement suivants
- 14 -
preacute-traitement deacutegrillage suivi dune simple deacutecantation Cest le cas des oueds et des cours deau ne preacutesentant pas de pollution notable
NB les anciennes sabliegraveres se preacutesentent comme eacutetant dexcellents bassins de deacutecantation
traitement primaire en station injection de coagulants deacutecantation et filtra-tion sur sable pour reacuteduire la teneur en MES et la demande biologique en oxygegravene des eaux
Exemple
Croissy (eau de Seine) - la figure 1 donne un scheacutema de linstallation (G 3663)
Moulle (eau de lAa) (6627873 6625917 6627956)
Appoigny(eau de lYonne) (G 1947)
Remarque dans le cas deacutepandage superficiel des eaux de recharge on ne procegravede pas agrave une steacuterilisation lors du traitement En effet la chloration aurait le grand inconveacutenient de deacutetruire dans les bassins laction eacutepuratrice des bacteacuteries diverses qui oxydent et mineacuteralisent les diffeacuterents produits organiques preacutesents dans les eaux (G 3459)
FIGURE 1
EXEMPLE DE CROISSY
(poundxiiaJJ du Document Ccedil 3663)
bull bull bull bull bull
- 15 -
3) Eaux desitlneacuteesi agrave linfection (F 3469 F 2028)
Remarque preacuteliminaire les eaux dinjection dune maniegravere geacuteneacuterale doivent ecirctre deacutebarrasseacutees de toute pollution susceptible dalteacuterer la qualiteacute des eaux du gisement et notamment des matiegraveres toxiques non eacuteliminables par filtration naturelle De plus les eaux dinjection doivent ecirctre chimiquement compatibles avec les eaux du gisement
En geacuteneacuteral en plus dun traitement primaire classique les eaux de riviegraveres desshytineacutees agrave linjection subissent un traitement secondaire plus ou moins eacutelaboreacute en fonction de leur degreacute de pollution Ce traitement vise principalement agrave deacutesaeacuterer leau et agrave la steacuteriliser avant injection
Exemples (F 2028)
En Israeumll (eaux du Lac de Tibeacuteriade)
En Californie (eaux des torrents de la Sierra Nevada)
3 - RECHARGE PAR EAUX USEacuteES
Le niveau de traitement des eaux useacutees destineacutees agrave la recharge artificielle deacutepend tregraves largement de lorigine de celles-ci (domestique ou industrielle) et aussi de la nature des terrains de recharge
Le tableau 1 (extrait de 6604561) rappelle la nature des pollutions en fonction de lorigine des eaux useacutees
Le tableau 2 (G 6501) donne agrave titre indicatif les recommandations du Service de Santeacute de la Californie pour lutilisation agrave des fins de recharge artificielle deaux useacutees
Le tableau 3 (G 6501) montre par des exemples la diversiteacute des traitements que lon peut appliquer suivant les paramegravetres de la recharge
ConcAgravewiioni
Comme nous lavons deacutejagrave souligneacute dans lintroduction chaque opeacuteration de recharshyge doit ecirctre traiteacutee comme un cas particulier Le niveau de traitement requis pour les eaux de recharge en est une preuve Aussi seuls des essais in situ et agrave long terme associeacutes agrave lexpeacuterience du professionnel peuvent deacutefinir les traishytements neacutecessaires des eaux de recharge Cette eacutetape est importante car elle conditionne la rentabiliteacute de lensemble de lopeacuteration de recharge le coucirct du traitement entrant pour une part importante dans le coucirct global (F 2028 G 6501)
bull bull bull bull bull bull
- 16
TABLEAU 1
Sources deaux useacutees
- Eaux useacutees urbaines
non traiteacutees
traiteacutees
fosses septiques
- Eaux useacutees industrielles
eau de refroidissement
industries alimentaires
industrie du papier
industrie chimique et traitement des meacutetaux
industrie du peacutetrole
- Irrigation
- Ruissellement urbain et nettoyage des
- Eau de crues
Types de pollution
composeacutes organiques et mineacuteraux matiegraveres en suspension faibles teneurs en meacutetaux lourds et en toxiques Tregraves forte teneur en DBO Biodeacutegradable ou non deacutegradabie
composeacutes organiques et mineacuteraux faibles teneurs en meacutetaux lourds et en toxiques Substances biodeacutegradables et non deacutegra-dables
surtout des matiegraveres organiques Biodeacuteshygradable
chaleur
composeacutes organiques et matiegraveres en susshypension surtout DBO eacuteleveacute Particuliegraveshyrement biodeacutegradables
composeacutes organiques et mineacuteraux En partie biodeacutegradable Quelques matiegraveres solides organiques en suspension
composeacutes organiques et mineacuteraux y compris des meacutetaux lourds des toxiques et des substances dangereuses Selon le proceacutedeacute certaines substances sont biodeacutegradables
composeacutes organiques biodeacutegradables et non biodeacutegradables surtout Nombreux toxiques et substances dangereuses
deacutechets organiques et mineacuteraux subsshytances nutritives sels de lessivage du sol substances biodeacutegradables ou non biodeacutegradables matiegraveres en suspenshysion
mers composeacutes organiques et mineacuteraux fortes charges en DBO substances nutritives pesticides matiegraveres en suspension en partie biodeacutegradables
composeacutes organiques et mineacuteraux matiegraveres en suspension en partie biodeacutegradables Eminemment variable selon lutilisation du sol
(tsiaducJUon du tableau 1 eyLtnaJut du Document 66OU561 )
bull bull bull bull bull
17 -
TABLEAU 2
NIVEAUX DE TRAITEMENT RECOMMANDES POUR LES EAUX USEES EPUREES
UTILISEES A LA RECHARGE DES NAPPES SOUTERRAINES
1
2
3
t
5
6
7
par eacutepandage superficiel
Veacuterification de linexistence de deacutecharges deffluent industriels toxiques dans les eaux useacutees utiliseacutees
Oxydation biologique normale (traitement secondaire)
Adsorption sur charbon actif (temps de contact 30 mn demande chimique doxygegravene reacutesiduelle moins de 5 mg1)
Epandage avec percolation de leffluent dans la zone aeacuterobie non satureacutee du sol non remanieacutee - profondeur minimale de la nappe 3 megravetres
- une semaine deacutepandage alterneacutee avec 2 semaines dassegravechement
Dilution par une quantiteacute eacutegale deau souterraine naturelle
Leau de recharge doit rester dans la nappe pendant un an avant decirctre extraite
La qualiteacute de leau souterraine doit ecirctre doit ecirctre reacuteguliegraverement surveilleacutee
l
2
3
A
5
6
7
8
9
10
11
12
ou par injection directe
Veacuterification de linexistence de deacutecharges deffluent industriels toxiques dans les eaux useacutees
Oxydation biologique normale (traitement secondaire)
Deacutesinfection correcte (chlorination)
Coagulation-floculation chimique
Deacutecantation
Filtration rapide sur sable
Adsorption sur charbon actif
Deacutemineacuteralisation par osmose inverse
Aeacuteration par aspersion pour leacutelimination des composeacutes organiques volatils
Dilution par une quantiteacute eacutegale deau souterraine naturelle
Leau de recharge doit rester dans la sapps pendant un an avant decirctre extraite
La qualiteacute de leau souterraine doit ecirctre recircguliegravereoent surveilleacutee
(acirc-x-ttalt du Document Ccedil 6501 )
bull bullbullbullbullbull
- 18 -
TABLEAU 3
PRINCIPALES INSTALLATIONS DE RECHARGES DE NAPPE SOUTERRAINES EN CALIFORNIE
UTILISANT LES EAUX USEES EPUREES
Nom de iumla station de reacutecupeacuteration
deaux useacutees San Joseacute Creek (Whittier)
Whittier Narrow
Water Factory 21 (Orange County)
Chino Basin (Ontario)
Palo Alto
Proceacutedeacutes de traitement =
Proceacutedeacutes de traitement
des eaux useacutees
Meacutethode de recharge des
eaux souterraines
Problegraveme agrave
reacutesoudre Deacutebit annuel reacutecupeacutereacute en millions de m-
DP BA CF FR Ch
DP BA CF FR Ch
DP BA CF FR AAeA ACA 01 Ch
DP LB
DPBACFFR Ch Ozonisation
Epandage superficiel
Epandage superficiel
Injection directe
Epandage superficiel
Injection directe
Deacutecantation primaire Boues activeacutees Coagulation floculation Filtration rapide Lits bacteacuteriens Adsoption sur charbon actif
Chloration Aeacuteration par aspersion pour leacutelimination de lamoniaque
DP BA CF FR LB
ACA Ch
AAeA
Reacutealimen-Cation de la nappe soushyterraine
Reacutealimentashytion de la nappe soushyterraine
Barriegravere contre linfiltrashytion deau marine (et reacutealimentashytion)
Reacutealimenta-tion de la nappe soutershyraine
Barriegravere contre linshyfiltration deaux marines
166
87
63
32
23
En ce qui concerne la station Water Factory 21 le traitement primaire et secondaire de leffluent a lieu preacutealablement a la station de traitement du Comteacute dOrange
(CxtAciut du Document Ccedil 6501 )
- 19 -
L I S T E B I B L I O G R A P H I Q U E
F 2028
F 2518
BIZE J BOURGUET L LEMOINE J Lalimentation artificielle des nappes souterraines Ed Masson amp Cie 1972 199 pages
HUISMAN L WOOD WE La filtration lente sur sable OMS Genegraveve 1975 133 pages
F 3469 Health aspects of wastewater recharge Water Information Center New-York 1978 240 pages
G 2264Bis
G 3459
La meacutecanique des fluides et lenvironnement - preacutevision et maicirctrise de la qualiteacute de leau et de lair 14egraveme Journeacutees de lHydraulique Paris Sept 1976 Question 4 les eaux souterraines 48 pages
DEVILLERS G Lalimentation artificielle des nappes souterraines - Exemple de la nappe de Croissy Journeacutees Information Eaux 1976 14 pages
G 3663
G 6212
G 6230
Plaquette de preacutesentation de linstallation de recharge artificielle de Croissy SLEE sd 16 pages
Wastewater reuse for groundwater recharge Symposium Office of Water Recycling Californie 1980 345 pages
Possibiliteacutes deacutepandage des eaux useacutees urbaines Rapport Agence RMC 1979 371 pages
G 6295 BRESSON G Injection dans le sous-sol des effluents traiteacutes agrave la station deacutepuration de la ville de St-Jean-de-Monts Rapport DDA Vendeacutee 1980 74 pages
G 6501 TAKASHI ASANO GHIRELLI R Reacuteutilisation des eaux useacutees pour la recharge des eaux souterraines et lirrigation agricole Confeacuterence OMS Alger 1980 p 1-15
G 7220 BIZE J Recharge artificielle des nappes PNUD Compte-rendu de missionraquo SeptmdashOct 1981 45 pages
bullbullbullbullbullbull
- 20 -
G 7221 Lameacutenagement dinfiltration des eaux useacutees de Port-Leucate Soc Ameacutenag Mixte dEquip et dAmeacutenag de lAude Novembre 1981 45 pages
6604561
6616815
CALLAHAN JT Recycling of fresh water - the management and protection of ground water Tireacute agrave part 16 pages
SCHMIDT CJ CLEMENTS EV SHELTON SP A survey of practices and reacutegulations for reuse of water by ground water recharge JAWWA 1978 70 ndeg 3 p 140-147
6623044
6625917
ASAN0 T GHIRELLI RP WASSERMANN KL Recharge de nappe par eaux useacutees eacutepureacutees JWPCF 1979 51 ndeg 9 24 pages
MARTIN F THEBAULT P Reacutealimentation de nappe par de leau de riviegravere traiteacutee Liaison Cortambert 1980 ndeg 10 p 31-36
6627873
6627956
MARTIN F THEBAULT P Reacutealimentation de nappe agrave lusine de Moulle (Dunkerque) Techniques Eau Assainissement 1981 ndeg 409 p 37-42
MARTIN F Flottation et traitement des boues Eau et Industrie 1981 ndeg 52 p 61-65
CASTANY G Conditions hydrogeacuteologiques de lalimentation artificielle des nappes deau souterraine BRGM 1970
- CHAPITRE I I -
H Y D R O G E O L O G I E
- 23 -
LEAU DANS LE SOL
Rappel de notion geacutenltpoundnaAgraveamp4 dhyccedilugraveiogeacuteologAgravee
La porositeacute la porositeacute dune roche est deacutefinie par le rapport du volume des vides au volume total de la roche
La figure 1 montre les divers types dinterstices et leur relation avec la texshyture du sol
FIGURE 1
Several types of interstices and the relation of rock texture to porosity (a) Well-sorted sedimentary deposit having high porosity (6) poorly sorted sedimentary deposit haviog low porosity (c) well-sorted sedimentary deposits consisting of fragments of rock that are themselve-s porous so that the deposit has a very high porosity (d) well-sorted sedimentary deposit whose porosity has been diminished by the deacuteposition of minerai matter in interstices (e) rock rendered porous by solution and () rock rendered porous by fraccuring (Front Meimer 1959)
(Extrait du Document h 204-5)
TABLEAU 1
REPRESENTATIVE POROSITY RANGES
FOR SELECTED ROCKS
Le- tableau 1 donne la valeur de la porositeacute pour diffeacuterentes roches
(ExtnaJjt du Document r 20+5)
Rocks
Clay Sand Gravel Sand and gravel Sandstone Shale Limestone
Porosity
45-55 35-40 30-40 20-35 10-20 1-10 1-10
- 24 -
TABLEAU 2
REPRESENTATIVE SPECIFIC YIELD
RANGES FOR SELECTED ROCKS
Rocks
Clay Sand Grave Sand and grave Sandstone Shale Limestone
Speacutecifie yield
1-10 10-30 15-30 15-25 5-15
05-5 05-5
Pour les mecircmes roches le tableau 2 donne la valeur de la porositeacute efficace deacutefinie comme la fraction de la porositeacute corresshypondant agrave la contenance en eau gravitaire
(Extrait du Document h 20k5 )
La permeacuteabiliteacute la permeacuteabiliteacute est laptitude dune roche agrave laisser passer iumleau sous leffet dun gradient de potentiel
Le tableau 3 donne la valeur de la permeacuteabiliteacute intrinsegraveque (ou permeacuteabiliteacute en petit) pour diverses roches (rappel 1 darcy = 0987 10-^ cm2)
TABLEAU 3
PERMEABILITE INTRINSEQUE DE DIVERS TYPES DE FORMATION
Type de formation
Roches meacutetamorphiques et plutoniques
Roches solides
Zones meacutetamorphiques et fortement fractureacutees
Sable agrave grains de grosseur moyenne
Limon (roche)
Calcaire dense riche en argile
Gregraves de grain moyen
Bregraveche calcaire grossiegravere partiellement cimenteacutee
Roche calcaire demeureacutee poreuse
Sables alluviaux (plaines littorales)
Alluvions dargile et de limon
Sables dunaires
Loess
Valeur du coefficient en
Proche de zeacutero
Proche de zeacutero
Plusieurs centaines de darcys
darcys
1000-30000 millidarcys
01 millidarcy
1 millidarcy
1-500 millidarcy
Plusieurs milliers de darcy
10-500 darcys
Moins de 1 darcy
Moins de 01 darcy
5mdash50 HarcvR
10-4 -1 darcy
(extrait du Document Ccedil 51351)
- 25 -
Remarque certaines roches denses telles que le calcaire ou le basalte ont une permeacuteabiliteacute en petit tregraves faible Cependant elles constituent dexcellents aquifegraveres lorsquelles sont fractureacutees leur permeacuteabiliteacute devenant alors imporshytante
c) La transmissiviteacute la transmissiviteacute est la grandeur mesurant laptitude dune couche de terrain permeacuteable agrave transmettre conduire leau La transmissiviteacute est deacutefinie comme le produit de la permeacuteabiliteacute par leacutepaisshyseur de la couche aquifegravere en un point consideacutereacute
d) Le coefficient demmagasinement ce coefficient est deacutefini par le rapport entre la hauteur de la tranche deau immeacutediatement libeacuterable par la roche aquifegravere sous leffet dune deacutepression et la hauteur dabaissement correspondant du niveau pieacutezomeacutetrique
Le darcy est une uniteacute de surface deacutefinie par
1 darcy = 0987 10 ~8 cm2
1 centipoise cm3s 1 cm2
et 1 darcy 1 atmosphegraverecm
2) ReacutepanAcircJjtlon de leau darvi le IO-L
Leau infiltreacutee agrave la surface du sol circule de haut en bas jusquagrave rencontrer une surface impermeacuteable Elle constitue alors une nappe deau dont le niveau supeacuterieur est appeleacute niveau pieacutezomeacutetrique ou encore surface hydrostatique
La figure 2 scheacutematise leacutetat deacutequishylibre vertical de leau dans le sol
FIGURE 2
NAPPE PHREATIQUE
lExtAaJJi du Documervt h 2189)
La nappe deau ainsi deacutefinie peut ecirctre
soit libre ou percheacutee (notamment en cas de la preacutesence dune lentille dargile dans le sol)(voir figure 3)
soit captive encore appeleacutee arteacutesienne (voir figure 4)
SurfocA |
s l
bull l
lt
bull - bull bull bull bull bull
bull bull laquo bull laquo bull bull 5^ Icirc v bull
urfoc fiy4ro)tcitkivraquo
bull EayxpHrrltliqiraquo4laquo - J
bull bull raquo bull bull bull bull bull bull
bull bull bull bull bull bull bull bull bull
Couche imptfweacutecbi
Zooraquo divcpctmmpirotiocraquo
Zonraquo draquo rrltntron
I
Francraquo dgt cnpidarltv
Nappraquo aquiflaquorr
- 26 -
FIGURE 3
NAPPE LIBRE ET NAPPE PERCHEE
TgtraquoL bullbullbull-bull j^zzsz^-r =i-^^gt^ bull bull V
bullbullbull bullbull-bulllaquoiiii ^iumlrtW-----1---1--V- bull bull bull ^N
bullbullVbull^gt^^^bullCvi^bullrSbullibull^V^^bullbullbullbullvbull V^72
^
(Extrait du Document h 2189)
FIGURE 4
FORAGE DANS UNE NAPPE ARTESIENNE
fl) Eaux jaillissantes - f2) et 13) Puits agrave eaux remontantes (en hachures les couches impermeacuteables)
(SXampKLUL du Document h 2k15)
- 27 -
Remarque un cas particulier est celui dune nappe phreacuteatique cocirctiegravere Leau saleacutee eacutetant plus dense que leau douce il se creacutee un biseau deau douce comme le montre la figure 5 Par un pompage excessif dans la nappe deau douce on engendre une avanceacutee des eaux saleacutees vers linteacuterieur des terres Cette progresshysion peut entraicircner une deacuteteacuterioration irreacutemeacutediable de laquifegravere Une recharge artificielle dans la zone littorale permet de combattre ce pheacutenomegravene
FIGURE 5
CxtnaLt du Document Ccedil 513^1)
3) Btlan dune nappe
Pour pouvoir juger de lopportuniteacute dune reshycharge artificielle il est important de pouvoir quantifier les entreacutees et les sorties deau dans la nappe consideacutereacutee (voir figure 6) sur une peacuteriode de temps donneacutee On peut alors eacutetablir le bilan hydrique de la couche aquifegravere et suishyvant lobjectif viseacute (reacuteeacutequilibrage de la nappe ou bien stockage) quantifier lopeacuteration de recharge
(CxtnaiJ du Document ucirc 580)
(S)
laquo o a a lt
c
z a ta Q
FIGURE 6
SCHEMA DES ELEMENTS PRINCIPAUX DU BILAN DE
LA COUCHE AQUIFERE
APPORTS
X gui lt tj
3 -
PRECIPITATION P
INFILTRATION
EFFICACE
APPORTS DES EAUX
SOUTERRAINES
APPORTS CES EAUX
OE SURFACE
RESTITUTIONS
INFILTRATION
EAUX DE SURFACE
EVAPOTRANSPIRATION
REacuteELLE
VARIATION CE LA RIcircSSRVH
EN EAUX SOUTERRAINES dW
(INVERSEMENT
OE LA C0UCH4 AOgtIIFecircRE
ECOULEMENT
EN SURFACE
PREacuteLEgraveVEMENTS
EXPLOITATION EacuteMERGENCES DES
EAIU SOUTERRAINES
D E P E N S E S
Iw+ lccedil+ l r qwgtqs = E + R + ^nt + CcedileQs +Qwraquoplusmn dw
- 28 -
U) CaiacJeacuteAAgraveyiatLon deA urtLteacuteA geacuteologiques avoiable^ pouA la iechaiae aAixfJ-CxeAXe de nappe
a) Nature cles_terrains
Les terrains destineacutes agrave la recharge artificielle doivent avoir une permeacuteabiliteacute suffisante (10~2 agrave 10-^ ms) En fait cest la valeur de la transmissiviteacute qui intervient et par lagrave la puissance ou encore leacutepaisseur de la couche aquifegravere (F 2028)=
Suite agrave de nombreuses expeacuteriences il apparait que les formations aquifegraveres favorables pour une recharge artificielle sont les roches carbonateacutees karsshytiques iumles basaltes (notamment lorsquils sont fissureacutes) les sables les allu-vions
b) Dimensions de l^aquifegravere
Ce sont les limites geacuteologiques et hydrauliques du reacuteservoir que constitue 1aquifegravere qui deacuteterminent sa structure Les nappes sont limiteacutees nous lavons vu dans leur partie infeacuterieure par une couche impermeacuteable de terrain ou encore par un fluide plus dense que leau du gisement
Quand la nappe est libre cest la surface hydrostatique qui la limite dans sa partie supeacuterieure
Quand la nappe est captive cest la couche impermeacuteable ou toit sous laquelle elle est emprisonneacutee qui constitue sa limite supeacuterieure
Remarque lorsque 1aquifegravere est profond cest alors les limites lateacuterales qui pour des raisons eacuteconomiques deacuteterminent les possibiliteacutes de stockage de 1aquishyfegravere consideacutereacute
La figure 7 donne des exemples de formations aquifegraveres favorables au stockage
Les structures hydrogeacuteologiques les plus favorables agrave la mise en oeuvre dopeacuterashytions de recharge artificielle sont les massifs de roches carbonateacutees karstiques ou fissureacutes les plaines alluviales les dunes littorales et les deltas les basshysins hydrogeacuteologiques et enfin les zones ougrave la surface pieacutezomeacutetrique est deacuteprimeacutee par surexploitation
Cependant on peut faire les remarques suivantes
mdash les massifs de roches carbonateacutees karstiques peuvent en geacuteneacuteral absorber beaushycoup deau mais cette eau est rapidement rejeteacutee par des grosses sources Le stockage deau ne pourra donc se faire que dans les parties profondes
- les plaines alluviales constituent des lieux privileacutegieacutes pour la mise en oeuvre de recharge artificielle mais le stockage y est en geacuteneacuteral limiteacute du fait de la position eacuteleveacutee des niveaux deacutequilibre pieacutezomeacutetrique quand les eaux dalimenshytation sont abondantes
Suivant le climat les sites de recharge artificielle peuvent ecirctre diffeacuterents ainsi
en reacutegion agrave climat tempeacutereacute et humide on choisira
- les alluvions anciennes - les lits fossiles enfouis
- 29 -
- les cocircnes deacuteboulis
- les alluvions interconnecteacutees des valleacutees principales et de leurs affluents
en reacutegion aride on choisira
- les deacutepocircts alluviaux reacutecents - les dunes cocirctiegraveres - les zones deltaiumlques
en reacutegion tropicale des roches qui eacutetaient compactes agrave lorigine ont pu sous laction des agents atmospheacuteriques ecirctre alteacutereacutees sur une certaine eacutepaisseur (par exemple les graniteacutes deviennent des lateacuterites) Si cette couche alteacutereacutee est sufshyfisamment eacutepaisse elle consiste alors un terrain favorable agrave la mise en oeuvre dune opeacuteration de recharge artificielle
FIGURE 7
EXEMPLES DE COUCHES AQUIFERES AYANT UN POTENTIEL
DEMMAGASINEMENT IMPORTANT
j Couche l i b r e sans reacuteserve constante mais alimenteacutee par un cours deau
B formations massives ayant des sources l e long de l e u r s l im i t e s
(Extrait du Document Ccedil 513^1) bull bull bull bull raquo bull
- 30 -
B - PHYSIQUE DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
1 ) Ccedila de baA4irvj difijlLUyicutLon (G 5920)
Le systegraveme hydraulique que constitue une opeacuteration de recharge par bassin se deacutecompose en deux parties distinctes
- linfiltration proprement dite agrave travers la partie non satureacutee du sol cest le domaine des eacutecoulements verticaux (I sur la figure 8)
- le transfert de leau dans la zone satureacutee de laquifegravere cest le domaine des eacutecoulements horizontaux (II sur la figure 8)
FIGURE 8
EXEMPLE DE DISPOSITIF DINFILTRATION
NIVEAU I
NIVEAU II
^ ^ raquoraquo S SSS^N S^ ^ V-sgtsgtSSSilHgts
(dxfrialt du Document Ccedil 5920)
NB si la capaciteacute de transfert de laquifegravere est insuffisante la nappe se gonfle jusquagrave remonter agrave la surface stoppant ainsi toute infiltration (G 5S20 G 7221)
Pour une recharge artificielle par bassin dinfiltration les terrains ayant une texture sableuse ou sablo-limoneuse ou encore limono-sableuse conviennent bien Linfiltration agrave travers la couche non satureacutee du terrain jouant un rocircle eacutepura-teur important une texture trop grossiegravere nest pas agrave recommander le chemineshyment est alors trop rapide empecircchant les reacuteactions chimiques et biologiques de se produire complegravetement (G 6230)
- 31 -
2) CQA deA pultyj dinjecJugraveon
Le systegraveme hydraulique dans le cas dune recharge par injection est reacuteduit au transfert du volume deau injecteacutee (voir figure S)
FIGURE 9
RADIAL FLOW FROM RECHARGE WELLS PENETRATING (a) CONFINED
AND (b) UNCONTINED AQUIFERS
Li y Ground surface
k^^x^xmiampxvA VteampraquoraquoV4iuml^^ti^K
Fiezometric surface bullgt
y ^ i ^ ^ - ^ y gt f t ^ ^ ^ 0 g y ^ -
Conflned aquifer
mltpoundzmpoundmzMMmg
te)
Qr
Unconfinsd bull-aquifer
S Ground suiface
^^^m^smMm^rrm^^micirc^mmmm^i
Vate Ublaquolaquo
S^SS5^SS^S3laquo^2ggSSSSraquo^wS5^SS3S
(poundxampiaLt du Document t 275)
Les deacutebits dinjection sont limiteacutes par les caracteacuteristiques physiques de laqui-fegravere En effet au voisinage du puits la vitesse deacutecoulement des eaux soutershyraines ne doit pas deacutepasser la valeur au-delagrave de laquelle elles provoqueraient une eacuterosion du terrain Pour les nappes captives cette eacuterosion peut entraicircner leacutecroulement du toicirct (G 51341)
- 32 -
Pour une recharge par injection les calcaires notamment lorsquils sont profonshydeacutement enfouis sont favorables
C -MEacuteTHODES DINVESTIGATION DES PARAMEgraveTRES DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
ARTIFICIELLE
(B 580 G 51341 6619100 G 5191 G 6212)
1) ftasiivie de la conduativlteacute hycOiaLUAque ou peAmeacuteabLLLteacute au lt4erui de Ocuicy (eacutecouleshyment s a t u i eacute
Il sagit dune mesure classique qui peut ecirctre mise en oeuvre par diffeacuterentes meacutethodes
a) essai de pompage linterpreacutetation des variations du niveau de la nappe en foncshytion du temps pendant une opeacuteration de pompage permet de deacuteduire la valeur de la permeacuteabiliteacute de laquifegravere
b) Essais geacuteophysiques le principe de ces meacutethodes est deacutetudier certaines caracshyteacuteristiques pTiysiques dun terrain et de les interpreacuteter afin dobtenir diffeacuteshyrents renseignements sur le sol Principalement on utilise les meacutethodes geacuteophysiques suivantes
- meacutethode des reacutesistiviteacutes comme son nom lindique cest une meacutethode eacutelectrique destineacutee agrave connaicirctre la reacutesistiviteacute des terrains concerneacutes
- meacutethode de sismique-reacutefraction cette meacutethode consiste en le calcul des vitesses de propagation dondes de choc dans le sol
c) Essais eh laboratoire on mesure directement la permeacuteabiliteacute sur un eacutechantillon de sol obtenu par carottage agrave laide dappareils speacuteciaux (permeacuteamegravetres par exemple)
2) fteAime de ta conducJJLvLteacute kydnauUque verticale (ecouJemerut non statuieacute)
Il nexiste pas de meacutethode parfaite pour calculer ce paramegravetre Citons tout de mecircme la meacutethode de Weeks dont le principe est une eacutetude de la pression de lair contenu dans la zone non satureacutee du terrain Quoique sujette agrave erreur cette meacutethode est malgreacute tout la plus preacutecise actuellement (G 5191 G 6212)
3) MeAwie de JJOL tAarvmJui4LvJjLeacute et du coefifJicAeruL demmaaaAuiement
Ces mesures se deacuteduisent des reacutesultats des essais de pompages (cf la)
4 DugravenenALorui et 4poundnuctuuie de taquLfLegravejie
La mesure de ces diffeacuterents paramegravetres peut ecirctre mise en oeuvre par des meacutethodes geacuteophysiques classiques telles que la meacutethode des reacutesistiviteacutes ou de sismique-
- 33 -
reacutefraction ou encore par des meacutethodes plus sophistiqueacutees utilisant les proprieacuteshyteacutes radioactives des constituants du sol citons pour meacutemoire la meacutethode dactivation des neutrons et celle de la spectromeacutetrie aux rayons gamma
5) Etude de -leacutecoulement
Les meacutethodes deacutetude des eacutecoulements souterrains ont longtemps eacuteteacute dordre physishyque avant de devenir plus reacutecemment aussi dordre numeacuterique gracircce au deacutevelopshypement de linformatique
a) Meacutethodes physiques
- Utilisation de traceurs les traceurs sont en fait des substances polluantes dorigines physique chimique ou radioactive que lon introduit dans les eaux de recharge et qui vont suivre sans les perturber les eacutecoulements souterrains En les suivant on pourra obtenir des indications sur la direction et le deacutebit des eacutecoulements Parmi les nombreux traceurs utiliseacutes on peut citer agrave titre dexemple la tempeacuterature (6617781) la levure de boulanger (6619100) le tritium (6604550)
- Utilisation de modegraveles reacuteduits en respectant des regravegles de similitude bien preacuteshycises on peut construire des modegraveles reacuteduits deacutecoulement souterrain donnant des reacutesultats acceptables (F 2028 G 4944)
- Utilisation de modegraveles analogiques physiques le principe de ces meacutethodes est de remplacer les paramegravetres de leacutecoulement par dautres paramegravetres physiques veacuterifiant des eacutequations analogues aux eacutequations de leacutecoulement On fait alors les mesures neacutecessaires sur ce modegravele et lon transfert les reacutesultats obtenus au problegraveme reacuteel Citons agrave titre dexemple les modegraveles analogiques eacutelectriques qui ont donneacute de bons reacutesultats(G 2729 F 2045)
b) Meacutethodes numeacuteriques
Les progregraves de linformatique permettent aujourdhui la reacutesolution directe de toutes sortes de problegravemes physiques et en particulier les problegravemes deacutecoulement souterrain (G 4944 G 51341 G 2264 bis F 2045 G 4329 F 3918)
D - POUVOIR EacutePURATEUR DU SOL
Le passage des eaux de recharge agrave travers le milieu poreux que constitue le sol deacuteclenche au sein de celui-ci diverses reacuteactions de caractegravere physique chimique ou biologique Ces reacuteactions deacuteterminent la capaciteacute de reacutetention des contamishynants par le sol Nous ne citerons que quelques cas de reacutetention
1) ReacutetervLLon deA raatJeAeyi en AUApenyjLon
Le premier processus qui intervient est la filtration les particules de dimenshysions supeacuterieures aux pores du sol sont rapidement stoppeacutees Cest ensuite
- 34 -
laction combineacutee de linterception des particules des forces dinertie du pheacutenomegravene de seacutedimentation et de diffusion qui assure la reacutetention des particules les plus fines
Ces processus entraicircnent la constitution dune couche colmatante qui freine le cheminement de leau dans leacute sol
Lefficaciteacute de leacutelimination des matiegraveres en suspension croicirct avec la distance parcourue De nombreuses eacutetudes en milieux non fissureacutes ont montreacute leacutelimination totale de la turbiditeacute apregraves seulement quelques megravetres de trajet des eaux dans le sol
2) HeacuteAgraveLeniugrave-on deA geAmeA pathogknesi
Les eaux notamment les eaux useacutees dorigine urbaine contiennent des germes pathogegravenes que les traitements en station neacuteliminent que partiellement Il est donc important pour des raisons sanitaires eacutevidentes deacutetudier la reacutetention des germes pathogegravenes dans le sol
Le meacutecanisme de 1eacutepuration des germes pathogegravenes par le sol est double
- tout dabord une reacutetention des germes par filtration ou adsorption dans le sol
- puis un deacutepeacuterissement i
Lefficaciteacute de leacutelimination des germes pathogegravenes par les sols est fonction de leur survie de la capaciteacute de reacutetention du sol
a) Survie des germes pathogegravenes le tableau 4 nous en donne des exemples
TABLEAU 4
Entamoeba histolytica
Oeufs dAscaris
Salmonella
Coliformes feacutecaux
Entero vicircrus
Survie dans le sol
8 jours
6 ans
9 mois
6 mois
12 jours
Source
DUNLOP (1968)
POUND et CRITES (1973)
VAN DONSEL et al (1967)
EDKONDS (1976)
DUNLOP (1968)
(ExticiLt du Document Ccedil 5920)
- 35 -
b) capaciteacute de reacutetention du sol elle est elle-mecircme fonction du climat de la nature du sol de la nature des microorganismes
- Climat (G 6212)
la tempeacuterature la survie des pathogegravenes est grandement prolongeacutee aux basses tempeacuteratures
la pluviomeacutetrie lhumiditeacute du sol favorise la survie des germes pathogegravenes
- Nature des sols (G 5920)
les terrains fissureacutes doivent ecirctre consideacutereacutes avec beaucoup de preacutecautions car de nombreuses expeacuteriences ont donneacute des reacutesultats totalement diffeacuterents
les sols granulaires sont en geacuteneacuteral de bon eacutepurateurs Cependant la capaciteacute de reacutetention des germes pathogegravenes est lieacutee agrave leacutecoulement au sein du sol Ainsi la reacutetention en milieu non satureacute est tregraves supeacuterieure agrave celle en milieu satureacute
- Nature des microorganismes nous distinguerons les bacteacuteries et les virus
Le tableau 5 reacutesume les facteurs geacuteneacuteraux qui conditionnent le cheminement des virus et des bacteacuteries dans le sol
TABLEAU 5
FACTORS THAT INFLUENCE THE MOVEMENT OF VIRUSES AND BACTERIA IN SOIL
1 Rainfall bull 2 pH I 3 Soil composition j h Flow rate 5 Soluble organics I 6 Cations bull 7 Adsorptiumlon characteristics of the virus and bacteriumla |
(Sxtnltxut du Document Ccedil 6212)
De nombreuses eacutetudes ont montreacute que
- les bacteacuteries sont eacutelimineacutees par filtration et adsorption dans les premiers deacutecishymegravetres du sol Leur cheminement vertical (en non satureacute) ne deacutepasse pas 2 agrave 3 m Par contre leur cheminement horizontal (en satureacute) peut atteindre 10 m
- les virus plus petits sont eacutelimineacutes principalement par adsorption dans les preshymiers centimegravetres du sol comme le montre la figure 10 pour trois virus diffeacuterents
bullbullbullbullbull
- 36 -
FIGURE 10
ADSORPTION OF DIFFERENT ENTEROVIRUSES BY A SOIL COLUMN
001 n U
mdash 40 e o i 80 1mdash CL LU
deg 120
160 J
mdash
VIRUSES 01
1
REMAINING ) 1 10 100
l ^ ^ f S p ^ ^
1
bull POLIO OECHO 1
AECHO 29
(Extrait du Document Ccedil 6212)
31 6-LugraveriLncution du cxjuibone oyjganique
Sous lappellation carbone organique sont regroupeacutees la DCO (demande chimique en oxygegravene) et la DBOf- (demande biologique en oxygegravene agrave 5 jours)
Leacutelimination du carbone organique ne peut se faire quen conditions aeacuterobies donc dans la tranche non satureacutee du sol Ainsi les eaux de recharge destineacutees agrave linjection doivent subir une oxydation biologique en station avant injection
- 37 -
De nombreuses eacutetudes ont montreacute que la DBO dune eau eacutepureacutee par passage agrave travers un sol convenablement aeacutereacute est quasiment nulle (G 6230 G 5920)
U) Reacutetention deA eacuteleacutements Viace^i N
Ils sont ainsi appeleacutes car leur concentration dans les eaux reacutesiduaires est geacuteneacuteshyralement faible Cette appellation regroupe des eacuteleacutements tels que les meacutetaux lourds le bore le fluor etc
Les eacuteleacutements traces preacutesents dans les eaux de recharge peuvent soit saccumushyler dansle sol soit rester dans leau eacutepureacutee (6619645)
La reacutetention dun eacuteleacutement trace deacutepend de sa nature ainsi que de la composition du sol (G 6230) Ainsi on peut souligner limportance des argiles dans ladsorp-tion des eacuteleacutements traces (G 6212) De mecircme la valeur du pH du sol conditionne la solubiliteacute des corps complexes creacuteeacutes et par lagrave leur mobiliteacute (G 5920)
- en sol calcaire ou crayeux (pH gt 8) la grosse majoriteacute des eacuteleacutements traces est immobiliseacutee
- en sol acide (pH ^ 7) laugmentation de la solubiliteacute entraicircne une migration des eacuteleacutements vers la nappe
On recommande donc deacuteviter les sols ayant un pH infeacuterieur agrave 65
5) Reacutetention CLQA -4eAgraveA ^oAgraveubteA
On a constateacute par des expeacuteriences in situ que les reacuteactions chimiques portant sur les ions mineacuteraux ordinaires de leau (Ca Mg Na) seacutequilibrent peu de temps apregraves le deacutebut de lalimentation artificielle (G 6501) Cependant une teneur trop eacuteleveacutee en sodium (Na) par exemple par rapport au calcium (Ca) et au magneacuteshysium (Mg) peut entraicircner une deacutegradation de la structure du sol et ainsi entraver linfiltration
Une importante concentration en sels solubles de leffluent peut se corriger par une dilution notamment par lintermeacutediaire des preacutecipitations (G 6230) En pays aride une deacutemineacuteralisation preacutealable peut simposer
6) Reacutetention de lazote
La quantiteacute dazote total ameneacutee par les effluents de recharge est souvent supeacuteshyrieure agrave la quantiteacute qui peut ecirctre exporteacutee par les cultures Il faut doncsous risque de pollution de la nappe opeacuterer une deacutenitrification dans le sol Ceci impose dapporter agrave la fois des nitrates et du carbone dans un milieu anaeacuterobie
La deacutenitrification maximum est lieacutee agrave la peacuteriode de submersion des bassins ainsi quagrave la quantiteacute des effluents infiltreacutes Ces deux facteurs deacutependent eux-mecircmes des paramegravetres suivants
- capaciteacute deacutechange du sol - pourcentage dammonium eacutechangeable - teneur en azote de 1effluent
bull bull bull bull bull
- 38 -
- taux de diffusion de loxygegravene dans le sol au cours de la dessication des bassins - tempeacuterature
On a constateacute une augmentation exponentielle de leacutelimination de lazote avec une diminution de la charge (G 6230)
En conclusion on peut simplement dire quil est neacutecessaire deffectuer de nomshybreux essais in situ afin de deacuteterminer la peacuteriodiciteacute des submersions-disseacuteca-tions optimales donnant une eacutelimination maximale de lazote total
71 deacutetention du pho-ophoie
Comme dans le cas de lazote le phosphore ameneacute par les eaux de recharge est tregraves supeacuterieur agrave la quantiteacute exportable par la veacutegeacutetation
Le seul meacutecanisme rentrant en jeu dans leacutelimination du phosphore est sa preacutecipishytation
Des eacutetudes ont montreacute que 90 du phosphore peut ecirctre eacutelimineacute apregraves un parcours de 100 m dans le sol Cependant pour un sol contenant peu de cations et ayant un pH acide le phosphore est tregraves mobile il est alors neacutecessaire deffectuer sa preacutecipitation preacutealablement en station avant linfiltration (G 6230)
Lefficaciteacute de la reacutetention du phosphore diminue comme dans le cas de lazote avec laugmentation des doses dinfiltration
8) Exemples) - Compcuiaision deA 4UAterneA de Lechcmge cuitlp-cJ-ette (ptibUi dbullinjection et baAAUiA dinp-AiMatioal
Les tableaux 6 et 7 reacutesument sur deux cas particuliers de recharge artificielle (lune par injection lautre par infiltration dans un bassin) leacutevolution des contaminants par passage de leau dans le sol en fonction de la distance de parcours
TABLEAU 6
Waler Quality of Percofaie at Whlttieacuter Narrows Test BasinmdashConcentration mgl
Conslitutent Constituent That Did Not Changa
Sodium Nraquo Sulate SO Chloride CI PH
Comtitucnts That Increaxd Calcium Ca Magneacutesium Mg Bicarbonate HCOa Nitrate N O T D S Hardneu total (as CaCO)
Comtituentraquo That Decreascd Potalaquoiurn K Ammonium N H Phosphate PO COO
Surface
152 164 126
802
laquo08 199
385 440
1011 234
145 40
54 393
2 f t
120 160 134
769
132 209
369 440
994 411
130 0 060
104
4 f t
142 164 131
787
127 194
336 104
10S0 393
154 0
100 97
6 f t
140 161 130
784
139 179
395 842
108raquo 422
126 0 0 3 0
170
Eft
138 168 126
778
158 301
487 880
1200 520
51 0 02
146
bullMcMcHiiu F C amp MCKEE J E Report of Research on Wastewater Reacuteclamation at Whittier Narreraquoraquo Pr-pand fer Rcioorccj Agency of Califomia State Wtr QC Bd Sacramento Calif (Sep 1965)
(Extrait du Document 6603313)
- 39 -
TABLEAU 7
Yater-Quality Changes al Orange County Coastal Sarrier Project Injection Wellmdashaig1
Constituent
Constituent That Did Nol Changa bull Chtorides
SuUato Magnewura Borna Nitrate Ocor threshold odor numberf Sodiusi
CoiMiituenuThat Increased Calcium Volatilraquo solids Bicarbonate Hardncu total T D S
ConstltuentsThat Cecreased Potassium Organif nitrogen Ammonium nitrogen Carbon dioxido
con Color
bull B U E raquo D C amp VesHEK G M sources Bull 75 (Oct 1971)
f T O N unitraquo
Injection Water
272 430
30 1
OJS 40
251
98 100 213 368
1220
30 1
19 69 5 15
Native Grottnd
Water
12 40
7 01 0 0
35
40 0
185
233
3 0 0 2 0 0
Distance From Injection Wellmdashft
100
293 405
31 1 0J
40 239
156 65
317 517
1330
22 0 134 30 27 13
245
288 445
28 1 OJS
40 243
164 125 293 385
1325
21 11 77
30 25
8
545
261 430
32 08 0 J
40 207
200 170 317 631
1290
9 0 00
10 22 i
0
Rcclaimed Waste Water lot Ground Water Recharge Wtr Fe-
1
(ExtnaLt du Document 6603313)
9) CoacAgravewiLon
Leacutepuration des eaux de recharge par les sols granulaires ayant une tranche non satureacutee est excellente ils permettent une eacutelimination importante des pollutions organiques phosphoreacutees et bacteacuteriologiques ainsi quune diminution de 30 agrave 40 de la pollution azoteacutee (G 7221 Doc Geacutenie Rural Dec 1977 voir page suivante)
La recharge artificielle par des bassins dinfiltration est un moyen deacutepuration des eaux en soi
La recharge artificielle par injection demande des eaux reacutepondant agrave des critegraveres aussi stricts que ceux dune eau potable La recharge par injection demande donc linstallation dune uniteacute de traitement agrave part ce qui peut mettre en balance la rentabiliteacute de lopeacuteration de recharge toute entiegravere
bullbullbullbullbullbull
- 40 -
FIGURE 11
PRESENTATION SCHEMATIQUE DU ROLE EPURATEUR DU SOL
oltra2r g g o n t e g d Wvdy bull-bull z-
amp ^ v
mf-
A S S I M I L A T I O N PAR L A
V E G E T A T I O N
f au -bull Selraquo Mineacuteraux N P K cfc-
gt-$[ FILTRATION Xamp^^^iumlacircdZl Arrecirct elt3 Germes Satfioocna
bull
bull - - bull lt bull ^ Jk y rCOa
- -- )rpoundsjkbull - - v v k - mdash O O
RETENTION
E A U
e t
MATIERES DfSSOUTES
Heoradalicircon des natiegraveres On
(action acs s rT coarr jomvno
DT
P E R C O L A T I O N
o o
O o tgt o I
jStocffaqe Jes Eleacutement fini
(oJaorplion - mSOiulraquoilaafi
e s a V o o c
des ionraquo
Jhort^ort sap bull Jtieumla numifOx
lone de
prospection
racine^
^ 7 M c a t ^ xmP 3faltlaquo
M yccedilou ctltfuirerc
Na+CaV Nps~ Cl~S0f DifmrjenS
Fer
itxtAaAJi du CcedileacuteruLe liiuiaAgrave Nov-Deacutec 7977)
1 bull bull bull
- 41 -
E - CONCLUSIONS GEacuteNEacuteRALES
Dapregraves ce que nous venons de voir un sol ideacuteal pour la mise en oeuvre dune recharge artificielle aurait (F 3469)
1) des taux dinfiltration et de transmission eacuteleveacutes
2) au-dessus de lui un sol sans argile ou autres substances reacuteduisant linfiltrashytion
3) pas dargiles gonflantes ou contractantes qui creacuteent des fissures en seacutechant et permettent ainsi agrave leau de circuler rapidement pendant les premiegraveres phases de la recharge
4) suffisamment dargiles pour pouvoir adsorber les eacuteleacutements traces et les oligoshyeacuteleacutements et pour permettre aux microorganismes du sol de deacutecomposer les eacuteleacuteshyments organiques
5) du carbone pour favoriser une rapide deacutenitrification et pour supporter une popushylation microbienne active combattant les germes pathogegravenes et enfin pour favoshyriser une deacutecomposition rapide des substances organiques introduites
Il est clair que certaines de ces propositions sont contradictoires Une opeacuterashytion de recharge artificielle est donc le reacutesultat dun compromis entre la capashyciteacute dinfiltration du sol et sa capaciteacute deacutepuration
- 43 -
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- CHAPITRE III -
DISPOSITIFS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE
NAPPE SOUTERRAINE
- 49 -
Pour la mise en oeuvre dune alimentation artificielle de nappe souterraine on distingue principalement les dispositifs dinfiltration et les dispositifs dinjection Ces deux types fondamentaux de dispositifs se diffeacuterencient nous allons le voir aussi bien par leur fonctionnement que par leur technologie et leur gestion
A - D I S P O S I T I F S D INFILTRATION
I - CONDITIONS GENERALES DUTILISATION
Les dispositifs dinfiltration sont utiliseacutes pour alimenter les nappes libres ou surmonteacutees dune eacutepaisseur de terrain impermeacuteable assez petite pour que lon puisse la deacutecaper
Il sagit essentiellement de bassins dinfiltration mais aussi de canaux fosseacutes fosses lits de cours deau ameacutenageacutes zones deacutepandage souterrain puits filshytrants
Ce sont en geacuteneacuteral des dispositifs de surface exception faite pour les disposishytifs deacutepandage souterrain par reacuteseau de drains
II - PRINCIPE GENERAL DE FONCTIONNEMENT CAS DUN BASSIN
1 ) fLoceA^uA cjomplampt de X infLLugravebiatLon provoqueacutee (F 2028)
Placcedilons nous dans le cas dun bassin dinfiltration que lon remplit
Lavanceacutee du front humide peut ecirctre deacutecomposeacutee en trois phases comme le montre la figure 1
FIGURE 1
SCHEMA DES TROIS PHASES DE LINFILTRATION PROVOQUEE
(poundxtLltzugravet du document 2028 )
- 50 -
1egravere phase avanceacutee du front humide vers la nappe
2egraveme phase eacutecoulement mixte (verticalement en milieu non satureacute horizontaleshyment en milieu satureacute)
3egraveme phase eacutecoulement en milieu satureacute aussi bien verticalement que horizonshytalement
2) AppaKJjtLon dune couche co-bnaiante agrave ta AwifLace du -ocircot pendant la jubmesiAton
Mis agrave part le cas ougrave lon utilise une eau tregraves pure et neutre vis-agrave-vis des consshytituants chimiques et biologiques du sol lexistence dans leau de recharge de toutes sortes dimpureteacutes entraicircne au contact de leau avec le sol des reacuteactions dorigine physique chimique et biologique
Le reacutesultat de ces diffeacuterentes reacuteactions est lapparition dune couche colmatante qui se comporte vis-agrave-vis de linfiltration comme une couche peu permeacuteable (parshytie C sur la figure 2)
FIGURE 2
EVOLUTION DE LINFILTRATION DANS UN BASSIN EN CAS DE SUBMERSION
PROLONGEE AVEC DES EAUX PEU COLMATANTES
Q (mj)
09-
0 8
07-
n fi_
n ccedil U 3
UJ 0
a
1
a
b
c
c
b
c
N d
2 3 4 5 6
= gonflement des colloiumldes du sol
= dissolut ion des bulles d a i r
= formation du voile bacteacuterien
1 = asphyxie du fond du bassin
i
mois
(Extrait du Document Ccedil 5920)
51 -
Si lon se place dans le cas ougrave la profondeur de laquifegravere ainsi que sa trans-missiviteacute sont suffisantes cest alors leacutecoulement mixte (phase ndeg2 dans le scheacutema preacuteceacutedent) qui constitue le reacutegime permanent deacutecoulement des eaux sous le bassin
Cest donc lexistence du pheacutenomegravene de colmatage du fond du bassin qui permet agrave leacutecoulement vertical en milieu non satureacute de se poursuivre
Nous deacutetaillerons le processus de colmatage plus loin On peut cependant deacutejagrave noter en observant- la figure 2 que le colmatage eacutevolue avec le temps et peut devenir intoleacuterable vis-agrave-vis du taux dinfiltration rechercheacute une vidange du bassin et une reacutenovation du sol constituant son fond simposent alors
La figure 3 donne une scheacutematisation de leacutecoulement de leau dans le sol avec existence dune couche colmatante agrave la surface
FIGURE 3
~~L
Eau
Colmatage ( 2 agrave 3 c m )
h = 1 m eacutepaisseur deau
t (succion)
4
S
JI7777777T777T77777m77777r
eacutecoulement vertical en milieu sature
eacutecoulement vprtica en milieu I non sature
eacutecoulement horizontal en milieu
satureacute (nappe)
IExtnaJjt du Document Ccedil 7220)
bull bull laquo bull
52 -
III - LES DISPOSITIFS DINFILTRATION
1 ) LeA ba^4inA dirLfJJjtAatiorL
a) Principe il peut sagir dune excavation faite dans le sol et pouvant avoir des origines diverses (anciennes carriegraveres par exemple) ou bien dun ouvrage de geacutenie civil comportant la construction de berges Le bassin ainsi formeacute reccediloit une certaine quantiteacute deau qui sous leffet de la charge hydraulique va peacuteneacuteshytrer dans le sol
La figure 4 donne un scheacutema densemble dune installation utilisant des bassins d infiltration
FIGURE 4
Ci) LoVe pump
( 2 ) Flocculanl-injection sysK
(3) Settling basi
Ccedil ) Clear-wafer pickup
(5) Sprecding basins
I d e a l i z e d S p r e a c s n g -Bas in I n s t a l l a t i o n W i t h V a t e r - icirc n i a k e Syste
(Lake Pump and C i e a r - W a t s r P ickup ]
F l o c c u l a n t - l n j e c t i o n System and Se t t l i ng Ba$ucircraquos
ms
(Extrait du Document Ccedil 5191 ) m bull bull bull bull bull
- 53 -
b) Forme dimensions des bassins la forme des bassins peut ecirctre quelconque Cepen-dacircnt_locircrsqueuml-T1l)7riJtrrrse~~plusieurs bassins on cherchera un encombrement au sol minimum
Le nombre de bassins deacutepend de la gestion de ceux-ci nous aborderons ce point plus loin
Dans la reacutealisation dun bassin dinfiltration ou plus geacuteneacuteralement dun disshypositif dinfiltration une contrainte importante est la distance entre le sol et le niveau de la nappe On estime quune distance de 3 agrave 5 m est un minimum pour assurer la bonne marche dun bassin
c) Construction dun bassin la construction dun bassin ne peut se faire que sur deumll-~teumlrracircins reTacirctfvement plats Sa mise en oeuvre peut se faire agrave laide dun bulldozer ou par des moyens plus simples Toutefois en cas dutilisation denshygins lourds il faudra prendre garde agrave ce que leurs passages successifs nentraicircshynent pas un tassement excessif du sol qui se traduirait par une reacuteduction signishyficative du taux dinfiltration
Les berges des bassins doivent ecirctre rendues impermeacuteables par beacutetonnage ou deacutepocirct de seacutediments tregraves fins ceci afin deacuteviter toute infiltration horizontale La pente recommandeacutee pour les berges dun bassin est de 2 pour 1 on limite ainsi leacuterosion due aux mouvements de leau dans le bassin Enfin pour faciliter la vidange du bassin on procegravede agrave la creacuteation dun point bas
d) Ameneacutee de leau lameneacutee de leau dans le bassin peut se faire par graviteacute ou par pompage Ces dispositifs sont en geacuteneacuteral aussi des dispositifs aeacuterateurs en favorisant les conditions aeacuterobies dans le bassin on permet une eacutepuration importante des eaux dans celui-ci
Cette aeacuteration se fait souvent agrave laide dune ou plusieurs cascades (figure 5)
FIGURE 5
lExiAcdA du Document t 2028)
e) Revecirctement du fond le revecirctement du fond peut ecirctre varieacute ainsi on distingue les bassins agrave fond nu agrave veacutegeacutetation agrave sable
bull raquo bull raquo raquo bull
- 54 -
Bassins agrave fond nu leur mise en oeuvre est simple car ils sont utiliseacutes tels quels Cependant ils sont soumis agrave un colmatage rapide Pour diminuer limporshytance de ce colmatage et pour assurer lentretien on peut utiliser divers proceacuteshydeacutes simples tels que le labourage ou leacutepandage de paille de bleacute (Confeacuterence AFEE Orleacuteans 1970) La lame deau dans ces bassins doit ecirctre de quelques deacutecimegravetres
Bassins agrave veacutegeacutetation leffet de la veacutegeacutetation est multiple (G 6230) - permeacuteashybiliteacute suppleacutementaire due aux racines protection du soi contre les gouttes deau lors des peacuteriodes pluvieuses exportation deacuteleacutements mineacuteraux si toutefois la veacutegeacutetation est reacutecolteacutee (5 environ) Par ailleurs elle favorise la deacutenitrifi-cation Cependant la preacutesence de veacutegeacutetation dans le bassin preacutesente certains inconveacutenients niveau assez faible deffluent dans le bassin (au printemps et en eacuteteacute notamment quelques centimegravetres seulement) assegravechement peacuteriodique du bassin pour permettre la reacutecolte
Malgreacute tous ces inconveacutenients de nombreuses eacutetudes ont montreacute linteacuterecirct de la veacutegeacutetation dans un bassin Le bermuda-grass geacuteant le riz et le souclan-grass paraissent bien sadapter agrave ces conditions de vie (G 6230 F 275)
Bassins agrave sable (Confeacuterence AFEE Orleacuteans 1970) Le fond du bassin est alors tapisseacute dune couche de sable rapporteacutee Le diamegravetre efficace du sable est en geacuteneacuteral compris entre 02 et 03 mm Cette couche sert de support meacutecanique et biochimique agrave leacutepuration des eaux Son eacutepaisseur doit ecirctre de lordre de 50 cm
Le sable agissant comme un filtre subit un colmatage progressif et demandedonc un entretien peacuteriodique apregraves vidange du bassin on procegravede agrave un remaniement du sable par diffeacuterents moyens allant du simple grattage agrave lexplosif ou bien on procegravede agrave un lavage du sable apregraves ramassage
Leacutepaisseur de la lame deau dans un tel bassin peut varier de quelques deacutecimegravetres agrave plusieurs megravetres
f) Taux dinfiltration dune maniegravere geacuteneacuterale on peut dire quil est impreacutevisible et que lon doit proceacuteder agrave des essais On dispose de deux types de meacutethodes pour ces essais (G 51341)
essais sur toute la zone deacutepandage cest cette meacutethode qui donne les reacutesultats les plus sucircrs mais sa mise en oeuvre neacutecessite des dispositions coucircteuses transport de leau acquisition des terrains
essais sur des mares deacutepandage cette meacutethode impose pour ecirctre fiable des essais de longue dureacutee ainsi que la connaissance des renseignements techniques tels que la geacuteologie du sous-sol la profondeur de la nappe etc
En geacuteneacuteral les taux dinfiltration se situent au-dessus de 015 - 030 m par jour (G 5191)
Le tableau 1 page suivante donne agrave titre dexemple la valeur des taux dinfilshytration de bassins reacutealiseacutes aux USA
NB du fait du colmatage le taux dinfiltration eacutevolue avec le temps pendant la submersion Il convient donc de parler de taux dinfiltration moyen
bullbullbullbullbullbull
- 55 -
TABLEAU 1
REPRESENTATIVE SPREADING BASIN RECHARGE RATES
Location
Sauta Cmz River-Ariz Los Angeles County Calif i Madera Colif San Gabriel River Calif Santa Ans River Calif Santa Clara Valley Calif Tulare County Colif Ventura County Calif Des Moines Iova NewtoD Mass East Orange N J Princeton N J Long Island N Y Richland TVash
Rateftday T
1 11-38 22-62 10-41 19-54 lS-96 14-73 04 12-1S i 15 l 43 04 | 01 31 77
(SxtAaJjt du Document t 275)
Suivant la nature du revecirctement du fond le taux dinfiltration est variable Ainsi (F 2028)
- pour les bassins nus 030 agrave 1 m par jour - pour les bassins agrave veacutegeacutetation 020 agrave 060 m par jour - pour les bassins agrave sable 2 agrave 5 m par jour
Des eacutetudes reacutecentes ont montreacute que dans le choix du revecirctement la veacutegeacutetation et le sable donnent les meilleurs reacutesultats ( G 6230)
g) Dispositifs de reprise des eaux trois dispositifs sont utiliseacutes pour reacutecupeacuterer les eaux apregraves leur infiltration dans la couche non satureacutee du terrain et leur transfert dans laquifegravere
les puits de pompage classiques
les drains placeacutes dans laquifegravere lui-mecircme
les exutoires naturels tels que les sources
Ces trois dispositifs sont repreacutesenteacutes sur la figure 5 bis
bullbullbullbullraquo
- 56 -
FIGURE 5 BIS
COLLECTION OF RENOVATED WATER FROM RAPID-INFILTRATION SYSTEMS WITH
WELLS (TOP) DRAINS (CENTER) OR VIA NATURAL SEEPAGE
INTO STREAMS (BOTTOM)
PUMPEO WELL - 0 8 3 WEU
IMPERMEABLE
bull- ygru ffi -
7 7 STREAM
rff
IMPERMEABLE v ^ v
(poundxampLltzugravet du Document Ccedil 62121
- 57 -
2) LeA poundcM^eacute4 XampA canaux leA jampM-ae-d
Ces dispositifs sont assez semblables aux bassins Neacuteanmoins on peut faire les remarques suivantes
- contrairement aux bassins sces dispositifs utilisent linfiltration horizontale agrave travers les berges Celles-ci sont en geacuteneacuteral tregraves releveacutees
- les fosseacutes de largeur plus reacuteduite (1 agrave 4 m) que les bassins sadaptent mieux aux variations de relief du terrain car ils peuvent eacutepouser sans difficulteacute les courbes de niveau
- les fosses sont caracteacuteriseacutees par une profondeur importante vis-agrave-vis de ses autres dimensions La charge hydraulique peut y ecirctre importante (plusieurs megravetres) Leur utilisation est particuliegraverement inteacuteressante pour linfiltration deaux brutes le fond et les bords jouant respectivement le rocircle de plage de seacutedimentation et de filtration
3) LAgraveJLA do AxvX0Ae ameacutenageai
a) Ppoundi|2poundiPpound le principe de ce dispositif est essentiellement damplifier artifishyciellement linfiltration naturelle des eaux de riviegraveres dans les terrains allushyvionnaires sous-jacents Pour cela on peut
soit augmenter la surface de contact entre leau et le sol cest le cas dun ameacutenagement dun lit mineur en chocircmage ou de leacutepandage des crues
soit augmenter la charge hydraulique en diffeacuterentes zones du lit cest le cas avec la construction de diguettes
soit les deux cestle cas avec la reacutealisation dune retenue
b) Les ameacutenagements (G 7220)
ameacutenagement dun lit mineur en chocircmage en dehors des peacuteriodes de crue par creuseshyment au bulldozer par exemple (figure 6)
eacutepandage des crues cette meacutethode ne peut ecirctre mise en oeuvre que dans des reacutegions peu habiteacutees Sa reacutealisation ne demande pas de moyens eacutelaboreacutes ni de main doeuvre qualifieacutee (figure 7)
construction de diguettes (G 7220) construites en travers du courant les diguettes permettent laugmentation de la charge hydraulique agrave lamont de celles-ci (figure 8)
bull bull bull bull bull
FIGURE 6
- 58 -
FIGURE 7
FIGURE 8
(poundxtnaAcircJA du Document Ccedil 72201
- 59 -
La hauteur des diguettes est de lordre de 150 m Pour ecirctre eacuteconomiques les diguettes doivent ecirctre reacutealiseacutees avec des mateacuteriaux locaux et des moyens simples
La figure 9 donne une coupe dune diguette
FIGURE 9
SEDIMENTS FINS PRE-DECANTES
TOUT-VENANT A OOMINANCE SABLEUSE
GALETS ET GRAVIERS
lSxiMalA du Document Ccedil 7220)
c) Construction dune retenue sa mise en oeuvre est coucircteuse car elle neacutecessite des eacutetudes eacutelaboreacutees ainsi que des moyens lourds
Remarque la construction de diguettes ou de barrages ne doit pas aggraver les crues ou bien deacutevier le fleuve de son lit naturel
U) poundpandage 4oupoundeAAain pan ieacuteAeau de diaisvocirc
Le principe de ce dispositif reste le mecircme que celui dun bassin mais la plage dinfiltration est alors constitueacutee par un drain permeacuteable enterreacute dans la partie supeacuterieure du sol
La figure 10 page suivante donne deux exemples de drains fonctionnant en disposhysitifs dinfiltration
Lavantage majeur de ce proceacutedeacute sur les bassins dinfiltration est de laisser les terrains libres en surface pour une autre utilisation (terrain de sports par exemple)
Le principal deacutefaut de ce proceacutedeacute est decirctre un dispositif souterrain donc decirctre deacutelicat agrave entretenir
bull bull bull
- 60 -
FIGURE 10
(Cxt^œU du Document 6608781 )
La figure 11 page suivante donne le plan dune reacutealisation dinfiltration par drains
5) PuLts) fJJjUiant
Le puitsfiltrant se diffeacuterencie du puits deau par le fait quil natteint pas la nappe Cest un proceacutedeacute assez peu utiliseacute
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINFILTRATION
Le colmatage progressif du fond dun bassin par exemple se traduit comme nous lavons vu par une reacuteduction du taux dinfiltration
Le pheacutenomegravene de colmatage reacutesulte de la combinaison de deux meacutecanismes
- dune part deacutesorganisation de la porositeacute du sol
- dautre part bouchage des pores
bull bullbullbullbullbull
- 61 -
FIGURE 11
bullrO bullmdash bull - v - gt
5icirc4s-SIcirciumlSIcirc
PJan geacuteneacuteral deraquo installations de recircalimentation agravea la nappa souterrains agrave Vejsy Construction existante A digue B usin9 hydraulique ilouvellss construction l_ prisa deau i avec creacutepine laquo Hydromat raquo autonettoyante 2 conduitraquo 7 0 0 mm pour leau bruts 3 station de pompagraquo et de traitement dej bullaux 4 conduite de rejet agrave TArva 5 conduite 30O mm pour 1er eaux traiteacutees 6 aire dinfiltration dans le sol au moyen de tuyaux perforeacutes
1 ) CoAnatage pan deacute^origanAgravejiation de Xa pon-O^Lteacute du -OcircOJ
Cest le reacutesultat de divers meacutecanismes eacutelectrochimiques
- destruction des agreacutegats par un excegraves dions dispersant les argiles ou bien solu-bilisation du ciment liant ceux-ci en milieu reacuteducteur
- gonflement important des argiles
2) Co-ugravenatage pan bouchage deA posiez du AOX
Les origines de cette diminution de la porositeacute intrinsegraveque peuvent ecirctre diverses (physique chimique biologique) ou encore ecirctre dues agrave la preacutesence dalgues
bull bullbullbullbullbull
- 62 -
a) Colmatage dorigine physique le fond du bassin agit vis-agrave-vis des matiegraveres en sucircspeumlnsiuml8n~TM7Euml7s7 comme un filtre Limportance du colmatage dorigine physique est donc fonction de la concentration en MES des effluents (figure 12)
FIGURE 12
INFILTRATION SUR COLONNES DE SABLE - EVOLUTION DU COLMATAGE POUR
DIFFERENTES CHARGES EN MATIERES EN SUSPENSION
10 11 II
(CxiAaJJ du Document h 2028)
b) Colmatage dorigine chimique il est le reacutesultat de la preacutecipitation des sels contenus dans leffluent au contact de certains constituants du sol
c) Colmatage dorigine biologique le meacutecanisme exact du colmatage biologique nest pas entiegraverement connu mais on sait que le rocircle des bacteacuteries y est tregraves imporshytant (G 51341) Ainsi le deacuteveloppement des bacteacuteries et la production de proshyduits reacutesultant de leur meacutetabolisme peuvent entraicircner un colmatage par obstrucshytion des pores du sol
d) Colmatage par les algues la preacutesence deacuteleacutements nutritifs tels que le phosshyphore dans les eaux combineacutee avec un eacuteclairage suffisant permet si toutefois la tempeacuterature est assez eacuteleveacutee le deacuteveloppement des algues dans le bassin Laccumulation de celles-ci peut conduire au colmatage de la plage dinfiltration comme le montre la figure 13
bullbullbullbullbullbull
- 63 -
FIGURE 13
EFFECT OF OPEN RECHARGE ON RECHARGE RATE
dork recharge (no woter llaquovlaquol)
j
open recharge (50cm water levai) j
i
1 -j
O -j 1 I I 1 1 ~X 1 1 1mdash 1 p I
J F M A M J J A 5 0 N D
(CxtnaU du Docimervt 6610709)
La preacutesence dalgues dans un bassin apporte les avantages suivants
- les feutrages des algues favorisant la filtration de leau et la coagulation des particules en suspension
- la croissance algale preacutelegraveve des eacuteleacutements nutritifs dans le milieu et peut eacutegashylement concentrer dans la cellule veacutegeacutetale des substances nocives et en particushylier les meacutetaux lourds
Mais ces algues preacutesentent les inconveacutenients suivants
- le deacutegagement dodeurs deacutesagreacuteables
- la reacuteduction de la permeacuteabiliteacute des bassins par deacuteveloppement dun tapis dense agrave la surface du sol
En geacuteneacuteral le bilan global des actions dues agrave la preacutesence dalgues est nul ou neacutegatif
En conclusion on peut donc dire que le rocircle des algues est complexe Aussi chaque cas eacutetudieacute sera un cas particulier (6617223)
bulla
E
14 i 13
12
11
10
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6
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4 bull
3
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star to f ctgal growthmdashj
start of woter Isvol -i t I
I
I I I I L
I l_ - t
I
ltSgt
bull bull raquo bull bull bull
- 64 -
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE - GESTION DES DISPOSITIFS DINFILTRATION
1) Meacutethodes permettant de AeacuteduAgraveJie -Le cotmatage
a) Colmatage_par_les M E S _ on peut le reacuteduire par diffeacuterentes meacutethodes
- deacutecantation de leffluent ou filtration agrave travers un massif de graviers
- creacuteation dune couverture veacutegeacutetale dans le fond du bassin
- addition de matiegraveres organiques ou de produits chimiques dans la couche supeacuteshyrieure du- sol
b) Colmatage biol_ogique on peut le reacuteduire principalement par une javellisation de leffluent Mais ceci a linconveacutenient de supprimer leacutepuration biologique dans le bassin lui-mecircme
c) Colmatage par les algues le controcircle du deacuteveloppement des algues peut se faire
- par lemploi dalgicides mais avec un certain danger pour la qualiteacute future des eaux
- par une gestion approprieacutee des bassins
2) CcedileAtLon de dLipoj-LtLfLi dinp-AgravetsicutLon
Comme nous venons de le voir on ne peut et on ne veut pas annihiler complegravetement le pheacutenomegravene de colmatage En effet la toleacuterance dun certain colmatage est essentielle pour preacuteserver un eacutecoulement en milieu non satureacute sous le bassin Cet eacutecoulement reacutepeacutetons-le joue un rocircle deacuteterminant dans leacutepuration des eaux de recharge par le sol Le problegraveme est que le colmatage est un pheacutenomegravene qui samplifie avec le temps jusquagrave devenir inadmissible Il faut donc que les peacuteriodes dinfiltration alternent avec des peacuteriodes de dessegravechement afin de pouvoir dune part aeacuterer le sol et ainsi permettre agrave la vie microbienne dans le sol de se reconstituer et dautre part eacuteliminer les deacutepocircts de matiegraveres en suspension
Le dessegravechement des bassins permet une reacutecupeacuteration totale de la capaciteacute dinshyfiltration comme le montre la figure 14
Le problegraveme de gestion des systegravemes dinfiltration se reacutesume donc agrave la deacuteterminashytion du rythme dalternance entre les peacuteriodes de submersion et les peacuteriodes de seacutechage et dentretien pour que le rendement de linstallation soit optimum
La peacuteriode de submersion est deacutefinie par lapparition dun colmatage inacceptable
La dureacutee du seacutechage est fonction du climat et de la saison (cf figure 14)
copy bull raquo bull bull bull
- 65 -
FIGURE 14
AMENAGEMENT DE PHOENIX
EVOLUTION DE LA CAPACITE DINFILTRATION EN FONCTION DU COLMATAGE ET TAUX
DE RECUPERATION AU COURS DES PERIODES DE CHOMAGE DES BASSINS
degh de reacutecupeacuteration de la capaciteacute dinfiltration
40
Nombre de Jours
(Extrait du Document Ccedil 5920)
Examinons divers cas
a) Cas des bassins la peacuteriode dinfiltration doit ecirctre en principe de moitieacute par rapport agrave la peacuteriode de seacutechage
La figure 15 donne un exemple du fonctionnement dans le temps dun bassin
bullbullbullbullbull
- 66 -
FIGURE 15
EXAMPLE OF VARIATION OF INFILTRATION RATE WITH TIME
sect 30
rz
o
1 10
0
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^ V
bull i i t 1 l 50
1 Drying period
i t l 1 II l l 100
Titns (days)
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i f i 150
1 i 200
I
j
|
i
ltxtnaijt du Document F 3918)
Dans le cas ougrave lon veut un fonctionnement en continu de linstallation il est donc neacutecessaire de preacutevoir la construction de trois bassins au moins (en geacuteneacuteral plus de trois dans les reacutegions agrave climat humide ou tempeacutereacute) Le fonctionnement de ces bassins se fait alors en deacutephasage
b) Cas des ameacutenagements en lit de riviegravere la peacuteriode de submersion est alors conshyditionneacutee par le reacutegime deacutecoulement du fleuve
B - D I S P O S I T I F S D I N J E C T I O N
Il sagit principalement des puits dinjection
CONDITIONS GENERALES DE FONCTIONNEMENT
Les dispositifs dinjection sont utiliseacutes lagrave ougrave les dispositifs dinfiltration sont impossibles ou difficiles agrave mettre en oeuvre
cas ougrave la nappe phreacuteatique est captive (F 3918) existence dune couche dargile entre le sol et le niveau de la nappe (F 3918) cas ougrave le sol est alcalin (F 3969) existence de terrains en couches superposeacutees seacutedimentaires ou alluviaux ayant
bull bullbullbullbullbull
- 67 -
une conductiviteacute hydraulique horizontale beaucoup plus eacuteleveacutee que la conductiviteacute verticale (G 51341)
- neacutecessiteacute dun encombrement reacuteduit
El _ PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES PUITS DINJECTION
Comme nous lavons vu plus haut un puits dinjection est un forage plongeant dans la nappe Son principe est donc tout agrave fait semblable en premiegravere approxishymation agrave celui dun puits de pompage fonctionnant en sens inverse
Enfin contrairement au cas des dispositifs dinfiltration le colmatage mecircme leacuteger na aucune fonction eacutepuratrice dans le cas dun puits dinjection Il devra donc ecirctre eacuteviteacute agrave tout prix
II - LES PUITS DINJECTION
1) CorvitnucJuon
Dans leur construction les puits dinjection sont des forages classiques
La figure 16 donne le scheacutema dune installation complegravete dinjection FIGURE 16
(euroxtnc-ut du Document Ccedil 5191 ) bull bull bull bull bull bull
68 -
La figure 17 montre sur un exemple la coupe dun puits dinjection
FIGURE 17
PUITS DINJECTION DE LA VALLEE DE LA DURANCE
Arriveacutes deau provenant du bassin ite decirccantutioci
bull~X_ Buses ccediljOacircO non iointivas
FI Sable oM F^ Gravierraquo fe^-Wraquo-mdash
iumlMM Sraquo 203 - j -
Wf
bulllaquolaquobullraquo | p -
bullT 3350
te2 ^ bull bull bull V -
rampt
Niveau de la nappe
lExtnaAJi du Document F 2028)
Pour les puits dinjection il nexiste pas de dessin optimum mais certaines techniques de construction donnent manifestement de meilleurs reacutesultats que dautres Toute technique de construction qui reacuteduit la permeacuteabiliteacute du terrain comme cela est le cas avec linvasion des terrains entourant les puits par les boues de forage ou bien avec leffondrement des particules fines dans le puits peut conduire agrave une perte deacutefinitive de permeacuteabiliteacute (G 5191)
Lenvahissement du puits par des particules fines peut ecirctre contrecarreacute par la constitution autour du trou de forage dun eacutecran de graviers suffisamment petits pour empecirccher la migration des fines particules et assez gros pour ne pas gecircner leacutecoulement La figure 18 donne une coupe de cet eacutecran
Enfin la circulation de leau dans le puits dinjection doit ecirctre eacutetudieacutee pour ne produire ni eacuterosion ni effondrement des terrains qui pourrait se traduire par un colmatage du puits par les mateacuteriaux fins
bull bull bull bull bull bull
- 69 -
FIGURE- 18
FUNCTION OF A GRAVEL PACK IN RETARDING THE MIGRATION
OF FINE SAND TO A WELL SCREEN
(Sxtnalt du Document Ccedil 5191 )
2) Ameneacutee de leau darv4 le puAgraveJbs
Lintroduction de leau de recharge dans laquifeumlre peut se faire sous la presshysion atmospheacuterique ou sous une pression plus eacuteleveacutee
Contrairement au cas des dispositifs dinfiltration lair contenu dans leau doit ecirctre eacutelimineacute au maximum En effet lentraicircnement de bulles dair ou de gaz dissous joue un rocircle capital vis-agrave-vis du colmatage Certaines preacutecautions sont agrave prendre nous les examinerons plus loin
3) Taux dinfection
La preacutevision du taux dinjection peut se faire agrave partir dessais de pompage Cependant diffeacuterents facteurs rendent souvent peu fiables les extrapolations agrave partir de ces essais En effet la diffeacuterence entre une injection et un pompage ne se limite pas agrave un changement de sens du flux deau des problegravemes lieacutes agrave la preacutesence de MES dair de substances chimiques et organiques interviennent Cest pourquoi les deacutebits dinjection sont toujours plus faibles que les deacutebits du pompage (F 275)
Une autre meacutethode de preacutevision est lutilisation dune loi statistique donneacutee par la figure 19
bull bull bull bull bull bull
- 70 -
FIGURE 19
F O R A Q E S
DEacuteBIT INJpoundCTacirc MOTIN
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H x TTx P X P
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(ExtgtiaJjt du Document 6600637)
Le tableau 2 donne agrave titre dexemple la valeur du taux dinjection obtenue pour diffeacuterentes reacutealisations au USA
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINJECTION
Le colmatage des puits dinjection a trois origines principales (F 2028)
- preacutesence de gaz dissous dair et de particules en suspension dans les eaux dinshyjection
- reacuteactions entre les eaux dinjection et les eaux du gisement
- reacuteactions entre les eaux dinjection et certains constituants du sol bull bull bull bull bull t
- 71 -
TABLEAU 2
AVERAGE WELL RECHARGE RATES
Location
Fresno Caliicirc Los Angeles Calif Manhattan Beach Calif Orange Cove Calif San Fernando Valley Calif Tulare County Calif Orlando Fia Mud Lake Idaho Jackson County Mich Newark N J Long Island N Y El Paso Texas Williarosbtirg Va
Rate cfs 1
02-09 12 1 04-10 1 07-09 03 | 012 02-21 02-10 01 06 02-22 23 03
(
(ExtnaLt du Document F 275)
Les processus de colmatage
Comme dans le cas des dispositifs dinfiltration les processus du colmatage sont dordre physique chimique ou biologique
1 ) TioceAsiuA meacutecaniques
- deacutepocirct des MES qui forme un eacutecran impermeacuteable
- entraicircnement dair et libeacuteration des gaz dissous Les bulles de gaz ainsi formeacutees peacutenegravetrent dans laquifegravere et en obstruent les pores ceci entraicircne une reacuteduction de la permeacuteabiliteacute Par ailleurs un autre pheacutenomegravene lieacute agrave la preacutesence dair dans les eaux dinjection est agrave craindre il sagit de la formation de poches de gaz sous pression qui par deacutetente lors de larrecirct de linjection peut entraicircner la destruction complegravete de louvrage La fig 20 illustre ce dernier pheacutenomegravene sur un exemple
2) VsioceAALLA chAgraventlque
- dispersion et gonflement des a rg i l e s
- preacutec ip i ta t ion de se ls meacutetalliques ou a lca l ino- ter reux
3) ioceAMA bLoioglqaeA
- pro l i feacutera t ion des bac teacuter ies
- production par l a c t i v i t eacute microbienne de substances chimiques colmatantes
FIGURE 20
PHENOMENE DENTRAINEMENT DAIR AU COURS DE LINJECTION DANS LES DOLOMIES
ET CALCAIRES KARSTIQUES DbullISRAEumlL
(poundxampiaLpound du Document h 2028)
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE ET GESTION DES DISPOSITIFS DINJECTION
1 ) Meacutethodesi pousi la idducjtLon du colmatage
a) Cas des MES la concentration en MES des eaux dinjection peut ecirctre reacuteduite par un traitement preacutealable comme nous lavons vu dans la premiegravere partie de ce travail
k) pound^_Eumlpound_i ficirciiumlL es Iz dissous un traitement preacutealable permet une deacutesaeacuteration de leau dinjection Par ailleurs pour eacuteviter lentraicircnement dair on peut prendre les preacutecautions suivantes
le tube dameneacutee deau doit toujours ecirctre noyeacute Aussi lintroduction en chute libre est agrave exclure
la construction du puits doit ecirctre telle que tous ces eacuteleacutements soient agrave une pression supeacuterieure agrave la pression atmospheacuterique On eacutevite ainsi tout pheacutenomegravene de succion le long du puits dinjection Ce problegraveme peut ecirctre reacutesolu en utilishysant en pied de forage une valve antisuccion La figure 21 donne la coupe dun tel dispositif
- 73 -
FIGURE 2i
FOOT VALVE USED FOR CONTROLLING RATES OF RECHARGE
THROUGH AN INJECTION UELL
bullRECHARGE PIPE
DISCHARGE SLOTS
bullPISTON
-CYUNDER
-COMPRESSION SPRING
bullSPRING END DISC
SPRING TENSION SPACER
^SPRING RETAINER END PLUG
LxtnaU- du Document Ccedil 5191 )
les deacutebits doivent ecirctre limiteacutes ce controcircle peut se faire en utilisant des tubages ayant un faible diamegravetre ou encore ayant une rugositeacute suffisante
La figure 22 donne
dune part leacutevolution des deacutebits dinjection avec le diamegravetre du tubage
dautre part leacutevolution de ces deacutebits avec la rugositeacute du tubage
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FIGURE 22
GRAPH OF FLOW RATES IN SMALL PIPES WITH UNIT HEAD LOSS
PER UNIT LENGTH OF PIPE
INS1DE DIAMeacuteTER OF PIPE IN MllUMETRES 20 40 60 80 J _1 L
2 3 IHS1DE DIAUETEacuteR OF PIPE IN INCHES
(CxtnaLt du Document 6607^39)
c) c3pound_du_colmatage_chimique pour reacuteduire le colmatage chimique lors de linjecshytion on peut suivant le cas
effectuer une deacutemineacuteralisation partielle ou complegravete lors dun traitement preacuteashylable
diluer les eaux dinjection avec une eau neutre vis-agrave-vis du gisement
^ poundpound_^_pound2imaicirclpound_BE_^es bacteacuteries une chloration des eaux dinjection permet en geacuteneacuteral de reacuteduire iumleumlffeumlt_deumls bacteacuteries
bull bull bull bull bull bull
- 75 -
2) CcedileAtLon dltiA puLtt dijyectLon
Comme dans le cas des dispositifs dinfiltration il apparait lors dune recharshyge artificielle de nappe par injection un colmatage progressif Lorsque celui-ci a atteint une valeur inadmissible on doit proceacuteder agrave un deacutecolmatage
La figure 23 montre leacutevolution du taux dinjection avec le temps ainsi que la reacutenovation de ce taux apregraves deacutecolmatage
FIGURE 23
INJECTION RATE VERSUS TIME FOR SHAFT
12
sectraquo o laquo_gt UJ ta 10
T 1 1 1 r~- r
Racharga ahoft
T_
16 24 32 40 48 TIME - DAYS
56 _1_ 64
MlxtnaUL du Document 6607790)
La freacutequence des deacutecolmatages est extrecircmement variable suivant les installations
Les proceacutedeacutes de deacutecolmatage les plus employeacutes sont le pistomage et le repompage dans ce dernier cas la pompe de nettoyage est geacuteneacuteralement laisseacutee agrave demeure dans louvrage (6600637) En effet le deacutemontage de la pompe est coucircteux et deacutelicat Toutefois il faut noter que la preacutesence de la pompe induit une reacutesisshytance hydraulique dans le circuit qui peut reacuteduire dun tiers la capaciteacute deacutecoushylement (G 51341)
La figure 24 donne les deacutetails dun puits dinjection ougrave le systegraveme de nettoyage est inteacutegreacute agrave lensemble de linstallation
- 76 -
FIGURE 24
SCHEMATIC OF INJECTION - WELL COMPLEX
EXTERIOR VIEW OF INJECTION-WELL COMPLEX (from Cohen and Durfor 1956 P D254)
18-ln-diamstelt ffbergtajs injection casing
Dopth below land surface In fost
36-in-diametraquor dritl hotraquo
3-ln-diamater liberglass treacutemie pipe
1 9 2
4-in-diumlamete annuiumlar-space observation wall casing
5-in-X62-f t- _ long scainlesJ Steel annular-space observa-tion-wall scroen
TO-ft-long statn less-steel sand traps
4-In-diamraquoter fibargtass injection pipraquo
1-in-diamraquoter fiberglass pressure-measuring pipraquo
3-in-diemeter fibargtass tromio pipraquo
Cernant grout
2-ft-thick layer of fine sand
16-iumln-X62-fr-long staintess-steel injection screen
Filtsr pack
Ceacutement grout
PLAN VIEW OF INJECTION-WELL COMPLEX
3-in-diameter treacutemie pipe 6-in-diameter opening
18-in-aiameter casing
6-in-diameter pump column
Q 4-in-diameter annular-space
well 4-in-diameter
instrurnent-
192 - f t - deep -^ ) Q-3-in-diameter injection pipe treacutemie pipe
WELL-HEAD FFATURES LOOKING NORTHEAST
50-hp redevelopment-pump motor
Support grate
6-in-diameter pump column-
Main casing access hole
4-iumln-diameter annular-space well
3-jn-diameter -treacutemie pipe
18-in-diameter 53 fiberglass casing^ 5
floor
A-in-diameter instrument-access pipe
Redevelopment lioe
diameter treacutemie pipe
4-in-diameter shaljow-
lnjectiocirc~npipe
4-in-diameter deep-injection pipe
(ExtsiaLt du Document Ccedil 1787b)
- 77 -
Le reacutesultat du deacutecolmatage des puits est en geacuteneacuteral une reacutecupeacuteration quasi-complegravete de la capaciteacute dinjection initiale Mais on peut dire dune maniegravere geacuteneacuterale que les ouvrages dinjection sont dune gestion deacutelicate et que leur dureacutee de vie est impreacutevisible mais de toute faccedilon infeacuterieure agrave celle des disposhysitifs dinfiltration
- 79 -
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- CHAPITRE IV -
DONNEES ECONOMIQUES DUNE OPERATION DALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE NAPPE SOUTERRAINE
- 83 -
La faisabiliteacute technique (existence de conditions geacuteologiques et hydrogeacuteologiques favorables) dune opeacuteration dalimentation artificielle ayant eacuteteacute prouveacutee il convient alors den veacuterifier lopportuniteacute eacuteconomique Pour cela une analyse minutieuse de tous les facteurs entrant dans la composition dune part du revenu et dautre part du coucirct doit ecirctre faite La comparaison de ces deux derniers points permet de deacuteterminer le beacuteneacutefice que peut apporter une telle opeacuteration
La suite du travail consistera alors agrave comparer le prix de revient de lopeacuteration de recharge avec le prix de revient dautres meacutethodes reacutepondant au mecircme objectif (agrave condition bien sucircr que ces autres meacutethodes soient techniquement reacutealisables) Par exemple
- choix entre une opeacuteration de recharge par bassin dinfiltration ou bien par puits dinjection
- choix entre une opeacuteration de recharge par bassin dinfiltration et une uniteacute de traitement des eaux
- choix entre une opeacuteration de recharge par puits dinjection et la construction dune adduction deau
- choix entre un stockage en surface et un stockage souterrain
Nous donnerons un deacuteveloppement de ces diffeacuterentes comparaisons dans le parashygraphe III de cette partie
- REVENUS APPORTEacuteS PAR UNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
Ces revenus peuvent ecirc t re d i rec ts ou ind i r ec t s
1 ) RevemiA dLuiecJ^i
Les revenus directs sont le reacutesultat de la vente des eaux de recharge apregraves passage dans le sol et pompage Cette vente se fait suivant la tarification en vigueur des eaux Il faut noter que le prix de leau varie suivant lendroit et dans le temps et que par conseacutequent lestimation des revenus directs dune opeacuteration de recharge suppose la connaissance agrave long terme de la politique de tarification de leau
2) Revenue indiAecJ^i
Les revenus indirects sont le reacutesultat de limpact dune opeacuteration de recharge sur la vie eacuteconomique dune reacutegion ou dun Etat Par exemple
- si lobjectif de lopeacuteration de recharge est la suppression dune surexploitation de la nappe le revenu apporteacute par une telle opeacuteration reacutesultera de la diminution des coucircts de pompage mais aussi de leacuteconomie de travaux dapprofondissement des puits
- si lobjectif de lopeacuteration de recharge est le stockage deau pour une utilishysation posteacuterieure le revenu apporteacute viendra de laccroissement du revenu agrishycole ainsi que de lexpansion humaine et industrielle de la reacutegion concerneacutee
bullbullbullbullraquobull
- 84 -
Compte tenu de la multipliciteacute et de la complexiteacute des paramegravetres entrant dans la composition du revenu indirect apporteacute par une opeacuteration de recharge lestishymation de ce revenu est assez difficile
B - COUcircTS DUNE OPEacuteRATION DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE NAPPE
La reacutepartition des coucircts se fait en trois eacutetapes
- coucircts des eacutetudes - coucircts de construction - coucircts de fonctionnement et dentretien
11 COLUA desi ltipoundudampsj
Les eacutetudes comprennent (G 51341)
les travaux de recherche des caracteacuteristiques geacuteologiques et hydrogeacuteologiques des terrains les reacutesultats de ces travaux permettent de conclure agrave la faisabishyliteacute technique ou non dune telle opeacuteration Cette eacutetape conditionne bien sucircr la suite des opeacuterations
le traceacute de cartes
les travaux de conception de linstallation de recharge
la recherche et lachat des terrains
les proceacutedures juridigues si lon doit recourir agrave lexpropriation
2) Travaux de cori4tnucJJoa
Le deacutetail des diffeacuterents points intervenant dans le coucirct dun bassin dinfiltrashytion et dun puits dinjection est donneacute par la figure 1
La figure 2 repreacutesente sur un diagramme le coucirct de certains eacuteleacutements de ces deux dispositifs de recharge artificielle Lanneacutee de reacutefeacuterence est 1975
Chaque installation de recharge est reacutepeacutetons-le un cas particulier Aussi ce sont les conditions locales qui dicteront leacutequipement neacutecessaire si par exemshyple tous les eacutecoulements agrave linteacuterieur de linstallation peuvent se faire par graviteacute le nombre total de pompes neacutecessaires sera reacuteduit ce qui aura pour effet de diminuer le coucirct global de leacutequipement de linstallation (G 5191)
bullbullbullbullbullbull
- 85 -
FIGURE 1
TRAVAUX DE CONSTRUCTION
1 Installations deacutepandage
a) Terrains ou bassins
- leveacutees ou digues - canaux dameneacutee - canaux deacutevacuation
b) Appareils enregistreurs
c) Installations de deacuterivation
d) Dispositifs de controcircle
e) Voies daccegraves
f) Clocirctures
g) Abris
h) Mateacuteriel de traitement de leau
2 Installations dinjection
a) Construction du puits dinjection
- colonne de tubage - compactage du gravier ou de la gravette-filtre
- injections pour eacutetancheacuteiteacute - packers - meacutethode de forage (rotation avec circulation de boue inverseacutee rotation normale battage au cacircble autres meacutethodes)
- perforations
b) Puits dobservation
- tubage - massif de gravette-filtre - injection pour eacutetancheacuteiteacute - meacutethode de forage (rotation avec circulation de boue inverseacutee rotation normale battage au cacircble autres meacutethodes)
- travaux dachegravevement (perforation dispositifs pour leacutetude du puits par la meacutethode du carottage geacuteophysique)
- installations de controcircle des expeacuteriences
- 86 -
c) Puits dextraction mdash mecircmes opeacuterations que pour les puits expeacuterimentaux avec en plus
- mateacuteriel de pompage - eacutenergie (eacutelectriciteacute moteurs agrave combustion interne)
d) Installations de controcircle de lexploitation
- poste de reacutegulation de la pression - compteurs - vannes (de fermeture controcircle soupape de seacutecuriteacute de purge soupape agrave vide)
e) Installations de traitement de leau
- javellisation - acidification - autres proceacutedeacutes
f) Conduites
- mateacuteriaux (buses en beacuteton acier recouvert et doubleacute de beacuteton amiante-ciment matiegraveres plastiques)
g) Bacirctiments
h) Appareillage de controcircle
- enregistreurs - sondeurs - eacutechantillonneurs (pompe submersible eacutechantillonneur aleacuteatoire pompe eacuteleacutevatoire agrave air conductiviteacute eacutelectrique)
(CxampiaU du Document Ccedil 513^1 )
- 87 -
FIGURE 2
DIAGRAM SHOWING COST FACTORS OF AN ARTIFICIAL-RECHARGE INSTALLATION
Playa lake
Screen wire enclosure styrofoam floating inlef
Flexible suction hose 50 et S 8 0 0 per foot
Chemical feed pump and tank capacity 03-2 galhr S 210 Chemical flocculant S 3 - S 3 0 acre-foot
reg
Q Pump-capacity 500 galmin at 80 head
Aluminum irrigation picircpe 6 at S 105 per foot 100 feet
Excavation of settling basiumln 10x 10x 100
Screen wire baffles I 14 pipe frames
Pump-capacity 500 galmin at 80 head __
Aluminum irrigation pipe g 6 o t S 105 per foot 100 feet
Excavotion of spreading basin
Flexible suction hose 20 at S 8 00 per foot
Injection well 200 depth =deg I0diamefer 150 wire
wrapped screen 50casicircng 30 yds gravel pack
Spreading basin
S 150 2 0
4 0 0
1800
105
80O
20O
160 1800
105 S540O
StOOO
Not to scate
lpoundxtnaAgraveJL du Document Ccedil 5191 ) - Anneacutee de sieacutepoundeacutesience 1975 -
- 88 -
3) Fonctionnement et entnetien
La figure 3 donne la liste des diffeacuterents eacuteleacutements constituant le coucirct du foncshytionnement et dentretien pour des bassins dinfiltration ou des puits dinjecshytion
U) Coucirct gj-obat
La reacuteunion des coucircts preacuteceacutedents deacutetermine le coucirct global dune opeacuteration de recharge Ce coucirct calculeacute sur une anneacutee de fonctionnement et rapporteacute au volume deau annuel ainsi utiliseacute donne le prix de revient du m3 deau de recharge
Lexamen de plusieurs installations montre que ce prix de revient est variable neacuteanmoins en utilisant les reacutesultats dune enquecircte faite il y a quelques anneacutees on peut deacutefinir les valeurs moyennes pour les diffeacuterents facteurs eacuteconomiques dune recharge artificielle Ainsi le tableau 1 donne la valeur moyenne des investissements neacutecessaires pour diffeacuterents dispositifs de recharge
TABLEAU 1
INVESTISSEMENT EN FRANCS PAR M3AN INFILTRE
Prctrait
Moyennes
Bassins et canaux
avec
0362
sans
0139
Puits ou forages
avec
0125
sans
0052
(Extrait du Document 6600637) - Anneacutee de AeacutefLeacutenence 1971 -
Lexamen du tableau 1 suggegravere les remarques suivantes
- le coucirct moyen des investissements par m3 et par an semble 2 agrave 3 fois plus eacuteleveacute pour les canaux et bassins que pour les puits et les forages dinjection Cette importante diffeacuterence dans les investissements sexplique en grande partie par la neacutecessiteacute dans le cas dun bassin ou dun canal dacheter une importante superficie de terrain Ainsi en zones urbaines lacquisition des terrains peut repreacutesenter jusquagrave 50 des investissements
mdash le coucirct dinvestissement du preacutetraitement constitue une part importante du coucirct total dinvestissement Le tableau 2 montre lincidence dun preacutetraitement sur le prix de revient moyen dun m3 deau (reacutesultats pour les dispositifs dinfilshytration seulement)
laquobullbullbullbullbull
- 89 -
FIGURE 3
FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN
1 Installations deacutepandage_
a) Nivellement eacutegalisation des surfaces
b) Protection contre les orages
c) Reacuteparation et remplacement des structures
d) Entretien du mateacuteriel
e) Combustible pour le mateacuteriel
f) Location du mateacuteriel
g) Ponccedilage et ramassage de la boue
h) Protection contre les insectes
i) Lutte contre la veacutegeacutetation parasite
j) Ameacutelioration de lapparence estheacutetique des installations (notamment plantation de rideaux darbres et systegraveme darrosage)
k) Protection contre les rongeurs
1) Patrouilles de surveillance
m) Traitement de leau (floculants)
n) Entretien des pentes
o) Actes de vandalisme
2 Installations dinjection
a) Appareillage dobservation et de controcircle
b) Appareillage pour la mesure du niveau deau
c) Echantillonnage de leau
d) Remise en eacutetat des puits et enlegravevement des deacutechets
e) Traitement de leau
- javellisation - acidification - autres proceacutedeacutes
f) Entretien du mateacuteriel
g) Reacuteparation des structures
- 90 -
h) Combustibles
i) Location de mateacuteriel
j) Patrouilles de surveillance
k) Analyses de leau
1) Acte de vandalisme
3 Bureaux
a) Controcircle et surveillance
b) Administration
c) Paiement des salaires et reacutemuneacuteration
d) Frais geacuteneacuteraux (bureaux et services locaux)
- location et services publics - teacuteleacutephone - fournitures
- entretien de leacutequipement de bureau
e) Salaires et traitements
f) Responsabiliteacute civile (assurances)
g) Impocircts et taxes
h) Inteacuterecircts
(poundxampiaLt du Document Ccedil 513^1 )
- SI -
TABLEAU 2
INCIDENCE DU PRETRAITEMENT SUR LE PRIX DU M3 DEAU
Moyennes
Prix du m3
en F F
0249
Incidence du
preacutetraitement
27
Prix du preacutetraitement par m5 (FF)
00787
(6xtnaLt du Document 6600637 ) - Anneacutee de ieacuteLeacutenence 1971 -
Le coucirct du preacutetraitement eacutetait donc en 1971 en moyenne de 8 centimes par m3
Nous avons vu que le preacutetraitement des eaux dinfiltration retarde lapparition dun colmatage inadmissible et donc reacuteduit lentretien du dispositif concerneacute Un calcul rapide montre cependant que leacuteconomie ainsi reacutealiseacutee est loin de venir compenser les deacutepenses dues au preacutetraitement de leau On cherchera donc dans le cas dun dispositif dinfiltration agrave reacuteduire au maximum le preacutetraitement des eaux de recharge
La figure 4 donne les reacutesultatsde correacutelations statistiques eacutetablies entre linshyvestissement neacutecessaire agrave la reacutealisation dune opeacuteration dalimentation artifishycielle de nappe et le volume annuel introduit par ce moyen dans laquifegravere
FIGURE 4
INVESTISSEMENT ET VOLUME
ANNUEL INTRODUIT DANS LAQUIFERE
-Don I raquo eacuteqootionraquo claquo tfroicircfraquoraquo draquo recircccediltbullgt
2 bullbullraquo bulltpfinegrave bullraquo | 0 Fiones
V bullbullraquo apgtrtmraquo raquon tOS ttram
mdashLlaquoraquo coMcirraquotraquo poundbull corttal ioraquo obtraquoraquoraquo
t E C E N D E
H+f+ nraquowl
p a raquo t t i laquoalelaquof
bull bull bull laquo
A m bull
i bull
raquobullbullraquo
A a o
o o
lSxtnait du Document h 2028) - Anneacutee de leacutefLeacutenence 1971 -
A Forage P 3 raquolaquo Cooi o DruI
IOraquo i o lO
Vol me AIMCCcedilI tulro-Stucirct 4raquouraquo IV^utfire Inraquo)
- 92 -
Sur la figure preacuteceacutedente on peut remarquer quune installation de recharge a un coucirct dinvestissement qui en moyenne croicirct plus vite que le volume annuel introduit Pour une installation sans preacutetraitement cest linverse
- ETUDE DE LOPPORTUNITEacute EacuteCONOMIQUE DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
ARTIFICIELLE - COMPARAISON AVEC DAUTRES MEacuteTHODES DE MISE EN VALEUR
DES RESSOURCES EN EAU
Lalimentation artificielle de nappe est une opeacuteration rentable pour autant quelle soit moins coucircteuse que les autres meacutethodes de mise en valeur des ressou-ces en eau (G 51341) Il convient donc avant de choisir une meacutethode deacutetablir une comparaison de coucirct avec les autres meacutethodes (agrave condition bien sucircr que celles-ci soient techniquement reacutealisables)
Nous donnons ci-dessous quelques cas de comparaisons qui peuvent se preacutesenter
) CompcuiaLion enjQie un basi^in dinfJJjjtnaAlon et un puiAsi din^ecAion
Nous avons vu que agrave deacutebit annuel fixeacute le coucirct dinvestissement moyen dans le cas dun bassin dinfiltration est 2 agrave 3 fois plus eacuteleveacute que dans le cas dun puits dinjection Cependant le prix de revient dun m3 deau infiltreacute dans un bassin est en geacuteneacuteral un tant soit peu moins eacuteleveacute quun m3 deau injecteacute dans un puits Ceci sexplique par trois faits (6622466)
les coucircts de traitement sont reacuteduits dans le cas dune installation de recharge fonctionnant avec des bassins
lentretien des bassins est beaucoup plus aiseacute que celui des puits dinjection les frais dentretien des bassins sont donc moindres
la dureacutee de vie des ouvrages dinjection est en geacuteneacuteral beaucoup plus courte que celle des bassins Par conseacutequent lamortissement des premiers doit se faire plus rapidement que celui des seconds
Pour ecirctre compeacutetitifs vis-agrave-vis des bassins dinfiltration les puits dinjection doivent donc ecirctre conccedilus et geacutereacutes de maniegravere rigoureuse Cest pourquoi dans bien des cas on a preacutefeacutereacute malgreacute leur prix les bassins aux puits dinjection
2) CompcuiaLion entie une insitaUAation de Aechange anAAficJ-eAAcirce et une uniteacute de tnaAjtement damp4 eaux
Placcedilons nous dans le cas ougrave linstallation de recharge est un bassin Nous avons vu que par passage dans le sol leau dun bassin peut ecirctre grandement purifieacutee Ce traitement par le sol vient donc concurrencer techniquement le traitement en station
Examinons alors les eacuteleacutements de comparaison suivants (5600836)
a) implantation lespace neacutecessaire pour la construction dune uniteacute de traitement est infeacuterieur agrave celui neacutecessaire pour une recharge par bassin
b) besoin en eau dans le cas dune recharge les pertes en eau peuvent seacutelever a 40 du volume introduit
- 93 -
c) estheacutetique dans un cas comme dans lautre les installations paraicirctront inesshytheacutetiques
d) seacutecuriteacute de lexploitation dans le cas dune recharge par bassin on doit sattendre agrave des variations des deacutebits dinfiltration (colmatage fluctuations saisonniegraveres agissant sur la viscositeacute de leau) Mais la simpliciteacute des instalshylations avec bassins fait quelles sont moins exposeacutees aux pannes Pour ecirctre fiables les uniteacutes de traitement exigent pour leur part une gestion et un entretien rigoureux mis en oeuvre par un personnel qualifieacute
e) Possibiliteacute de surcharge les uniteacutes de traitement peuvent supporter jusquagrave 25 de surcharge Par contre la possibiliteacute de surcharge pour les bassins est faible En effet les bassins ont des dimensions fixeacutees et par conseacutequent ils ne peuvent recevoir plus deau quils peuvent en contenir
f) possibiliteacute dagrandissement les uniteacutes de traitement peuvent ecirctre facilement agrandies ce qui nest pas le cas pour les bassins
g) constitution de leau eacutepureacutee leau reprise apregraves infiltration dans le sol est agrave condition de respecter certaines conditions (cf 2egraveme partie de cette eacutetude) toujours claire et saine Leau traiteacutee pose souvent des problegravemes dodeur de saveur et de tempeacuterature
La comparaison eacuteconomique entre une installation de recharge par bassins et une uniteacute de traitement des eaux a souvent montreacute lagrave ougrave les conditions geacuteologiques et hydrogeacuteologiques sont favorables et le prix des terrains pas trop eacuteleveacute la rentabiliteacute de cette premiegravere meacutethode de traitement et de reacutegeacuteneacuteration des eaux
3) CompgiltxLion entte une i-nAtaAAaALon de iechaAge antAfcAcieMle et une adducJLJon deau (66025W7 ^
Placcedilons nous dans le cas ougrave linstallation de recharge est un puits dinjection
Pour ces deux installations on peut en premiegravere analyse confondre les frais de production et de pompage Si par ailleurs on neacuteglige les autres frais dexploishytation tels que lentretien la comparaison eacuteconomique entre les deux installashytions est alors rameneacutee agrave la comparaison des coucircts dinvestissement
pour les puits dinjection les coucircts dinvestissement sont composeacutes principaleshyment du coucirct du forage et du coucirct de la station de pompage
pour ladduction les coucircts dinvestissement sont reacuteduits aux coucircts de la canashylisation et des ouvrages annexes
La figure 5 donne un exemple chiffreacute dune telle comparaison pour lalimentation dune agglomeacuteration situeacutee au-dessus de la nappe souterraine de lAlbien (Reacutegion Parisienne)
Le coucirct dinvestissement pour une adduction deau eacutetant fonction de la longueur de la canalisation il apparaicirct donc quil existe une distance optimum au-delagrave de laquelle une installation de recharge est moins oneacutereuse quune adduction deau
bull bullbullbullbullraquo
- 94 -
FIGURE 5
ALIMENTATION A PARTIR DE LA NAPPE DE LALBIEN COMPARAISON AVEC UNE
SOLUTION DE TRANSPORT DEAUX DE SURFACE
exemple Lapprovisionnement en eau potable dune aggloshymeacuterat ion de 25 000 habitants dont les besoins atteishygnent laquon peacuteriode de pointe 7 000 m3jraquo peut ecirctre assureacute
soit p a r u n e adduct ion directe en premiegravere ecirclegrave-vation d eaux de surface depuis la plus proche usine de trai tement
soit par -des preacutelegravevements dans TAlbicircen effectueacutes sur place et compenseacutes pa r linjection simultaneacutee bullau niveau de la mecircme usine de Yolumes eacutequishyvalents
En premiegravere approximation l a comparaison entre ces deux solutions peut ecirctre rameneacutee agrave la comparaishyson des investissements correspondants
mdash lthuucircgt le ynetuief cas agrave une conduite de 350 mm de diamegravetre (1) soit environ 035 MFkm
(1) Coucirct moyen approximatifraquo au megravetre lineacuteaire en TOAC scmiuml-urbanicircseacutee y comprisregards ouvrages et toutes sujeacutetions r 350 F
dans le second cas agrave la reacutealisation d un doublet de forages agrave lAlbien
Forage dinjection 09011F Forage de preacutelegravevements 090Icirc1F Geacutenie Civil station de pompage et de tfeacuteferrisaticircon _ 035MF Equipements de pompage 015MF Equipements de deacutefcrrisatioR 015 MF
soit environ 2-15 MF
Comparaison des dsua solutions
Compte tenu des hypothegraveses adopteacutees la solution du doublet de forages agrave lAlbien parait la plus avanshytageuse si la longueur de ladduction directe excegravede 7 km (215035)
(Existait du Document 6602587) - Anneacutee de leacute^eacuteience 197b -
Le c a l c u l p reacuteceacuteden t e s t une s i m p l i f i c a t i o n du c a l c u l r eacute e l q u i en f a i t e s t p lu s complexe En dehors de t o u t e c o n s i d eacute r a t i o n eacuteconomique une opeacute ra t ion de recharge a r t i f i c i e l l e peut s imposer l agrave ougrave l e s r e s s o u r c e s n a t u r e l l e s d a l i m e n t a t i o n en eau s a v egrave r e n t i n s u f f i s a n t e s pour s a t i s f a i r e l e s b e s o i n s Exemple dans l e s icirc l e s ougrave l e s r e s s o u r c e s n a t u r e l l e s son t f a i b l e s e t ougrave l e p r i x du dessalement de l e a u de mer e s t souvent p r o h i b i t i f
- 95 -
U) Compcuiabbion ervUie le ^tocAage de siUAjlace et te 4tockage 4oideAAaln
Lfraquo figure 6 donne les reacutesultats dune correacutelation statistique entre le montant des investissements et le nombre de m3 deau stockeacutes par an pour un reacuteservoir de surface et un reacuteservoir souterrain
FIGURE 6
COMPARAISON DES COUTS DES STOCKAGES SUPERFICIEL ET SOUTERRAIN
1310raquo
I I
T3103
13107
TTykAT-STt 44-
rlt^r~^Trrttr
MaouM
IW3raquo 1V10raquo IVW
(ExtAaLt du Document f- 2028) - Anneacutee de ieacuteeacuteAence 1971 -
A partir de la figure preacuteceacutedente on peut donc deacuteduire que pour des volumes infeacuterieurs agrave environ 30 millions de m3 par an le stockage souterrain est plus inteacuteressant financiegraverement que le stockage de surface
bull bullbullbullbullbull
- S6 -
Par ailleurs le stockage souterrain preacutesente les avantages suivants
- disponibiliteacute de reacuteserve en cas de catastrophe stoppant les possibiliteacutes dimporshytation deau
- eacutelimination des pertes par eacutevapotranspiration
- pas de problegraveme dalgues et moins de risques de contamination
- reacuteduction des risques daffaissements dus agrave une baisse du niveau de la nappe
- possibiliteacute de traiter et de purifier leau par passage dans le sol
- 97
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE
F 2028
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EDWORTHY KJ Artificial groundwater recharge and its relevance in Britain JIWES 1979 33 ndeg 2 p 151-172
- CHAPITRE V -
LES INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE DE
NAPPE DANS LE MONDE
- 101 -
Les reacuteserves deaux souterraines constituent une immense ressource En effet on estime agrave 4 millions de km3 la quantiteacute des eaux souterraines situeacutees entre la surface du sol et la profondeur de 800 m agrave titre de comparaison le volume total des lacs deau douce est denviron 120000 km3
Cette ressource en eau souterraine est par ailleurs omnipreacutesente et peut donc ecirctre mis agrave part dans quelques reacutegions du globe exploiteacutee
Dans de larges reacutegions du monde les preacutecipitations sont insuffisantes pour pouvoir couvrir les besoins en eau A titre dexemple la figure 1 donne la carte des reacutegions du globe ougrave les preacutecipitations sont insuffisants vis-agrave-vis des besoins agricoles
FIGURE 1
Waiet-dejiciency (-) and valet-surplus (+) zones in ihe vorld A water deficiency exisls if preacutecipitation supplies less ztiater than would be nrrdedjor vellutatered vrgelalian In the reverse circumslcnccs ihere is a wzter surplus
((L-xtnaJut du Document Z 49 )
En comparant la figure 1 avec la figure 2 on peut se rendre compte que les zones ougrave on constate un manque en eau agricole sont naturellement les reacutegions arides ou semi-arides mais aussi certaines reacutegions tempeacutereacutees
bull bullbullbullbullbull
FIGURE 2
o ru
(euroxpoundnalpound du WoJild Atia by Bantholomew)
- 103 -
Pour situer le rocircle de la recharge artificielle dans la gestion globale des resshysources en eau nous allons eacutetudier deux cas
- cas des zones arides et semi-arides - cas des zones tempeacutereacutees
1 ) CaS desi gonampA avide^ et somL-cuiidesi
Dans ces reacutegions lexploitation des eaux souterraines est souvent la seule solushytion dapprovisionnement en eau Aussi la recharge artificielle vise dans ces reacutegions agrave augmenter la recharge naturelle lors des rares preacutecipitations afin de limiter les pertes par eacutecoulement de surface ainsi que par eacutevapotranspiration Il est possible de faire ainsi un stockage deau dans le sol
Il faut tenir compte du fait que la majoriteacute des pays situeacutes dans les zones arides du globe sont le plus souvent des pays en voie de deacuteveloppement donc dans lesquels on doit utiliser une technologie adapteacutee aux moyens locaux
Prenons lexemple de lAfrique et plus particuliegraverement les pays du Sahel
La figure 3 situe les zones arides et semi-arides dAfrique
Les pays du Sahel sont situeacutes au nord des deacuteserts du Sahara et du Fezzan dans des zones extrecircmement arides Parmi ces pays seules lAlgeacuterie et la Libye disposhysant de revenus peacutetroliers ont un niveau deacuteducation et deacuteconomie suffisant pour pouvoir mettre en oeuvre des techniques sophistiqueacutees de mise en valeur des resshysources en eau et ainsi assurer leur expansion humaine et eacuteconomique
2) CQA desi pay-si tompeacuteAeacuteA_
Laugmentation croissante des besoins en eau combineacutee avec la deacuteteacuterioration de la qualiteacute des eaux de surface ont entraicircneacute le deacuteveloppement de lexploitation des eaux souterraines
La recharge artificielle permet dans les reacutegions tempeacutereacutees
- dune part le soutien et la restauration de nappes surexploiteacutees
- dautre part lameacutelioration de la qualiteacute des eaux de surface par passage dans le sol
Ces deux points visent donc agrave ameacuteliorer en quantiteacute et en qualiteacute les eaux consommeacutees
Afin de preacutesenter les diffeacuterentes reacutealisations dans le monde nous allons les classer en fonction de lobjectif principal viseacute par ces installations
Principalement on distingue 4 objectifs
I - Stockage deau en peacuteriode humide pour utilisation en peacuteriode segraveche I - Soutien et restauration dune nappe surexploiteacutee I -Constitution dune barriegravere hydraulique contre lintrusion deaux saleacutees (ce
point est souvent une conseacutequence du point preacuteceacutedent) V - Ameacutelioration de la qualiteacute de leau par filtration dans le sol
- 104 -
FIGURE 3
TERRES ARIDES DAFRIQUE
E
A
S
rii bull i ri
i i
_
A n d raquo
Trontliraquo im plaquoV
1000 KIUX5
WOJtoeh
lpoundicOixLUt du Document I 1021)
bull bull bull bull bull
- 105 -
- INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF
LE STOCKAGE DEAU
1 ) Liacircte de^i in^taM-atlorvi
(1
(2
(3
(4
(5
(6
(7
(8
(9
(10
(U
(12
(13
Valleacutee du Danube Roumanie - Bulgarie
Valleacutee de la LeeGrande-Bretagne
Camp Peary USA
Valleacutee de la Prut Ukraine
Wroclaw Pologne
Comteacute de Los Angeles USA
Massif de Zaghouan Tunisie
Plaine cocirctiegravere dIsraeumll
Source de Yarkon Israeumll
Dan Project Israeumll
URSS
Valleacutee de lOued Biskra Algeacuterie
Plaine de Karakoum Turkmeacuten
Ahmedabad Inde
istan URSS
(G 51341)
(F 2028)
(F 2028)
(G 51341)
(6609067)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341 F 2028)
(G 51341)
(G 6230 G 6212)
(G 51341)
(G 51341)
(Z 13312c)
2) Le tablexiu 1 donne la reacutepartition suivant le climat et le niveau de deacuteveloppeshyment des pays concerneacutesdes installations preacuteceacutedentes
TABLEAU 1
- _ -NIVEAU DE
C L l r^-C^EVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3) tableau 2
(4) (5) tableau 3
(6) tableau 4
(12) tableau 5
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
(7) (8) (9) (10) tableau 6
(11) tableau 7
(13) tableau 8
- 106 -
3) Lampi tableaux 2 agrave 8 donnent pour chaque cas particulier de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
- tableaux 2 agrave 5 reacutealisations en pays industrialiseacutes
- tableaux 6- agrave 8 reacutealisations en pays en voie de deacuteveloppement
TABLEAU 2 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
PAYS
Roumanie -Bulgarie
GBretagne
USA
1 j LOCALISATION
I 1 j Valleacutee du Danube | (voir fig 4) 1 1 j Valleacutee de la Lee
1 1 J Camp Peary 1 1
EAU
R
R
bull
1 1 | GEOLOGIE |
| 1 | Valleacutee alluviale | j (sables et graviers)j 1 1 1 l j Craie j j(voir fig 5) j 1 1 1 1 (Lentille deau dans | jeau saleacutee j
1 1
VOL
2109
AQUI
m3
DISPOSITIFS
bassins
bull puits
puits
1 ICOLMA
I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 | TRAIT
| Preacute
1 1 1 1 2 1 1 1 j Preacute 1 1
1 | PERFORMANCES r i i i i j12 millions de j m3an
1 1 | entre 45 et 20 j m3h
1 bull
1 1 1 PRIX |
1 1 i i i i i i i i icirc 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Notations
R e eau de riviegravere Preacute= preacutetraitement des eaux 2 raquo traitement secondaire des eaux
FIGURE 4
- VALLEE DUDANUBE - ROUMANIE-BULGARIE
(HODHAHIB)
m - d CALAT
MAJUk
Belgrade SEVEXraquo bull laquo bull 8L
Bucarest deg
(BULGARIE)
(Extrait du Document Ccedil 5 i47 ) bull bull bull bull bull bull
- 107 -
FIGURE 5
VALLEE DE LA LEE - GE0L0GIE-PIEZ0METRIE AVANT ET APRES ALIMENTATION
ARTIFICIELLE DURANT LA PERIODE 1954-1955
1 mite gt 1
Terrains superficiels
Eii3 Argiles de Londres
KiZij VoohvJch e t Reading beds (5mper7traquosbFe
Pampi Sables thanegravetiens
P 3 Craie
mdashmdash Njyrau piucircrorpucirclricircque en octobre 1953
(svanL DIcircirrcntattoT OftificicirccIIe) -~mdash Niveau piumlocircromstriqus maximum apregraves rnjrciian
durant la peacuteriode lS5f-19S5
Sx-Oiaugravet du Document t 2028)
TABLEAU 3 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT CONTINENTAL
i PAYS
| URSS
| Pologne
| LOCALISATION
| I | Valleacutee de la | Prut
I | Wroclaw
i
EAU
R
R
I | GEOLOGIE
iPlaine alluviale |(voir fig 6)
ISeacutediments tertiaires
I I
VOL AQUI I | DISPOSITIFS
|bassins agrave
I I I |fosseacutes et (eacutetangs
i
I |C0LMA
sable| P I I 1 |PCB 1 1
1 1 | TRAIT
I
1 | Preacute
1 1 1 | Preacute
1 1 1
PERFORMANCES
12S0OO m3jour
PRIX
Notations
H = eau de riviegravere P ~ physique C raquo chimique B = biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux
- 108 -
FIGURE 6
VALLEE DE LA PRUT
l l t 1 T
A r g i l e du miocegravene
i _ i J - i J i laquov t iuml j 100 200 300 400 500
P i s t a n e e (en megravetres) 6 0 0
lHxtrialt du Ucircocumervt Ccedil 513^1 )
TABLEAU 4 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
PAYS
USA
1 | | LOCALISATION | EAU
GEOLOGIE 1 I (VOL A8UI | DISPOSITIFS
jComte de Los I Angeles |(voir fig 7) I I
(Bassins remplis de (seacutediments mal |consolideacutes i i
gt agrave 12 10s m3
|bassins et |terrains |deacutepandage I
j COLMA | TRAIT | PERFORMANCES j PRIX
I Preacute | 60 m3s jde re-|vient [de 4 agrave |242 pou H (icirceee n3 I
Notations
R = riviegravere P = physique
Preacute = preacutetraitement
- 109 -
pound O
- H -M
a a
O gtrt bullXi rH a -H o bullraquo-gt
K 3
bull S bull 0)
-=f G rH O
ta
ta 0)
raquoltD 4-raquo bull H KJ u +gt X
d o
n o bulla
a a
ta
o bulla 6raquor4 p O
bullbullgt laquo ta a fcgtd
irvviraquo bullH ni
- 110 -
TABLEAU 5 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT ARIDE
PAYS
U R S S
1 | LOCALISATION
1 1 |P la ines de jKarakourt
l
EAU
R
1 | GEOLOGIE
1 1 JAlluvions forma-j t i o n s de l ta iumlques
1
I |VOL
1 i 1
AQUI 1 | DISPOSITIFS
| Pui t s 1 1
1 ICOLHA
1 1 1 P 1 1
1 |TRAIT
1 1 1 1 1
PERFORMANCES 1 | PRIX
1 1
Notations
R raquo riviegravere P = physique
TABLEAU 6 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT MEDITERRANEEN
1 1 I I I I 1 1 PAYS j LOCALISATION EAU j GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT j PERFORMANCES j PRIX j
1 I I 1 I I 1 1 I I i i l 1 1 1 1 1 bdquo I I
Tunisie |Massif de | R | Calcaires | | P e t i t s barrages| P | Preacute 132 10deg m3an | | Izaghouan | j (voir f i g 8) j | l l l i l j ( v o i r f i g 8) | j j | I I I I I
1 1 1 1 1 1 1 i l I I 1 1 1 1 1 I sraeuml l |P la ine c S t i egrave r e | R | Pla ine l i t t o r a l e | |Pu i t s | PB | 2 | gt 10 10deg m3an | |
| ( v o i r f i g 9) j j (vo ir f i g 9) j j I I I i l
1 1 I I 1 1 1 1 1 i l 1 1 l l l I I I s r a euml l |Source de Yarkon | R | Roches carbonateacutees |900 10deg m3 |Puits mixtes | PB | 2 |entre 500 e t 1000 |de r e - |
1 I 1 p l i s s eacute e s j j l i t 3h jvient j I I I (voir fig 10) | j l l l I001S2 | 1 I I I I l l l Ipar n3 | 1 I l 1 1 i l I I l l l I I
I s r a euml l |Dan Projet (Tel | U | Dunes de sab le s | |Bass ins |PCB | 2 |300000 m3jour |de r e - | 1 Aviv) i l i l l l l jv ient j I i l I I i 1 1 i00262 | j i l i l I I jpar m3 i 1 I I I I l l l I I
Notations
R = riviegravere U = useacutee P = physique C = chimique B = biologique 2 = secondaire
- 111 -
FIGURE 8
MASSIF CALCAIRE DE ZAGHOUAN (Tun i s i e )
fmdash bull (n 1 f F H r
f Hammamet
SOUSSE --
5gt
+gtmdash mdashmdash mdash
^-a mdash
bull bull
9 - c a l c a i r e s du j u r a s s i q u e s u p eacute r i e u r
5 e t 1 - c a l c a i r e s djj l i a s
N-O m s-o
DJSBJL r i A H N C a
ampEacuteEacuteEacuteamp5
lLxtnaJjt du Document Ccedil 513^11 bull bull bull bull bull bull
- 112 -
FIGURE 9
FORMATION AQUIFERE DE LA PLAINE COTIERE
ISRAEumlL
Echelle
Limites des collines et raquoraquogtmdash des montagnes
Canalisations nationales bull deau laquo -Source raquo Ville
Direction de 1raquoeacutecoulement ~- ~ eaux souterraines
Zone de forages dexploitation
N n
Mer Zone de PLAINE COTIERE D1ISRAEumlL - PBOFIL SCHEMATIQUE
Z Z 7 Z ^ 7 7 Z Z Z Z Z Z pound ^ g f l a nappe ^T (ampgtgt p h r eacute a t i q u e bullpoundamp
iuml i d eacute s
S c h i s t e s a rg i l eux
(extrait du Document Ccedil 513U1 ) bull bull bull bull bull
- 113 -
FIGUREacute 10
SOURCE DE YARKON ISRAEumlL
ONO
PROFIL TRANSVERSAL DE LA FORMATION DANS LES MONTS DE JUDEE
Meacute ri i terraneacute e VAVHE
Plsst
J Aquifegravere
(Pleacuteistocegravene (Gregrave
Roches
es M (Neogene Neogsh _ deg
(Schistes
Sench
CeLraquostdol
2J impermeacuteables
(Seacutenonien
raquoraquoraquobull
Eocch
(Marnes crayeuses
(Turonien-Ceacutenomanien (calcaires et dolomites
(Craies (eacuteocegravenes (semi-(impermeacuteables
Q - (Ceacutenomanien infeacuterieur 1 (Dolomites
L e s h (Creacute t aceacute i n f eacute r i e u r ( S c h i s t e s
(dxtAaUL du Document Ccedil 513^1 )
TABLEAU 7 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT SEMI-ARIDE
i r~ I I i l I I I i l I PAYS LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI| DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
i I I I lt i I i I I I I I l i i j Algeacuterie jvalleacutee de loued | R |deacutepots alluviaux | 20 agrave 30 (ameacutenagements du | P | I 510deg m3an | |
iBiskra I I 1 n6 bdquo | H t de loued I I I i l | |(voir fig 11) | | 10 m3 I I I I I 1 1 I I I I I I I I I
Notations
R = eau de riviegravere p = colmatage physique
114
FIGURE 11
VALLEE ALLUVIALE DE BISKRA (ALGERIE)
^r Meacutediterrans
Figure 11 Valleacutee a l luv ia le de Biskra
Echelle
bull M M iumllaquoklaquo
((LxtnaLt du Document Ccedil 513^1)
TABLEAU 8 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TROPICAL
l i t i i | PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS ICOLMA (TRAIT j PERFORBANCES | PRIX |
i i i l i l i i I I 3 I I Inde |Ahmedabad | R | sable (voir f i g 12) | Ipuits dans l e | PB | 1 | 4 5 10 m3jour dinves-| I I I I i 1 l i t de la j j | [ t i s se - | I l I I 1 Iriviegravere | j j jment | I l I I 1 |(voir fig 13) | j j (faible |
1 1 1 I l I I I I
Notations R = eau de riviegravere P = colmatage physique B = crvlmatagccedil hi ni odegique
1 = traitement primaire
bull bull bull bull bull bull
- 115 -
Crosraquo Stetions or tnraquo Sobormali Rivraquor Ot Ahmlaquodotgtod
Aerosi SubhojSBridnt MorScolraquo llOO O lOO 200
O _ 1 _
IO 20
Ver Scolt
SuSfiojhBridsraquo^
RraquofraquorraquofHraquo I I Riraquo to cucircc
groicircnraquod aond lil Sandvrm sill
E 3 Qov wlth raquoirt
Acraraquo Gond 8ridyraquo
J FIGURE 1 2
Sub-surface section or the Sabarmati River bed poundt Ahmedabad as seen in boring during_ the construction of road bridges across the river Data supplied by Ahmedabad Municipal Corshyporation and PWD Govt of Gujarat
FIGURE 1 3
Map of Ahmedabad city shorring locations of Municipal tubcwcll stations (open circlcs) and privatc tubcwclls (closcd circlcs) In the inset a schematic diagram or the suggested injection rcchargicircng scheme is stiown Pairs of double circlcs along the river indicnc pairs of vater supply and injection wclls
Schcmofic diogrom of tbe propoj icircd siphon rechorge schsrae for-tt)8 Ahmtdobod City
-Injection well -Cblorinofor
Ahmedobod City location pion o f tubewolU
Raferlaquoncel Roilwoy lene
mdash AbodMunlimit bull Privofetubewella 0 Mun Corpo
tubraquowlaquoij Sets orwot^r supply and injac-
AirPOrtA lonwlaquoH
(poundxtjiaJjt4 du Document Z 13312c) bull bull bull bull bull bull
- 116 -
B - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LE
SOUTIEN DUNE NAPPE DEAU SOUTERRAINE
1 ) LLite de jjz^tallatioiV4
(1
(2
(3
(4
(5
(6
(7
(8
(9
(10
(U
(12
(13
via
(15
(16
(17
(18
(19
Lettonie URSS
Lituanie URSS
Bacircle Suisse
Nappe du canton de Genegraveve Suisse
Donzegravere Mondragon France
Appoigny France
La Moulle France
Menuma Japon
Niigata Japon
Hodcgaya Japon
Wiesbaden RFA
Dortmund RFA
Haltern RFA
Hardham Grande-Bretagne
Peacuteoria USA
Valleacutee de la Durance France
Flushing Meadows USA
Fresno USA
St Croix Virgin Islands
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341 F 2028)
(6618945)
(G 51341 F 2028)
(G 51341 F 2028)
(6627873)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(6622466)
(F 2028)
(G 51341 F 2028)
(G 6230)
(6616816)
(6614931)
2) Le tab-leau cL-apie donne la reacutepartition suivant le climat et le niveau de deacuteveshyloppement des pays concerneacutes des installations preacuteceacutedentes
NB il est inteacuteressant de remarquer que toutes les installations reacutepertorieacutees ont eu lieu en pays industrialiseacutes ce qui est logique car ces pays ont des besoins en eau tregraves importants donc exploitent largement leurs reacuteserves soutershyraines
Les installations de recharge artificielle pour le soutien de nappe dans le pays en voie de deacuteveloppement ne sont quagrave leacutetat du projet qui verront certainement le jour avec laugmentation des besoins en eau de ces pays
3) LeA tableaux 9 agrave 13 donnent pour chaque cas de climat et de niveau de deacuteveloppeshyment quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
- 117 -
NIVEAU DE CLIMAT ^ P J L V E L O P P E M
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3 ) (4 ) (5 ) (6 ) (7) (8) (S) (10) (11) (12) (13) (14) ( t a b l e a u x 9 e t 9 b i s )
(15) ( t a b l e a u 10)
(16) ( t a b l e a u 11)
(17) (18) ( t a b l e a u 12)
(19) ( t a b l e a u 13)
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
TABLEAU S REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
I l I I I I I I I 1 j PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS |C0LMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX 1 1 1 1 1 I l i l i l 1 1 1 1 | URSS iLettonie | L lAlluvions e t deacutep6ts | |Bass ins 1 P-C | Preacute | 0 7 agrave 10 mjour | j | 1 |morainiques 1 | ( v o i r f i g 14) | | | | 1 1 1 1 i i i i I I I I I 1 | URSS iKaunas (Lituanie)1 R |Plaine a l l u v i a l e | |Bass ins | P | P r eacute agrave l | 2 8 agrave 005 njour | | | j i ( v o i r f i g 15) j j ( vo i r f i g 15) j j j j I l I I 1 I I I 1 1 1 I I 1 1 1 1 fi 1 | Suisse |Bacircle 1 R |Pla ine d a l luv ions | |Fosseacutes 1 P | 1 | 65 x 10 m3an |de r e -j j | | f l u v i o - g l a c i a i r e s | | (vo ir f i g 17) | j | | v i e n t j 1 i j (vo ir f i g 16) j j I I I |0 0242 1 I I I I I I I I Ipar m5 1 1
| Suisse j Canton de Genegraveve 1 R 1 Deacutepocircts morainiques j 18 10s ra3 JBassins et j P j 1 j 13 x 106 m3an jde re-| |(voir f ig 18) | | | jdrains | j j jvient 1 1 I I I I I I I j10 agrave 14 1 1 I I i l I I I Icent 1 1 I I I I l i t |suisses 1 1 I I I I 1 1 1 Ipar n3 1 1 1 i l i i 1 1 I I I 1 | France |Donzere-Mondragon| R lAlluvions f l u v i a - |105 10 m3 |Fosses d i n j e c - | P | Preacute | 8 5 m3s |charges I i I j t i l e s (vo ir f i g l 9 ) i j t ion 1 | j jd expl I I I I j j(voir f ig 20) j j j J400000F 1 1 I I I I I I I Ipar an 1 1 1 1 1 1 3 1 I 1 | France |Appoigny 1 R lAlluvions f l u v i a l e s 1180 10 m3 |Bass ins agrave s a b l e | P | Preacute |1000 m3jour | i l i i i j l v o i r f i g 21) j i j | 1 1 I I I I 1 1 1 1 France La Moulle R iCraie fissureacutee Bassins agrave sablei P 1 16IO6 m3an
(voir fig 22) (voir f ig 23) (10000 m2) J
- 118 -
FIGURE 14
PLAN DES OUVRAGES HYDRAULIQUES DE BALTEZERS REPUBLIQUE SOCIALISTE
SOVIETIQUE DE LETTONIE
(SxtnaJJ du Document Q 513^1 )
- 119 -
FIGURE 15
INSTALLATIONS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DEIGULAI REPUBLIQUE SOCIALISTE
SOVIETIQUE DE LITUANIE
Legeiuiuml
1 Puits dexploitation 2 Puits dobservation 3 Station de pompage h Bassin dinfiltration
aglQ23 ^
A VA l
tma
Gravxer
S a b l e
Y777 T e r r e g r a s s e
7 Sab le mecircleacute de t e r r e g r a s s e j
(ExtAaJut du Document Ccedil 513^1 )
bull bull bull
- 120 -
FIGURE 16
COUPE HYDROGEOLOGIQUE DU SITE DE LA HARD (MUTTENZ-BALE)
giicircpositif tjltgtfitrjtun
II l VV95m v -bull bullbullbullbull
bullbull- bullbull -yf---w ^ ltbullraquo bullbull(vs5 bullbull A--raquo-
FIGURE 17
PLAN DE LAMENAGEMENT DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE LA
NAPPE DE LA HARD (MUTTENZ-BALE)
OAcircUE Ccedily Prise en r7ytera
copy_ Station filtrante
(D_ Conduite dteu fiitrio
QFossucircn dinnltrction
_ Puits diuml repreumlso
copy Reacuteservoir deau poiumltUe et stetion de pampago
_ raquo _ l^ tajw _ J I _ 2Ttftipe
ttUTTENZ PHATTELH
leuroxtnaAgravejLi du Document h 2028)
- 121 -
FIGURE 18
PLAN DE SITUATION DE LA NAPPE DE LARVE ET DES OUVRAGES
I Fronlentx 2 Florencs 3 Corouga 4 Vmty (pont) S Veuy (uagravenraquo) 6 Trains
7 SooMnraquo dAnraquo 8 Perly 9 Sorol 10 Veyriat (Franc) il Gcitlard (F) 12 Crochu (F) 13 Veiraquo (F) bull Pulrs -J- PirKgtfnagravegtrraquo
x x
^ f Noppe deacute ^ rAilordonV x+ +
(E-xtnaiA du Document 66189^5)
Echees _ J l C T
lOOm
iroo-iVraquo SOCn-Vs
FIGURE 19
SCHEMA DE LALIMENTATION
ARTIFICIELLE A DONZERE-MONDRAGON
(ampctnaLt du Document h 2028)
m bull bull bull bull bull
- 122 -
FIGURE 20
DISPOSITIF DINJECTION
G r i l l e de f i l t r a t i o n Canal
d a l i m e n t acirc t P u i t s d i n f i l t r a t i o n
Gravier compacteacute bull-v ( 1 0 - 3 0 mm) --- -s
-~ii
Tuyau p e r f o r eacute - - iicirc TE ( D i a m egrave t r e bullbull - ^ -^ 056 m) bullbullbullbullf-_-_-|
bullAlluvions -(profondeurr 8 -18 megravetres)
^S^UMSIumlEATUi-l IMPERMEABLE
lCxtnoJJ du Document Ccedil 513^1)
123 -
FIGURE 21
NAPPE DE LA VALLEE DE LYONNE A APPOIGNY FRANCE
bulllt
Station de pompage - M
JC3 puits raquoP
Prise deau
Bac de deacutecantation
bull
laquo i
laquoiuml bullOi
Pompe de r e p r i s e
bullQtrademdashpieacutezomegravetre No
(ExtAOAgraveA du Document Ccedil 513^1)
FIGURE 22
GRAVELKES bull^IumlOUNKERQUS
bullEAU INDUSTRIELLE i l ] LAC DE BELLEVUE
LILLE
USINE DE FABRICATION DEAU POTABLE DcMOULLE
VALENClHWNHS^raquo
OOUAraquo tk^in y v
(poundxtsi(LUt du Document 6627873) bull bull bull bull
- 124 -
FIGURE 23
COUPE GEOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DAPRES BRGM
20N5 OAV5 lAOJElLE LA -1APPE DE IA CH-OE EST CAPtlVc SOUS IcircE TEfWKJraquo TEariUSH
Surface d la nap4 en mars-avril 1357
la nappa en mai 1072
TABLEAU 5 BIS REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
| PAYS | LOCALISATION | EAU j GEOLOGIE jvOL AQUI | DISPOSITIFS |COLHA jniAIT j PERFORMANCES | PRIX |
j Japon JMenuma | R JDiluvium j |Pu i t s d i n - | P-C | 2 |4 000 m3Jour j j j j t vo i r f i g 24) j j t vo i r f i g 24) j j j e c t i o n I I I i l
j Japon JNiigata 1 R JDiluvium j gt 120 10 5 m3 jPui t s d i n j e c - | P-C j 2 j20000 m3Jour jde r e - j j j t vo i r f i g 25) | j t vo i r f i g 25) j j t ion j j j jv ient j i l i l j j tvo ir f i g 2 5 ) | j j |0 02 $ j j j I I 1 1 1 1 j 1 i3 |
j Japon JHodogaya j U JDiluvium | |Pu i t s d i n j e c - j C | 2 J35 m3h j j i l j j 1 U i o n 1 I i j j i i i l j j tvo ir f i g 26)j j j j j
j RFA IWiesbaden | R JAlluvions f l u - j jflassins |P-C-B j 1 jlOO 10 6 m3an i I j i i j v i a l e s j j tvo ir f i g 27)j j j j j i l i j t v o i r f i g 27) j j j i j j j
| RFA JDortmund j R JAlluvions f l u v i a - j JBassins j P-B j Precirc jlOO 10 6 m3an jde r e - j j | j j t i l e s j j tvo ir f i g 28 ) j j j jv ient j j | | j t vo i r f i g 28) j j 1 i | |entre | j i i l i l i i i i deg gt 0 3 e t i i i i i i i i i i i 0 raquo 0 9 i 1 j I I j 1 i i |Par bull i
RFA Sables de Haltern L Sables profonds e t 108 10 s m3 Bassins Preacute 44 10 6 ngt3an (vo ir f i g 29) a l luv ions de (voir f i g 29)
1 t recouvrement [ I I I l
1 CB lHardham (Sussex) j R jSable-limoneux j |Bass ins j P j Precirc J26OO0 m3jour j j 1 1 I I I I I I I I I
Notations
Eau R raquo= eau de riviegravere U s eaux useacutees
Colmatage P raquo colmatage physique C raquo chimique B - bull bol ialt
Traitement Preacute = preacutetraitement 1 primaire 2 s secondaire
- 125 -
FIGURE 24
PROJET DINJECTION DE MENUNA JAPON
CARTE HYDROGEOLOGIQUE DE LA PLAINE DE KVANTO
Zone d a l i m e n t a t i o n des nappes c a p t i v e s
Zone de c i r c u l a t i o n des eaux douces c a p t i v e s
Zone d e a u x s o u t e r r a i n e s s e m i - c o n n eacute e s
TTTT-
200
Eaux souterraines coloreacutees du groupe de Kazusa Direction principale du courant des eaux douces souterraines
Limite infeacuterieure des deacutepocircts du plio-pleacuteistocegravene du groupe de Kazusz
Aluvions
Roches preacuteshytertiaires
PROFIL GENERALISE AB Groupe Kazusa
(Plio-pleacuteistocegravene)
(ExtnaiA du Document Ccedil 513b1) bull bullbullbullbull bull
- 126 -
FIGURE 25
PROJET DINJECTION DE NIIGATA - JAPON
C a r t e i n d i q u a n t l e m p l a c e m e n t d e s d i s p o s i t i f s d i n s e r t i o n
J D i s p o s i t i f s d i n j e c t i o n
B a s s i n de d eacute c a n t a t i o n
P r o d u i t s c h i m i q u e s p o u r l e t r a i t e shyment
^V^AJi-^r 1^^ 6 ^ e ^ e a u b r u t e
C ugrave-
i l i Vlaquo
I1III
P l a i n e c ocirc t i egrave r e Beacutegions montagneuses
(C-xJjiaUi du Document Ccedil 513U1 ) bull bull bull bull bull bull
- 127 -
FIGURE 26
INSTALLATION DINJECTION DE HODOGAYA
cp Vanne darrecirct ^
Pompe
R eacute s e r v o i r d e a u
G r a v e t t e f i l t r e compacteacute
Figure puit
JAPON
montrant la s dinjection
Tokyo zone m
struc Mo 1
eacutetrop
ture des et 2
olitaicircne
(ExtaaU du ucircocumertf Ccedil 51)^1 ) bull bull
- 128 -
FIGURE 27
POMPAGE DEAUX SOUTERRAINES ARTIFICIELLES A SCHIRSTEIN WIESBADEN
r JD
s u r l e Rhin
copy S t a t i o n de pompage copy P u i t s copy B a s s i n de d eacute c a n t a t i o n copy B a s s i n d i n f i l t r a t i o n copy Leveacutee
VALLEE DU BHIN WIESBADEM REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
lpoundxtAaJJL du Document Ccedil 57J47 )
- 129 -
FIGURE 28
INSTALLATIONS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE DORTMUND
BaBs in de d eacute c a n t a t i o n
P r eacute f i l t r e agrave g r a v i e z
mmmzm Substratum impermeacuteable
YSSSSSS Surfaccedile de la nappe phreacuteatique avant
bullbullbull 1 alimentation artificielle bull Surface de la nappe phreacuteatique apregraves lalimentation artificielle
bdquo+teacirce 1 a Lippeltx
N o t e laquobullmdash iy
Pour approvisionner les villes ~ bullgtegt G-Agrave et les industries on pompe dans la valleacutee de la Ruhr hlO millions de m-2 deau par an dont
320 millraquo de m2 dans lEnvscher 82 mill de m^ dans lu Lippe 6 millraquo de nvi dans la Vupper
et 2 millraquo de m dans la cuvette dEms
VALLEE DE LA RUHR REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
ouvrages hydrauliques
lx+ialt du Document Ccedil 513^1)
Lac artificiel
Bassin draquoinfiltra- puits de
tion pompage
Bassin dinfiltrashytion
I I
Surface pieacutezomeacutetrique avant lalimentation artificielle
Surface pieacutezomeacutetrique apregraves lalimontation artificielle
~
Sables de Haltorn
Carte de la reacutegion
DISPOSITIF DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE HALTERN
REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
Cologne (K51n)
DlaquossEicanrgt
lExtnaAJi du Document Ccedil 513^1 )
- 131 -
TABLEAU 10 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT CONTINENTAL
I PAYS j LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COIJU | TRAIT j PERFORMANCES I PRIX
T USA Peacuteoria (Illinois) R sables et graviers
(voir fig 30) Bassins agrave sable (voir fig 30)
AP Preacute JlO000 m3jour |de re-|vient 10008 FF| jpar rn3
Notations
R = eau de riviegravere P = colmatage physique A = colmatage ducirc aux algues
Preacute = preacutetraitement
FIGURE 30
PLAN ET COUPE DUN BASSIN DINFILTRATION DE PEORIA
Oacsm
mm f^-C^t
i - j laquo m r vsi bullbull bull bullgtraquo bullbullbull gt-r-mdash ~T -- -v bullbull-
JiiC^U-1 vv-------- bull t )- c bullbullsvcbullbull - bull bullbull -bullbull ^Vbullbullbull^bull^iT v^gt^7bull^^T-~----Trrbull^^-^-^-J-C^bullbullbull
Echelles United)
Arriveacutee dcui- Ijriiire
(Existait du Document t 2028)
- 132 -
TABLEAU 11 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
PAYS I I I I I I j LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AOUI | DISPOSITIFS j COLHA
1 1 1 TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
Valleacutee de la Durance (Voir fig 31)
R Alluvions fluvia- gt 800 10 m3 Puits dinjec- P tiles tion
(voir fig 31)
830 1s
I
Notations
R raquo riviegravere P = colmatage physique 1 = traitement primaire
TABLEAU 12 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT ARIDE
| PAYS
USA
| USA
1 | LOCALISATION
Flushing Meadows
1 1
JFresno |(voir fig 33) 1 1 1
EAU
bull
R
1 | GEOLOGIE
Sable grossier et graviers
1
|Alluvions reacutecen-jtes dorigine |granitique 1 1
1 | VOL
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
AQUI 1 | DISPOSITIFS
Bassins (voir fig
1
|Bassins 1 1 1 1
32)
1 |COLMA
PB
1 1 1 1 1 P 1 1 1 1
1 |TRAIT
gt 1 1 | 1 | Preacute 1 1 1 1
1 | PERFORMANCES
35 m3s
1 1
|15 10 m3an 1 1 1 1
1 1 | PRIX j
1 1 1 1 de re- j vient 000432 jpar m3 j
1 i |de re- | jvient j |00142 | jpar m3 | 1 1
Notations
R laquo eau de riviegravere U = eaux useacutees
P =raquo colmatage physique B = colmatage biologique
2 raquo traitement secondaire Preacute = preacutetraitement
bullbullbullbullbulllt
- 133 -
FIGURE 31
BASSE VALLEE DE LA DURANCE - FRANCE
TARASCON
Limi t e s de l a p a r t i e c a p t i v e de l a format ion a q u i f egrave r e ( sous des d eacute p ocirc t s a r g i l e u x s u p e r f i c i e l s )
I n s t a l l a t i o n s d i n j e c t i o n ~^mdash P r o f i l eacute t u d i eacute
ipoundxtncuit du Document Ccedil 513^1 ) bull bull bull bull bull bull
- 134 -
FIGURE 32 SCHEMA DU PROJET DE FLUSHING MEADOWS ^-x
R eacute g u l a t e u r d e p r e s s i o n
A l i m e n t a t i o n
Canal dameneacutee Digue
Bassin V T
IOI JŒ JLIumlL
=r~w5i bd alt
bull
Puits Ndeg bull 1
50
bull -ltgt
bullbull 3-4
5-6
100 megravetres
I
B _
3=
Tuyau de drainage
J^ Puits Est
Puits
FIGURE 32 BIS SYSTEME DES BASSINS DINFILTRATION SUR CHAQUE COTE DU LIT DE LA RIVIERE ET DES PUITS AU CENTRE POUR POMPER LEAU REGENEREE
Lit de la rivi egravere
horizon imperxeacuteable
(poundXpoundACLUgraveL4 du Document Ccedil 6230) bull bull bull bull
- 135 -
FIGURE 33
ZONAL RESPONSE IN WATER TABLE HYDRAULIC HEAD AND WATER QUALITY
AROUND THE CITY OF FRESNO CALIFORNIE
(poundxtnltzijt du Document 6616816)
TABLEAU 13 REALISATION EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TROPICAL
i PAYS
USA
i | LOCALISATION |
St Croix (Virgin Islond)
Notations
EAU
U
| GEOLOGIE
Alluvions (voir fig 33 Bis
1
VOL AQUI DISPOSITIFS
Bassins (voir fig
33 Bis)
1 ICOLMA
1 1 PB
1 1 1
1 | TRAIT
1 1
1 1 1 1
PERFORMANCES
38000 n3jour
1 1 1 PRIX |
[de re- [ vient 05602 [par m3
U = eaux useacutees
P = colmatage physique 8 = colmatage biologique
1 = traitement primaire
- 136 -
FIGURE 33 BIS
GEOLOGY OF THE GOLDEN AND NEGRO BAY RECHARGE SITES
i ^ mdash E i f t t a N laquo y o Bay gt ^ bullbull bull Esurraquo Goldltn Grcraquoraquo bull gt
rtorironiai ugraveiitanc ifti
(poundxtialt du Document 661^931 )
bull bull bull bull bull bull
- 137 -
- INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LA
CONSTITUTION DUNE BARRIEgraveRE HYDRAULIQUE CONTRE LINTRUSION
DEAUX SALEacuteES
1 ) L-Lite deA inAtaHaiJonA
(1
(2
(3
(4
(51
(6
(7
(8
(9
(10]
(11
(12)
Long Island USA
Zandvoort Pays-Bas
Tokushima Japon
Water Factory 21 USA
Palo Alto USA
Burdekin Australie
Kalauoo Hawaiuml USA
Dashte Naz Iran
Tanger Maroc
Telbaulba Tunisie
Sebikotane Seacuteneacutegal
Bas Togo Togo
(F 2028 G 51341 G 17874)
(F 2028 G 51341)
(G 51341)
(G 6212 5603546)
(G 6212)
(F 40332 G 51341)
(G 51341)
(Ground Water Ja-Fe 1977)
(F 2028 G 51341 6600101)
(G 6757)
(G 51341 5600835)
(G 51341)
2) Le tabMeau cL-apieA donne la r eacutepar t i t ion des i n s t a l l a t i ons preacuteceacutedentes suivant l e climat et l e niveau de deacuteveloppement des pays concerneacutes
3) LeA tabteaux 1b agrave 19 donnent pour chaque cas p a r t i c u l i e r de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques carac teacuter is t iques des i n s t a l l a t i o n s correspondantes
Tableaux 14 agrave 16 r eacutea l i s a t ions en pays indus t r i a l i seacute s
Tableaux 17 agrave 19 r eacutea l i sa t ions en pays en voie de deacuteveloppement
- 138 -
- ______^ NIVEAU DE CLIMAT -^CEVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2 ) (3 ) t a b l e a u 14
(4 ) (5 ) t a b l e a u 15
(6) (7) t a b l e a u 16
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
(8) t a b l e a u 17)
(9 ) (10) t a b l e a u 18
(11) (12) t a b l e a u 19
TABLEAU 14 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
C I I I I I I I I I I PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLHA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
1 1 I I I I I 1 1 1 I I I I I I I I I | USA | Bay Park | U |Sable a r g i l e | gt 1200 10 9 m3|Puits d i n j e c - | PCB | 3 |13 agrave 25 1s | | | | Long Is land j | sab le argi leux j | t i o n I I I 1 | | (voir f i g 34) | | ( v o i r f i g 35) | | I I I I I
| Pays-Bas | Zandvoort j R |Plaine l i t t o r a l e | ) 4 5 10 9 m3 jcanaux e t j P j Preacute j 70 10 m3an jde r e -| j | | e t dune | jbass ins | | j | v i en t | | | j (vo ir f i g 36) j j fvo ir f i g 36) j j j |0 245
1 I I I I I I I lFFn3 1 1 1 1 II 1 1 1 II 1 1 1 1 1 1 1
Japon | Tokushima | R |Plaine l i t t o r a l e | |Pu i t s d i n j e c - | P | 2 | 20-25 n3heure | j (vo ir f i g 37) j jdiluvium | j t ion I I I 1 | | |(voir fig 37) | | I I I 1 1 I I I I I I I 1 Notations
R = eaux de riviegravere U = eaux useacutees
P = colmatage physique C = colmatage chimique B = colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux 2 = traitement secondaire 3 = traitement tertiaire
- 139 -
FIGURE 34
LOCATION OF THE BAY ARTIFICIAL-RECHARGE SITE
(C-xtnaAJL du Document Ccedil 5211 )
FIGURE 35
Nord Sud Atlantioue
A r g i l e
^Zdia^) cfe fBe c 0
G r a v i e r
Sable argile sable argileux et limon S a b l e
Roche c o n s o l i d eacute e
lCxtaaJJ- du Document Ccedil 513^1 )
- 140 -
FIGURE 36
NI
n
Limite de la zone s captage
Limite des dunes
i
gt
Mer du Nord Dunes Polder du Lac de Haarlem
urbe ^^y-Lentilles Sables du plexs^ - T tocene ^ ^^aargile
---bullbullbullbull bull-bull-bullbullbullbull ejjgt---gt ltamp ltbull bull v- bullbullbullbull
gt--gtV^
^ampm$^amp^3^amp$^
ZANDV00RT PAYS-BAS
(CxtAaU du Document Ccedil 513^D bull bull bull bull bull
- 141 -
FIGURE 37
Aff l eu remen t s du s u b s t r a t r ocheux
_ _ p r o f o n d e u r du s o c l e rocheux ~ ( c o u r b e de n iveau ) 1ampampampVJ-~- Teneur en Ci s u p eacute r i e u r e agrave
bull Fo rage
copy P u i t s d i n j e c t i o n
TAKASE Deacutepocircts argileux superficiels HATSUMO
icirc l e r
PROJET DINJECTION DE TOKUSHIMA JAPON
fts^ k=eacutepoundagrave amp ^
Tokushima (sur Shikoku)
(6x-tzltzlt du Document Ccedil 513U1 )
- 142 -
FIGURE 38
ORANGE COUNTY CALIFORNIE
bullv KCCU CQ
5Au BtewAepiuo co
raquo _
eiVcZ^iPE- co
0
PIE60 1 l [ IMPERIAL CO i
_ 1 -T-
A i
(CxtacuJ du Document 56035^6)
TABLEAU 15 REALISATIONS EH PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
r 1 i PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE
1 1 1 1 1 1 |VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
Water Factory 21 U Deacutepocircts marins et Californie continentaux mal (voir fig 38) consolideacutes
Puits dinjecj PB 3
(voir fig39)
066 IJI33
USA Palo Alto (voir f ig 40)
U Sables et jgraviers
I Puits dinjecj PB 6 1s
|(voir fig40)| I I
Notations
U = eaux useacutees
colmatage physique colmatage biologique
3 = traitement tertiaire
bull bull bull bull i
- 143 -
FIGURE 39
FLOW SCHEMATIC AND SAMPLING LOCATIONS FOR WATER FACTORY 21
LIQUID PROCES3IWG
C H E M C A L K I T R O S c N RECARSON-I __ _ icirc ACTIVATES bullDiSlNFECIiCV amp j CLARIFICATION j REMCVAL ATCN [ FILTr^siO^I CARBON 0poundMIKERASJZpound7Gricirc
t t fAOSQPPTiCtt
CAP80H 70 HIcircUSr
bull lt
lJCCTtOlaquolaquo wCLLS
bull laquo C Y C L E
PUMraquoS
S0L1DS HANOLING INJECTIONraquo SYSTEM
bull bull bull bull bull bull
- 144 -
FIGURE 40
PLAN 0F GROUNDWATER RECHARGE FACILITY IN THE PALO ALTO BAYLANDS
msmm FRAgraveSCISCOcircI
0 u
El 6k
PALO ALTO
copy
-e-o
LEGEND
EXTRACTION WELL
INJECTION WELL
MONITOft WELL
lpoundyLtnaLt du Document Q 6212)
- 145 -
TABLEAU 16 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TROPICAL
1 f~^ 1 1 1 1 PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |THAIT j PERFORMANCES | PRIX
Australie Delta du Burdekin Delta avec 345 109 m3 Trancheacutees agrave Preacute (voir fig 41)
-h i
JKalauao Hawaiuml
deacutepocircts alluviaux
I I I I
sable (voir fig41
I Bta2) I H
40 agrave 100 106
m3an des in-vestis-jsements 2 106$
USA jcocircne volcanique 4800 10 in3 Retenue deau (basalte) (voir fig43) (voir fig 43)
120000 m3jour
Notations
R = eaux de riviegravere
P w colmatage physique
Preacute = preacutetraitement
FIGURE 41
CARTE GENERALE
bull Ui KlaquoraquokM
(ExtzaLt du Document Q 513^1 )
- 146 -
FIGURE 42
LOCALITIES OF RECHARGE TRENCHES IN BURDEKIN DELTA
FIGURE 43
TYPICAL CROSS SECTION OF A TRENCH
IpoundxtnaAgraveJbi du Document h U0332)
- 147 -
FIGURE 44
COUPE SCHEMATIQUE MONTRANT LES SOURCES DEAU DE HONOLULU
P u i t s d e K a l a u a o H a w a i i E t a t s - U n i s d A m eacute r i n u e
E c h e l l e
-2snmdash P r eacute c i p i t a t i o n (rrr)
- laquo laquo - - L i g n e s d e n i v e a u p i eacute z o m eacute t r i q u e ( c m )
(SxiAaJJ du Document Ccedil 513^1 )
- 148 -
TABLEAU 17 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TEMPERE
1 PAYS | LOCALISATION
j r
GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COLHA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
Iran iDashte Naz | N |Sables | jtvoir f ig 45) bull j jtvoir f ig 46) j
I I I I
|Puits din- j jjection j |(voir f ig 47) |
|200 1s I I
N = eau de nappe
FIGURE 45
DASHTE-NAZ FARM AREA
V--
I R A Q
S A U 0 1 A R A 8 I A
MIOOLE EAST AREA
(poundxpoundnaUt4 de VattLcAe do OS W-LLLLaniA pcuiu darvi Qiound Wateji Qa-Fe 1977)
- 149 -
FIGURE 47
CROSS SECTION OF TYPICAL INJECTION WELL
FIGURE 46
RELATION BETWE FRESH AND SALINATED
AQUIFERS IN DASHTE-NAZ
CAS-OH I f A
-bull C -r- ~ - = S ^ trade j f - iuml x bull bull 0 L
_ _ - ^ Fgtistoi cdHgtjkta wi(raquo gtlaquo-raquoai
fx-6iltxiXltJ de VantXcle de pound)poundbull WLilLami paMu dan Ccediliound Wateji Ccedila-Fe 1977 )
bull bull bull bull bull bull
- 1 5 0 -
CARTE GEOLOGIQUE DU CHARF-EL-AKAB
Echelle - ltm
QUATERNAIRE
Allumions
1 I Sable Je couverture
~gt---iuml 1 Sable de phje
1degdegdeg1 Gregraves marin
ANTEQUATERNAIRE
- j Gregraves lortonhn
bullpound3 Gregraves 1 vmucirc Arjiitesj
F-^- Marnes eacuteocegravenes
ugravediens
Mcrres schisteuses secircnonicircennss
bullif- ocircondacss dexploitation t Fesseacutes dabsorption
copy Pieacutezomtlrts G Diachse dinjection
evccedilraquo V^=gt-iuml
EXHAURE ET REALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE LA NAPPE DE
CHARF-EL-AKAB (TANGER)
SCHEMA DE PRINCIPE
(poundxJyiaUA du Document 6600101 ) bullbullbullbullbullbull
- 151
TABLEAU 16 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT MEDITERRANEEN
1 | PAYS
1 1 1 Maroc 1 1 1 1 1 Tunisie 1 1
1 | LOCALISATION
1 1 |Tanger 1 1 |Telboulba 1 1
1 | EAU
1 B 1 1 I 1 1 F 1 1
1 1 | GEOLOGIE | VOL
I 1 1 1 s ICuvette littorale|6 10 Iseacutedimentaire | |(voir fig 48) | | 1 i |Sables fins avec | (couches dargile | i i
AQUI
m3
1 1 | DISPOSITIFS |
1 1 1 |Fosses din- | Ifiltration | |(voir fig48)|
| i 1 i |Pults din- | Ijection | 1 1
COLMA
P
P
1 | TRAIT
I 1 1 1 1 1
1 1-2 1 1
1 | PERFORMANCES
I
1 |106 m3an 1 1 1 1 -|05 10deg ngt3an 1 1
1 1 1 PRIX | 1 1 t 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1
Notations R = eau de riviegravere
P = colmatage physique
1 = traitement primaire 2 = traitement secondaire
TABLEAU 19 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TROPICAL
1 1 1 1 | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COLMA |TRAIT PAYS | LOCALISATION | EAU GEOLOGIE PERFORMANCES | PRIX
Seacuteneacutegal | Sebikotane IRoches carbona- 6010 m3 jRetenue |teacutees karstiques | j(voir fig4SIuml| |(voir fig 49) j | |
+ -+- 4-I
1depandage j
34 10 n3an
Togo Bassin du Bas Togo
Sables dunaires (voir fig SO)
gt 1 4 1 0 S m3 jTerrains 5 6 10 m3an
Notation
R = Eau de r i v i egrave r e
- 152 -
FIGURE 49
ECORCHE DU COMPARTIMENT DE SEBIKOTANE
ECORCHE DU COMPARTIMENT
DE SEBIKOTANE
Rosine infeacuterieur supposa en levraquoJ
i JIumlAMirretir
F N Cad m rcreujf
i rjJ 5AAV t 7srracirces
iKf[^|rT bull | ^T7^WL T Icirc j-r-- r- i - F
jt|l-k bull i T i ^ ^ J iiuml S t e k y X MaUr Guey
(poundxtaU du Document 5600835)
- 153 -
FIGURE 50
PLAINES LITTORALES DU TOGO
Limi te des p eacute n eacute t r a t i o n s UJJJplusmn-LLL d e a u s d e mer ^o
tf C o u r b e s de n i v e a u de l a pound I iuml m i t e iuml h f eacute r i e u r e de l a q u i - ^ bull bull
f egrave r e du c o n t i n e n t a l t e r m i n a l v
E a u de ui(
Oceacutean o
P r o f i l
C o n t i n e n t a l t e r m i n a l
( ^S ta t ion de pompage) T a b l i g b o
Eaux
S-ogt6 W ^
(poundxfrialpound du Document Ccedil 513^1) bull bull bull bull
- 154 -
D - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF
LEacutePURATION NATURELLE DES EAUX PAR PASSAGE DANS LE SOL
1 ) Lutte deA inAtaLlampLLorvi
(1) Bertrange France
(2) Blagnac France
(3) Dangeacute - St Romain France
(4) Ginasservis France
(5) Nancy France
(6) Croissy France
(7) Karlskoga Suegravede
(8) Goteborg Suegravede
(S) Port Leucate France
(10) Boulder USA
(G 2264 bis)
(G 2264 bis)
(G 2264 bis)
(5605250)
(F 2028)
(G 51341 G 3663)
(G 51341 F 2028)
(G 51341 F 2028)
(G 7221)
(G 1681519)
2) Le tabZeau cx-de440uA donne la reacutepartition des installations preacuteceacutedentes suivant le climat et le niveau de deacuteveloppement des pays concerneacutes
mdashbullmdash-___ NIVEAU DE CLIMAT -^DEVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) Tableaux 20 et 20 bis
(S) Tableau 21
(10) Tableau 22
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
bullbullbullbullbullbull
- 155 -
NB Toutes les installations reacutepertorieacutees ont eacuteteacute construites dans des pays industrialiseacutes Ceci montre bien que face dune part agrave laugmentation des besoins en eau et face dautre partagrave limportance de la quantiteacute deaux useacutees rejeteacutees lalimentation artificielle apparait comme eacutetant un moyen de gestion bien approprieacute
N
3) LampA tableaux 20 agrave 22 donnent pour chaque cas particulier de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
TABLEAU 20 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
| PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE j VOL AQUI j DISPOSITIFS | COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
France Bertrange R Alluvions gros- bullBassins agrave PB Preacute 800 m3jour bull 1siegraveres bull bullsable j j Jenviron j
(sables et gra- i itvoir fig51)
1 I I vieuro r s) | i 1 1 I 1
j France 1 Blagnac 1 R JAlluvions gros- | iBassins agrave j PB j Preacute |800 m3jour j | 1 1 Isiegraveres 1 Isable | j lenviron i j j I ((sables et gra- | |(voir figbllj j j j 1 1 I I viers) 1 1 I I I I
France Dangeacute Saint R Alluvions gros- Bassirs agrave PB Preacute 800 n3jour
Romain siegraveres isable [ [environ
(sables et gra- (voir fig51)
r 1 v i e r s ) bull I
j France | Ginasservis j U | 1 |Lagune j PB | 3 |50 m3heure j 1 I (Var) | | 1 Kvoir fig52)| | j |
France Nancy R Alluvions bull Bassins p Preacute 100000 m3j
(voir fig53)
| France j Croissy j R |Craie fissureacutee | |Bassins j PB j 1 |3010 m3an jde revient
| | (voir fig 54) | |sous alluvions | |(voir fig55lj | j |0062 par
1 1 1 |(voir fig54) | | I I I I m3
j | I l 1 9 1 I j I i Suegravede Karlskogo R Alluvions (sables 2 10 m3 Bassins agrave 1 15000 mSjour
(voir fig 56) [et graviers) [ [sable [ [ J J
(voir fig 56) (voir fig56)] j
Notations
R = eaux de riviegravere
U = eaux useacutees
P = colmatage physique
B ~ colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux 1 = traitement primaire 3 = traitement tertiaire
bullbullbullbullbullbull
- 156 -
FIGURE 51
Pt eacute iome t r cm
4 3
4 2 Stiagravettrotum de cateotres marneux tm peu permtobtn ^ -IMPLANTATION -
EcheteViOOO
SP I I I I I I I I I t I rr BOMilt 4raquoJtrotlaquoii
1gtIuml I I M J I I I M I A B
bull Fore 9 bull tf rlaquopi i
laquoraquooo l _ 1 2 0 O
J-raquoraquo
lLxtnaiA du Document Ccedil 226k b-Li)
FIG-52
T iu i teumlu ien t d eacutepuiut iou degraves fcJUii Utgteacutees Urbaines
en vus de Leur recyclage pour la consommation
Scheacutema deprincipe de l installation pilote de GINASSERV1S
ChXraquot olaquoJraquolaquolraquoraquo Otcf lntr iictgtpiraquolraquoraquo
v bull T R A I T E M E N T PRIMAIRE laquot SECONDAIRE
TRAI1EHENT TERTIAIRE
ur
raquo ^ ^ ~ i
C3 J ya amdashraquo f
^ mdash - feu eraquor gtbull bull bull bull bull bull
LACUNE dlaquo r i mj action
(poundxUaU du Document 5605250
- 157 -
FIGURE 53
SCHEMAS EN PLAN ET EN COUPE DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE DE LA NAPPE
DE LA MOSELLE A MESSEIN (NANCY)
MoseUe
vers trai
Barrage
25-3 Om | 25-30trade
gt^ |2a3nraquo
f Galerie L J captante
77777777-7777777 Subslratum impermeacuteable
(LxJjiaAgraveJ du Document h 2028)
FIGURE 54
NAPPE SOUTERRAINE DE LA VALLEE DE LA SEINE A CROISSY (FRANCE)
S e i n e Deacutecanteurs
U
P r i s e d eau
F i l t r e s agrave s a b l e
B a s s i n S t a t x o n r _ V e r s l e d m f i l - de _ reseau de t r a t x o n pompage l - d i e t r - i -
1 bution
Craie f i s s u r eacute e
(ExtAcujt du Document Q 513^1 )
- 158 -
FIGURE 55
Usine du PECQ
Prise deau de CROISSY
Chatou 9
bull bull lt - - bull lt iuml gt
FORAGES SLEE bull FORAGES fslJFTl
coupe des terrains suivant A B
a Meuliegraveres e Calcaire grossier b Sables du Stampien f Argiles et sables du Sparnacien c Gases vertes du Sarncisien g Craie blanche Seacutenonienne d Marnes et caillasses h Sables et graviers
(6xtAalt du Document Ccedil 3663)
- 159 -
RESERVOIR DEAU SOUTERRAINE DE KARLSKOGA SUEDE
Carte de l a reacuteg ion
bull w
(ExtnaLt du Document Ccedil 513^1 )
FIGURE 56
SCHEMA DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE A KARLSKOGA
(Extnatt du Document t 2028)
- 160 -
TABLEAU 20 BIS INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
1 1 I LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI
1 1 1 r~ DISPOSITIFS | COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PI
PAYS
Suegravede | Goteborg I I
R |AlIuvlons (sables | jet graviers) | j(voir fig 57) |
Bassins | (voir fig 57) j
| 1 |12000 m3jour I I
Notations
R = eaux de riviegravere
1 = traitement primaire
FIGURE 57
SCHEMA DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE A GOTEBORG
Bass in d raquo i n j e c t i o n
Nivlaquo p i eacute z on eacute triccedilju^
v v v V
vSocle cristallin
n M bull
(Cxtnaijt du Document Q 513^1 )
bull
NW Echelle horizontale 1500
PZ5
488 529
590 622-6 28
249-250 HV
360-364-k
482-484
Golel dorgile humifecircre 03cm + golels oxydes
602
690
775-784 810
Lentille dorgile humifecircre 02cm ggft
l ^ g S S J Forte dodeur H2 S 75 926 944
10-1018
1086 bull
1168-12-
1540 L-J
w
Argile humifecircre sableuse
Argile sableuse humifecircre oxydotion ferrique 10
Argile sableuse humifecircre
Deacutebris de- vecircgeacutetoux 10 Traces oxydation 1
Sable tourbeux Deacutebris de bois Soble fin tourbeux
Sable fin tourbeux
Amas de soble argileux humifecircre Soble partiellement tourbeux
054 bullbullbull 089-071
240
354-360
425-428
517
610
9 936
arc
515
Lentille dorgile tourbeuse 1cm Toches doxyde ferrique
Golel dorgile sableuse
Galets dargile sableuse brun-rouge 01 cm Toches humifegraveres Bois en deacutecomposition Soble ovec oxyde ferrique 20 Soble humifecircre H2S Soble humifecircre ovec racines
LEacuteGENDE
] Soble grossier moyen
Soble fin
FIGURE 59 PORT LEUCATE
PLAN DE SITUATION DE LA DUNE DE LA CORREGE
Echelle M 15 000
bullbullbullv Zoneeacutequipeacutee pour l i r r i g a t i o n acirc p a r t i r des ef f luents en 1980
Zone basse planteacutee (+ 2 NGF)
Conduite 0 400
Bassins d i n f i l t r a t ( 1981)
Zone haute non anteacutee (+7NG
M E R bullbull M E D I T E R R A N E E
- 163 -
TABLEAU 21 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
j VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX PAYS LOCALISATION EAU j GEOLOGIE
] 1 h Port Leucate U Dunes cStiegraveres
(voir fig 58) Bassins din- PB filtration (voir fig 59)
Preacute 1500 m3Jour
Notations
U = eaux useacutees P = colmatage physique B = colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux
TABLEAU 22 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT SEMI-ARIDE
i 1 r | LOCALISATION | EAU |
PAYS GEOLOGIE VOL AQUI 1 1 1
DISPOSITIFS ICOLMA |TRAIT | PERFORMANCES
1 1mdash4 PRIX
SA Boulder (Colorado)
I bdquo I U jAlluvions (sables et graviers)
Bassins din- j PB filtration
I entre 50000 e t ( f ig 60 ) 200000 m3an
Notations
U = eaux useacutees P = colmatage physique B = colmatage biologique 2 raquo traitement secondaire
bullbullbullbullbullraquo
FIGURE 60
SCHEMATIC 0F BOULDER WASTEWATER TREATMENT PLANT
M
Flow Prlmagravery Diversion Clarifiers
Iteadworks Oox
r L
Trfckling Ti t ters
Secondary Clarifiers Chlori nation
City Collection
System
V
Grit to Land Disposai
Site
Kl
bulla
o a v
Infiltration-Percolation Basins
1 mdash lt To Land
~ Disposai Site
Sludge Vacuum Holding Filters Tanks
(ExtnaU du Document Q 1681519)
- 165 -
L I S T E B I B L I O G R A P H I Q U E
F 2028 BIZE Jf BOURGUET L LEMOINE J Lalimentation artificielle des nappes souterraines Ed Masson et Cie 1S72 199 pages
F 3091
F 40332
FALKENMARK M LINDH G Water for a starving world Westview Press Boulder Colorado Feacutev 1977 204 pages
Proceedings of the groundwater recharge confeacuterence - 1980 Australian Water Resources Council Confeacuterence Seacuteries ndeg 3 281 pages
F 4443 MATHEW K NEWMAN PWG HO GE Groundwater recharge with secondary sewage effluent Australian Water Resources Council 1982 167 pages
F 44521 agrave 4 Artificial groundwater recharge International Symposium - Research results and practical applic Dortmund 1979 Publication 1982 1500 pages environ
F 4462 HUISMAN L 0LSTH00RN TN Artificial groundwater recharge Pitman Advanced Pub Program Ed 1983 320 pages
G 1681519 SMITH DG LIumlNSTEDT KD BENNETT ER Treatment of secondary effluent by infiltration-percolation EPA-6002-79174 Aoucirct 1979 103 pages
G 17874 KOCH E GIAIMO AA SULAM DJ Design and opeacuteration of the artificial-recharge plant at Bay Park New York US Dept of the Interior Geol Survey 1973 14 pages
G 2264 Bis La meacutecanique des fluides et lenvironnement - Preacutevision et maicirctrise de la qualiteacute de leau et de lair Socieacuteteacute Hydrotechnique de France 14egravemes Journeacutees de lHydraulique Paris Sept 1976 Question 4 les eaux souterraines 48 pages
G 3663 A bull bull bull
Plaquette de preacutesentation de linstallation de recharge artificielle de Croissy SLEE sd 16 pages
G 51341 Emmagasinement souterrain des eaux et recharge artificielle Ressources NaturellesSeacuterie Eau ONU ndeg2 1977 307 pages
bullbullbullbullbullbull
- 166 -
G 6094
G 6212
G 6230
G 7221
A bull bull bull
World climate confeacuterence Organisation Meacuteteacuteorologique Mondiale Confeacuterence Feacutevrier 1977 Genegraveve 791 pages
A bull bull bull
Wastewater reuse for groundwater recharge Symposium Office of Wat Recycling Californie 1980 345 pages
A bull bull bull
Possibiliteacutes deacutepandage des eaux useacutees urbaines Rapport Agence RMC 1979 371 pages
A bull bull bull
Lameacutenagement dinfiltration des eaux useacutees de Port-Leucate Socieacuteteacute dEconomie Mixte dEquip et dAmeacutenag de lAude Nov 1981 45 pages
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6600101 MAHI LARAKI M Recircalimentation artificielle de la nappe aquifegravere de Charf-el-Akab TSM LEau Aoucirct-Sept 1970 p 355-359
6609067 JASINSKI B Captages deau dinfiltration du reacuteseau de distribution de Wroclaw (Pologne) TSMLEau Feacutevrier 1976 ndeg 2 p 88-92
6614931 BURAS OK Wastewater reacuteclamation in St Croix JWPCF 1977 49 ndeg 3 p 429-435
6616816 BIANCHI WC NIGHTINGALE HI McCORMICK RL A case history to evaluate the performance of Water-Spreading projects JAWWA Mars 1978 p 176-180
6618945
6622466
CARSAT G Quelques eacutequipements publics de Genegraveve Equip Eur 1978 2 ndeg 98 p 59-67
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6627873 MARTIN F THEBAULT P La flottation agrave lusine de Moulle Techniques Eau Ass 1981 ndeg 409 p 37-42
6628231 Water for human needs Ass Int Ress en Eau Vol 3 1975 413 pages
bull bull bull t
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C O N C L U S I O N
- 171 -
La consommation croissante deau dans tous les paus conduit parfois agrave une surexshyploitation des ressources naturelles le manque deau dans certains paus en deacuteveloppement et la po-Llution de leau dans les paus Industrialiseacutes ont fait que les aestlonnaLnes de leau ont eacutetudieacute toutes les possibiliteacutes de conserver leau quantitativement et qualitativement
Lalimentation artificielle des nappes paiait ecirctie une solution judicieuse agrave ces problegravemes de ressource en eau
Tout au long de cette eacutetude on a miA en eacutevidence les questions techniques et eacuteconomiques
meacutethodes dinflltratlon qualiteacute de leau agrave infecter colmatage de la one dinfiltration coucirct des tiavaux coucirct dexploitation
De nombreux exemples pais tant dans les paus deacuteveloppeacutes que dans les paus du tiers monde aussi bien en climat humide quen gone aiide ou senti aride ont permis de mettre en eacutevidence les avantages et les inconveacutenients de cette techshynique Un bilan eacuteconomique montre que dans de nombreux cas la reacuteallmentatlon artificielle des nappes peut ecirctre consideacutereacutee comme un dispositif efficace dans la gestion de leau dun paus
Cette synthegravese montre aussi le soin quil faut apporter aux eacutetudes preacutealables pour ne pas se heurter agrave de giaves pnoblemes en cours dexploitation
Un autre enseignement tireacute de la lecture des documents est le fait que chaque cas est unique leacutetude dexemples similaires est eacutevidemment Importante mais elle ne leacutesoud pas tous les problegravemes 31 faut en particulier une eacutetude hudiogeacuteologishyque seacuterieuse de la jone
Laction eacutepuratrlce des sols ameacuteliore grandement la qualiteacute de leau ma-ls ce nest pas une seacutecuriteacute suffisante et dans le cas de lutilisation dune eau infiltreacutee pour la consommation animale ou humaine il est neacutecessaire de proceacuteder agrave des controcircles et eacuteventuellement agrave des traitements
La reacutealimentation des nappes permet laugmentation de la quantiteacute deau disponible et en ameacuteliore souvent la qualiteacute cest donc un proceacutedeacute inteacuteressant pour les ones arides et seml arides car leacutevaporatlon Intervient moins que pour un reacuteservoLr deau agrave ciel ouvert 01 est aussi avantageux pour les paus deacutevelopshypeacutes puisquil permet de deacutevelopper la ressource en eau tout en assurant une certaine eacutepuration des eaux brutes ou useacutees que lon infiltre
- 14 -
preacute-traitement deacutegrillage suivi dune simple deacutecantation Cest le cas des oueds et des cours deau ne preacutesentant pas de pollution notable
NB les anciennes sabliegraveres se preacutesentent comme eacutetant dexcellents bassins de deacutecantation
traitement primaire en station injection de coagulants deacutecantation et filtra-tion sur sable pour reacuteduire la teneur en MES et la demande biologique en oxygegravene des eaux
Exemple
Croissy (eau de Seine) - la figure 1 donne un scheacutema de linstallation (G 3663)
Moulle (eau de lAa) (6627873 6625917 6627956)
Appoigny(eau de lYonne) (G 1947)
Remarque dans le cas deacutepandage superficiel des eaux de recharge on ne procegravede pas agrave une steacuterilisation lors du traitement En effet la chloration aurait le grand inconveacutenient de deacutetruire dans les bassins laction eacutepuratrice des bacteacuteries diverses qui oxydent et mineacuteralisent les diffeacuterents produits organiques preacutesents dans les eaux (G 3459)
FIGURE 1
EXEMPLE DE CROISSY
(poundxiiaJJ du Document Ccedil 3663)
bull bull bull bull bull
- 15 -
3) Eaux desitlneacuteesi agrave linfection (F 3469 F 2028)
Remarque preacuteliminaire les eaux dinjection dune maniegravere geacuteneacuterale doivent ecirctre deacutebarrasseacutees de toute pollution susceptible dalteacuterer la qualiteacute des eaux du gisement et notamment des matiegraveres toxiques non eacuteliminables par filtration naturelle De plus les eaux dinjection doivent ecirctre chimiquement compatibles avec les eaux du gisement
En geacuteneacuteral en plus dun traitement primaire classique les eaux de riviegraveres desshytineacutees agrave linjection subissent un traitement secondaire plus ou moins eacutelaboreacute en fonction de leur degreacute de pollution Ce traitement vise principalement agrave deacutesaeacuterer leau et agrave la steacuteriliser avant injection
Exemples (F 2028)
En Israeumll (eaux du Lac de Tibeacuteriade)
En Californie (eaux des torrents de la Sierra Nevada)
3 - RECHARGE PAR EAUX USEacuteES
Le niveau de traitement des eaux useacutees destineacutees agrave la recharge artificielle deacutepend tregraves largement de lorigine de celles-ci (domestique ou industrielle) et aussi de la nature des terrains de recharge
Le tableau 1 (extrait de 6604561) rappelle la nature des pollutions en fonction de lorigine des eaux useacutees
Le tableau 2 (G 6501) donne agrave titre indicatif les recommandations du Service de Santeacute de la Californie pour lutilisation agrave des fins de recharge artificielle deaux useacutees
Le tableau 3 (G 6501) montre par des exemples la diversiteacute des traitements que lon peut appliquer suivant les paramegravetres de la recharge
ConcAgravewiioni
Comme nous lavons deacutejagrave souligneacute dans lintroduction chaque opeacuteration de recharshyge doit ecirctre traiteacutee comme un cas particulier Le niveau de traitement requis pour les eaux de recharge en est une preuve Aussi seuls des essais in situ et agrave long terme associeacutes agrave lexpeacuterience du professionnel peuvent deacutefinir les traishytements neacutecessaires des eaux de recharge Cette eacutetape est importante car elle conditionne la rentabiliteacute de lensemble de lopeacuteration de recharge le coucirct du traitement entrant pour une part importante dans le coucirct global (F 2028 G 6501)
bull bull bull bull bull bull
- 16
TABLEAU 1
Sources deaux useacutees
- Eaux useacutees urbaines
non traiteacutees
traiteacutees
fosses septiques
- Eaux useacutees industrielles
eau de refroidissement
industries alimentaires
industrie du papier
industrie chimique et traitement des meacutetaux
industrie du peacutetrole
- Irrigation
- Ruissellement urbain et nettoyage des
- Eau de crues
Types de pollution
composeacutes organiques et mineacuteraux matiegraveres en suspension faibles teneurs en meacutetaux lourds et en toxiques Tregraves forte teneur en DBO Biodeacutegradable ou non deacutegradabie
composeacutes organiques et mineacuteraux faibles teneurs en meacutetaux lourds et en toxiques Substances biodeacutegradables et non deacutegra-dables
surtout des matiegraveres organiques Biodeacuteshygradable
chaleur
composeacutes organiques et matiegraveres en susshypension surtout DBO eacuteleveacute Particuliegraveshyrement biodeacutegradables
composeacutes organiques et mineacuteraux En partie biodeacutegradable Quelques matiegraveres solides organiques en suspension
composeacutes organiques et mineacuteraux y compris des meacutetaux lourds des toxiques et des substances dangereuses Selon le proceacutedeacute certaines substances sont biodeacutegradables
composeacutes organiques biodeacutegradables et non biodeacutegradables surtout Nombreux toxiques et substances dangereuses
deacutechets organiques et mineacuteraux subsshytances nutritives sels de lessivage du sol substances biodeacutegradables ou non biodeacutegradables matiegraveres en suspenshysion
mers composeacutes organiques et mineacuteraux fortes charges en DBO substances nutritives pesticides matiegraveres en suspension en partie biodeacutegradables
composeacutes organiques et mineacuteraux matiegraveres en suspension en partie biodeacutegradables Eminemment variable selon lutilisation du sol
(tsiaducJUon du tableau 1 eyLtnaJut du Document 66OU561 )
bull bull bull bull bull
17 -
TABLEAU 2
NIVEAUX DE TRAITEMENT RECOMMANDES POUR LES EAUX USEES EPUREES
UTILISEES A LA RECHARGE DES NAPPES SOUTERRAINES
1
2
3
t
5
6
7
par eacutepandage superficiel
Veacuterification de linexistence de deacutecharges deffluent industriels toxiques dans les eaux useacutees utiliseacutees
Oxydation biologique normale (traitement secondaire)
Adsorption sur charbon actif (temps de contact 30 mn demande chimique doxygegravene reacutesiduelle moins de 5 mg1)
Epandage avec percolation de leffluent dans la zone aeacuterobie non satureacutee du sol non remanieacutee - profondeur minimale de la nappe 3 megravetres
- une semaine deacutepandage alterneacutee avec 2 semaines dassegravechement
Dilution par une quantiteacute eacutegale deau souterraine naturelle
Leau de recharge doit rester dans la nappe pendant un an avant decirctre extraite
La qualiteacute de leau souterraine doit ecirctre doit ecirctre reacuteguliegraverement surveilleacutee
l
2
3
A
5
6
7
8
9
10
11
12
ou par injection directe
Veacuterification de linexistence de deacutecharges deffluent industriels toxiques dans les eaux useacutees
Oxydation biologique normale (traitement secondaire)
Deacutesinfection correcte (chlorination)
Coagulation-floculation chimique
Deacutecantation
Filtration rapide sur sable
Adsorption sur charbon actif
Deacutemineacuteralisation par osmose inverse
Aeacuteration par aspersion pour leacutelimination des composeacutes organiques volatils
Dilution par une quantiteacute eacutegale deau souterraine naturelle
Leau de recharge doit rester dans la sapps pendant un an avant decirctre extraite
La qualiteacute de leau souterraine doit ecirctre recircguliegravereoent surveilleacutee
(acirc-x-ttalt du Document Ccedil 6501 )
bull bullbullbullbullbull
- 18 -
TABLEAU 3
PRINCIPALES INSTALLATIONS DE RECHARGES DE NAPPE SOUTERRAINES EN CALIFORNIE
UTILISANT LES EAUX USEES EPUREES
Nom de iumla station de reacutecupeacuteration
deaux useacutees San Joseacute Creek (Whittier)
Whittier Narrow
Water Factory 21 (Orange County)
Chino Basin (Ontario)
Palo Alto
Proceacutedeacutes de traitement =
Proceacutedeacutes de traitement
des eaux useacutees
Meacutethode de recharge des
eaux souterraines
Problegraveme agrave
reacutesoudre Deacutebit annuel reacutecupeacutereacute en millions de m-
DP BA CF FR Ch
DP BA CF FR Ch
DP BA CF FR AAeA ACA 01 Ch
DP LB
DPBACFFR Ch Ozonisation
Epandage superficiel
Epandage superficiel
Injection directe
Epandage superficiel
Injection directe
Deacutecantation primaire Boues activeacutees Coagulation floculation Filtration rapide Lits bacteacuteriens Adsoption sur charbon actif
Chloration Aeacuteration par aspersion pour leacutelimination de lamoniaque
DP BA CF FR LB
ACA Ch
AAeA
Reacutealimen-Cation de la nappe soushyterraine
Reacutealimentashytion de la nappe soushyterraine
Barriegravere contre linfiltrashytion deau marine (et reacutealimentashytion)
Reacutealimenta-tion de la nappe soutershyraine
Barriegravere contre linshyfiltration deaux marines
166
87
63
32
23
En ce qui concerne la station Water Factory 21 le traitement primaire et secondaire de leffluent a lieu preacutealablement a la station de traitement du Comteacute dOrange
(CxtAciut du Document Ccedil 6501 )
- 19 -
L I S T E B I B L I O G R A P H I Q U E
F 2028
F 2518
BIZE J BOURGUET L LEMOINE J Lalimentation artificielle des nappes souterraines Ed Masson amp Cie 1972 199 pages
HUISMAN L WOOD WE La filtration lente sur sable OMS Genegraveve 1975 133 pages
F 3469 Health aspects of wastewater recharge Water Information Center New-York 1978 240 pages
G 2264Bis
G 3459
La meacutecanique des fluides et lenvironnement - preacutevision et maicirctrise de la qualiteacute de leau et de lair 14egraveme Journeacutees de lHydraulique Paris Sept 1976 Question 4 les eaux souterraines 48 pages
DEVILLERS G Lalimentation artificielle des nappes souterraines - Exemple de la nappe de Croissy Journeacutees Information Eaux 1976 14 pages
G 3663
G 6212
G 6230
Plaquette de preacutesentation de linstallation de recharge artificielle de Croissy SLEE sd 16 pages
Wastewater reuse for groundwater recharge Symposium Office of Water Recycling Californie 1980 345 pages
Possibiliteacutes deacutepandage des eaux useacutees urbaines Rapport Agence RMC 1979 371 pages
G 6295 BRESSON G Injection dans le sous-sol des effluents traiteacutes agrave la station deacutepuration de la ville de St-Jean-de-Monts Rapport DDA Vendeacutee 1980 74 pages
G 6501 TAKASHI ASANO GHIRELLI R Reacuteutilisation des eaux useacutees pour la recharge des eaux souterraines et lirrigation agricole Confeacuterence OMS Alger 1980 p 1-15
G 7220 BIZE J Recharge artificielle des nappes PNUD Compte-rendu de missionraquo SeptmdashOct 1981 45 pages
bullbullbullbullbullbull
- 20 -
G 7221 Lameacutenagement dinfiltration des eaux useacutees de Port-Leucate Soc Ameacutenag Mixte dEquip et dAmeacutenag de lAude Novembre 1981 45 pages
6604561
6616815
CALLAHAN JT Recycling of fresh water - the management and protection of ground water Tireacute agrave part 16 pages
SCHMIDT CJ CLEMENTS EV SHELTON SP A survey of practices and reacutegulations for reuse of water by ground water recharge JAWWA 1978 70 ndeg 3 p 140-147
6623044
6625917
ASAN0 T GHIRELLI RP WASSERMANN KL Recharge de nappe par eaux useacutees eacutepureacutees JWPCF 1979 51 ndeg 9 24 pages
MARTIN F THEBAULT P Reacutealimentation de nappe par de leau de riviegravere traiteacutee Liaison Cortambert 1980 ndeg 10 p 31-36
6627873
6627956
MARTIN F THEBAULT P Reacutealimentation de nappe agrave lusine de Moulle (Dunkerque) Techniques Eau Assainissement 1981 ndeg 409 p 37-42
MARTIN F Flottation et traitement des boues Eau et Industrie 1981 ndeg 52 p 61-65
CASTANY G Conditions hydrogeacuteologiques de lalimentation artificielle des nappes deau souterraine BRGM 1970
- CHAPITRE I I -
H Y D R O G E O L O G I E
- 23 -
LEAU DANS LE SOL
Rappel de notion geacutenltpoundnaAgraveamp4 dhyccedilugraveiogeacuteologAgravee
La porositeacute la porositeacute dune roche est deacutefinie par le rapport du volume des vides au volume total de la roche
La figure 1 montre les divers types dinterstices et leur relation avec la texshyture du sol
FIGURE 1
Several types of interstices and the relation of rock texture to porosity (a) Well-sorted sedimentary deposit having high porosity (6) poorly sorted sedimentary deposit haviog low porosity (c) well-sorted sedimentary deposits consisting of fragments of rock that are themselve-s porous so that the deposit has a very high porosity (d) well-sorted sedimentary deposit whose porosity has been diminished by the deacuteposition of minerai matter in interstices (e) rock rendered porous by solution and () rock rendered porous by fraccuring (Front Meimer 1959)
(Extrait du Document h 204-5)
TABLEAU 1
REPRESENTATIVE POROSITY RANGES
FOR SELECTED ROCKS
Le- tableau 1 donne la valeur de la porositeacute pour diffeacuterentes roches
(ExtnaJjt du Document r 20+5)
Rocks
Clay Sand Gravel Sand and gravel Sandstone Shale Limestone
Porosity
45-55 35-40 30-40 20-35 10-20 1-10 1-10
- 24 -
TABLEAU 2
REPRESENTATIVE SPECIFIC YIELD
RANGES FOR SELECTED ROCKS
Rocks
Clay Sand Grave Sand and grave Sandstone Shale Limestone
Speacutecifie yield
1-10 10-30 15-30 15-25 5-15
05-5 05-5
Pour les mecircmes roches le tableau 2 donne la valeur de la porositeacute efficace deacutefinie comme la fraction de la porositeacute corresshypondant agrave la contenance en eau gravitaire
(Extrait du Document h 20k5 )
La permeacuteabiliteacute la permeacuteabiliteacute est laptitude dune roche agrave laisser passer iumleau sous leffet dun gradient de potentiel
Le tableau 3 donne la valeur de la permeacuteabiliteacute intrinsegraveque (ou permeacuteabiliteacute en petit) pour diverses roches (rappel 1 darcy = 0987 10-^ cm2)
TABLEAU 3
PERMEABILITE INTRINSEQUE DE DIVERS TYPES DE FORMATION
Type de formation
Roches meacutetamorphiques et plutoniques
Roches solides
Zones meacutetamorphiques et fortement fractureacutees
Sable agrave grains de grosseur moyenne
Limon (roche)
Calcaire dense riche en argile
Gregraves de grain moyen
Bregraveche calcaire grossiegravere partiellement cimenteacutee
Roche calcaire demeureacutee poreuse
Sables alluviaux (plaines littorales)
Alluvions dargile et de limon
Sables dunaires
Loess
Valeur du coefficient en
Proche de zeacutero
Proche de zeacutero
Plusieurs centaines de darcys
darcys
1000-30000 millidarcys
01 millidarcy
1 millidarcy
1-500 millidarcy
Plusieurs milliers de darcy
10-500 darcys
Moins de 1 darcy
Moins de 01 darcy
5mdash50 HarcvR
10-4 -1 darcy
(extrait du Document Ccedil 51351)
- 25 -
Remarque certaines roches denses telles que le calcaire ou le basalte ont une permeacuteabiliteacute en petit tregraves faible Cependant elles constituent dexcellents aquifegraveres lorsquelles sont fractureacutees leur permeacuteabiliteacute devenant alors imporshytante
c) La transmissiviteacute la transmissiviteacute est la grandeur mesurant laptitude dune couche de terrain permeacuteable agrave transmettre conduire leau La transmissiviteacute est deacutefinie comme le produit de la permeacuteabiliteacute par leacutepaisshyseur de la couche aquifegravere en un point consideacutereacute
d) Le coefficient demmagasinement ce coefficient est deacutefini par le rapport entre la hauteur de la tranche deau immeacutediatement libeacuterable par la roche aquifegravere sous leffet dune deacutepression et la hauteur dabaissement correspondant du niveau pieacutezomeacutetrique
Le darcy est une uniteacute de surface deacutefinie par
1 darcy = 0987 10 ~8 cm2
1 centipoise cm3s 1 cm2
et 1 darcy 1 atmosphegraverecm
2) ReacutepanAcircJjtlon de leau darvi le IO-L
Leau infiltreacutee agrave la surface du sol circule de haut en bas jusquagrave rencontrer une surface impermeacuteable Elle constitue alors une nappe deau dont le niveau supeacuterieur est appeleacute niveau pieacutezomeacutetrique ou encore surface hydrostatique
La figure 2 scheacutematise leacutetat deacutequishylibre vertical de leau dans le sol
FIGURE 2
NAPPE PHREATIQUE
lExtAaJJi du Documervt h 2189)
La nappe deau ainsi deacutefinie peut ecirctre
soit libre ou percheacutee (notamment en cas de la preacutesence dune lentille dargile dans le sol)(voir figure 3)
soit captive encore appeleacutee arteacutesienne (voir figure 4)
SurfocA |
s l
bull l
lt
bull - bull bull bull bull bull
bull bull laquo bull laquo bull bull 5^ Icirc v bull
urfoc fiy4ro)tcitkivraquo
bull EayxpHrrltliqiraquo4laquo - J
bull bull raquo bull bull bull bull bull bull
bull bull bull bull bull bull bull bull bull
Couche imptfweacutecbi
Zooraquo divcpctmmpirotiocraquo
Zonraquo draquo rrltntron
I
Francraquo dgt cnpidarltv
Nappraquo aquiflaquorr
- 26 -
FIGURE 3
NAPPE LIBRE ET NAPPE PERCHEE
TgtraquoL bullbullbull-bull j^zzsz^-r =i-^^gt^ bull bull V
bullbullbull bullbull-bulllaquoiiii ^iumlrtW-----1---1--V- bull bull bull ^N
bullbullVbull^gt^^^bullCvi^bullrSbullibull^V^^bullbullbullbullvbull V^72
^
(Extrait du Document h 2189)
FIGURE 4
FORAGE DANS UNE NAPPE ARTESIENNE
fl) Eaux jaillissantes - f2) et 13) Puits agrave eaux remontantes (en hachures les couches impermeacuteables)
(SXampKLUL du Document h 2k15)
- 27 -
Remarque un cas particulier est celui dune nappe phreacuteatique cocirctiegravere Leau saleacutee eacutetant plus dense que leau douce il se creacutee un biseau deau douce comme le montre la figure 5 Par un pompage excessif dans la nappe deau douce on engendre une avanceacutee des eaux saleacutees vers linteacuterieur des terres Cette progresshysion peut entraicircner une deacuteteacuterioration irreacutemeacutediable de laquifegravere Une recharge artificielle dans la zone littorale permet de combattre ce pheacutenomegravene
FIGURE 5
CxtnaLt du Document Ccedil 513^1)
3) Btlan dune nappe
Pour pouvoir juger de lopportuniteacute dune reshycharge artificielle il est important de pouvoir quantifier les entreacutees et les sorties deau dans la nappe consideacutereacutee (voir figure 6) sur une peacuteriode de temps donneacutee On peut alors eacutetablir le bilan hydrique de la couche aquifegravere et suishyvant lobjectif viseacute (reacuteeacutequilibrage de la nappe ou bien stockage) quantifier lopeacuteration de recharge
(CxtnaiJ du Document ucirc 580)
(S)
laquo o a a lt
c
z a ta Q
FIGURE 6
SCHEMA DES ELEMENTS PRINCIPAUX DU BILAN DE
LA COUCHE AQUIFERE
APPORTS
X gui lt tj
3 -
PRECIPITATION P
INFILTRATION
EFFICACE
APPORTS DES EAUX
SOUTERRAINES
APPORTS CES EAUX
OE SURFACE
RESTITUTIONS
INFILTRATION
EAUX DE SURFACE
EVAPOTRANSPIRATION
REacuteELLE
VARIATION CE LA RIcircSSRVH
EN EAUX SOUTERRAINES dW
(INVERSEMENT
OE LA C0UCH4 AOgtIIFecircRE
ECOULEMENT
EN SURFACE
PREacuteLEgraveVEMENTS
EXPLOITATION EacuteMERGENCES DES
EAIU SOUTERRAINES
D E P E N S E S
Iw+ lccedil+ l r qwgtqs = E + R + ^nt + CcedileQs +Qwraquoplusmn dw
- 28 -
U) CaiacJeacuteAAgraveyiatLon deA urtLteacuteA geacuteologiques avoiable^ pouA la iechaiae aAixfJ-CxeAXe de nappe
a) Nature cles_terrains
Les terrains destineacutes agrave la recharge artificielle doivent avoir une permeacuteabiliteacute suffisante (10~2 agrave 10-^ ms) En fait cest la valeur de la transmissiviteacute qui intervient et par lagrave la puissance ou encore leacutepaisseur de la couche aquifegravere (F 2028)=
Suite agrave de nombreuses expeacuteriences il apparait que les formations aquifegraveres favorables pour une recharge artificielle sont les roches carbonateacutees karsshytiques iumles basaltes (notamment lorsquils sont fissureacutes) les sables les allu-vions
b) Dimensions de l^aquifegravere
Ce sont les limites geacuteologiques et hydrauliques du reacuteservoir que constitue 1aquifegravere qui deacuteterminent sa structure Les nappes sont limiteacutees nous lavons vu dans leur partie infeacuterieure par une couche impermeacuteable de terrain ou encore par un fluide plus dense que leau du gisement
Quand la nappe est libre cest la surface hydrostatique qui la limite dans sa partie supeacuterieure
Quand la nappe est captive cest la couche impermeacuteable ou toit sous laquelle elle est emprisonneacutee qui constitue sa limite supeacuterieure
Remarque lorsque 1aquifegravere est profond cest alors les limites lateacuterales qui pour des raisons eacuteconomiques deacuteterminent les possibiliteacutes de stockage de 1aquishyfegravere consideacutereacute
La figure 7 donne des exemples de formations aquifegraveres favorables au stockage
Les structures hydrogeacuteologiques les plus favorables agrave la mise en oeuvre dopeacuterashytions de recharge artificielle sont les massifs de roches carbonateacutees karstiques ou fissureacutes les plaines alluviales les dunes littorales et les deltas les basshysins hydrogeacuteologiques et enfin les zones ougrave la surface pieacutezomeacutetrique est deacuteprimeacutee par surexploitation
Cependant on peut faire les remarques suivantes
mdash les massifs de roches carbonateacutees karstiques peuvent en geacuteneacuteral absorber beaushycoup deau mais cette eau est rapidement rejeteacutee par des grosses sources Le stockage deau ne pourra donc se faire que dans les parties profondes
- les plaines alluviales constituent des lieux privileacutegieacutes pour la mise en oeuvre de recharge artificielle mais le stockage y est en geacuteneacuteral limiteacute du fait de la position eacuteleveacutee des niveaux deacutequilibre pieacutezomeacutetrique quand les eaux dalimenshytation sont abondantes
Suivant le climat les sites de recharge artificielle peuvent ecirctre diffeacuterents ainsi
en reacutegion agrave climat tempeacutereacute et humide on choisira
- les alluvions anciennes - les lits fossiles enfouis
- 29 -
- les cocircnes deacuteboulis
- les alluvions interconnecteacutees des valleacutees principales et de leurs affluents
en reacutegion aride on choisira
- les deacutepocircts alluviaux reacutecents - les dunes cocirctiegraveres - les zones deltaiumlques
en reacutegion tropicale des roches qui eacutetaient compactes agrave lorigine ont pu sous laction des agents atmospheacuteriques ecirctre alteacutereacutees sur une certaine eacutepaisseur (par exemple les graniteacutes deviennent des lateacuterites) Si cette couche alteacutereacutee est sufshyfisamment eacutepaisse elle consiste alors un terrain favorable agrave la mise en oeuvre dune opeacuteration de recharge artificielle
FIGURE 7
EXEMPLES DE COUCHES AQUIFERES AYANT UN POTENTIEL
DEMMAGASINEMENT IMPORTANT
j Couche l i b r e sans reacuteserve constante mais alimenteacutee par un cours deau
B formations massives ayant des sources l e long de l e u r s l im i t e s
(Extrait du Document Ccedil 513^1) bull bull bull bull raquo bull
- 30 -
B - PHYSIQUE DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
1 ) Ccedila de baA4irvj difijlLUyicutLon (G 5920)
Le systegraveme hydraulique que constitue une opeacuteration de recharge par bassin se deacutecompose en deux parties distinctes
- linfiltration proprement dite agrave travers la partie non satureacutee du sol cest le domaine des eacutecoulements verticaux (I sur la figure 8)
- le transfert de leau dans la zone satureacutee de laquifegravere cest le domaine des eacutecoulements horizontaux (II sur la figure 8)
FIGURE 8
EXEMPLE DE DISPOSITIF DINFILTRATION
NIVEAU I
NIVEAU II
^ ^ raquoraquo S SSS^N S^ ^ V-sgtsgtSSSilHgts
(dxfrialt du Document Ccedil 5920)
NB si la capaciteacute de transfert de laquifegravere est insuffisante la nappe se gonfle jusquagrave remonter agrave la surface stoppant ainsi toute infiltration (G 5S20 G 7221)
Pour une recharge artificielle par bassin dinfiltration les terrains ayant une texture sableuse ou sablo-limoneuse ou encore limono-sableuse conviennent bien Linfiltration agrave travers la couche non satureacutee du terrain jouant un rocircle eacutepura-teur important une texture trop grossiegravere nest pas agrave recommander le chemineshyment est alors trop rapide empecircchant les reacuteactions chimiques et biologiques de se produire complegravetement (G 6230)
- 31 -
2) CQA deA pultyj dinjecJugraveon
Le systegraveme hydraulique dans le cas dune recharge par injection est reacuteduit au transfert du volume deau injecteacutee (voir figure S)
FIGURE 9
RADIAL FLOW FROM RECHARGE WELLS PENETRATING (a) CONFINED
AND (b) UNCONTINED AQUIFERS
Li y Ground surface
k^^x^xmiampxvA VteampraquoraquoV4iuml^^ti^K
Fiezometric surface bullgt
y ^ i ^ ^ - ^ y gt f t ^ ^ ^ 0 g y ^ -
Conflned aquifer
mltpoundzmpoundmzMMmg
te)
Qr
Unconfinsd bull-aquifer
S Ground suiface
^^^m^smMm^rrm^^micirc^mmmm^i
Vate Ublaquolaquo
S^SS5^SS^S3laquo^2ggSSSSraquo^wS5^SS3S
(poundxampiaLt du Document t 275)
Les deacutebits dinjection sont limiteacutes par les caracteacuteristiques physiques de laqui-fegravere En effet au voisinage du puits la vitesse deacutecoulement des eaux soutershyraines ne doit pas deacutepasser la valeur au-delagrave de laquelle elles provoqueraient une eacuterosion du terrain Pour les nappes captives cette eacuterosion peut entraicircner leacutecroulement du toicirct (G 51341)
- 32 -
Pour une recharge par injection les calcaires notamment lorsquils sont profonshydeacutement enfouis sont favorables
C -MEacuteTHODES DINVESTIGATION DES PARAMEgraveTRES DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
ARTIFICIELLE
(B 580 G 51341 6619100 G 5191 G 6212)
1) ftasiivie de la conduativlteacute hycOiaLUAque ou peAmeacuteabLLLteacute au lt4erui de Ocuicy (eacutecouleshyment s a t u i eacute
Il sagit dune mesure classique qui peut ecirctre mise en oeuvre par diffeacuterentes meacutethodes
a) essai de pompage linterpreacutetation des variations du niveau de la nappe en foncshytion du temps pendant une opeacuteration de pompage permet de deacuteduire la valeur de la permeacuteabiliteacute de laquifegravere
b) Essais geacuteophysiques le principe de ces meacutethodes est deacutetudier certaines caracshyteacuteristiques pTiysiques dun terrain et de les interpreacuteter afin dobtenir diffeacuteshyrents renseignements sur le sol Principalement on utilise les meacutethodes geacuteophysiques suivantes
- meacutethode des reacutesistiviteacutes comme son nom lindique cest une meacutethode eacutelectrique destineacutee agrave connaicirctre la reacutesistiviteacute des terrains concerneacutes
- meacutethode de sismique-reacutefraction cette meacutethode consiste en le calcul des vitesses de propagation dondes de choc dans le sol
c) Essais eh laboratoire on mesure directement la permeacuteabiliteacute sur un eacutechantillon de sol obtenu par carottage agrave laide dappareils speacuteciaux (permeacuteamegravetres par exemple)
2) fteAime de ta conducJJLvLteacute kydnauUque verticale (ecouJemerut non statuieacute)
Il nexiste pas de meacutethode parfaite pour calculer ce paramegravetre Citons tout de mecircme la meacutethode de Weeks dont le principe est une eacutetude de la pression de lair contenu dans la zone non satureacutee du terrain Quoique sujette agrave erreur cette meacutethode est malgreacute tout la plus preacutecise actuellement (G 5191 G 6212)
3) MeAwie de JJOL tAarvmJui4LvJjLeacute et du coefifJicAeruL demmaaaAuiement
Ces mesures se deacuteduisent des reacutesultats des essais de pompages (cf la)
4 DugravenenALorui et 4poundnuctuuie de taquLfLegravejie
La mesure de ces diffeacuterents paramegravetres peut ecirctre mise en oeuvre par des meacutethodes geacuteophysiques classiques telles que la meacutethode des reacutesistiviteacutes ou de sismique-
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reacutefraction ou encore par des meacutethodes plus sophistiqueacutees utilisant les proprieacuteshyteacutes radioactives des constituants du sol citons pour meacutemoire la meacutethode dactivation des neutrons et celle de la spectromeacutetrie aux rayons gamma
5) Etude de -leacutecoulement
Les meacutethodes deacutetude des eacutecoulements souterrains ont longtemps eacuteteacute dordre physishyque avant de devenir plus reacutecemment aussi dordre numeacuterique gracircce au deacutevelopshypement de linformatique
a) Meacutethodes physiques
- Utilisation de traceurs les traceurs sont en fait des substances polluantes dorigines physique chimique ou radioactive que lon introduit dans les eaux de recharge et qui vont suivre sans les perturber les eacutecoulements souterrains En les suivant on pourra obtenir des indications sur la direction et le deacutebit des eacutecoulements Parmi les nombreux traceurs utiliseacutes on peut citer agrave titre dexemple la tempeacuterature (6617781) la levure de boulanger (6619100) le tritium (6604550)
- Utilisation de modegraveles reacuteduits en respectant des regravegles de similitude bien preacuteshycises on peut construire des modegraveles reacuteduits deacutecoulement souterrain donnant des reacutesultats acceptables (F 2028 G 4944)
- Utilisation de modegraveles analogiques physiques le principe de ces meacutethodes est de remplacer les paramegravetres de leacutecoulement par dautres paramegravetres physiques veacuterifiant des eacutequations analogues aux eacutequations de leacutecoulement On fait alors les mesures neacutecessaires sur ce modegravele et lon transfert les reacutesultats obtenus au problegraveme reacuteel Citons agrave titre dexemple les modegraveles analogiques eacutelectriques qui ont donneacute de bons reacutesultats(G 2729 F 2045)
b) Meacutethodes numeacuteriques
Les progregraves de linformatique permettent aujourdhui la reacutesolution directe de toutes sortes de problegravemes physiques et en particulier les problegravemes deacutecoulement souterrain (G 4944 G 51341 G 2264 bis F 2045 G 4329 F 3918)
D - POUVOIR EacutePURATEUR DU SOL
Le passage des eaux de recharge agrave travers le milieu poreux que constitue le sol deacuteclenche au sein de celui-ci diverses reacuteactions de caractegravere physique chimique ou biologique Ces reacuteactions deacuteterminent la capaciteacute de reacutetention des contamishynants par le sol Nous ne citerons que quelques cas de reacutetention
1) ReacutetervLLon deA raatJeAeyi en AUApenyjLon
Le premier processus qui intervient est la filtration les particules de dimenshysions supeacuterieures aux pores du sol sont rapidement stoppeacutees Cest ensuite
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laction combineacutee de linterception des particules des forces dinertie du pheacutenomegravene de seacutedimentation et de diffusion qui assure la reacutetention des particules les plus fines
Ces processus entraicircnent la constitution dune couche colmatante qui freine le cheminement de leau dans leacute sol
Lefficaciteacute de leacutelimination des matiegraveres en suspension croicirct avec la distance parcourue De nombreuses eacutetudes en milieux non fissureacutes ont montreacute leacutelimination totale de la turbiditeacute apregraves seulement quelques megravetres de trajet des eaux dans le sol
2) HeacuteAgraveLeniugrave-on deA geAmeA pathogknesi
Les eaux notamment les eaux useacutees dorigine urbaine contiennent des germes pathogegravenes que les traitements en station neacuteliminent que partiellement Il est donc important pour des raisons sanitaires eacutevidentes deacutetudier la reacutetention des germes pathogegravenes dans le sol
Le meacutecanisme de 1eacutepuration des germes pathogegravenes par le sol est double
- tout dabord une reacutetention des germes par filtration ou adsorption dans le sol
- puis un deacutepeacuterissement i
Lefficaciteacute de leacutelimination des germes pathogegravenes par les sols est fonction de leur survie de la capaciteacute de reacutetention du sol
a) Survie des germes pathogegravenes le tableau 4 nous en donne des exemples
TABLEAU 4
Entamoeba histolytica
Oeufs dAscaris
Salmonella
Coliformes feacutecaux
Entero vicircrus
Survie dans le sol
8 jours
6 ans
9 mois
6 mois
12 jours
Source
DUNLOP (1968)
POUND et CRITES (1973)
VAN DONSEL et al (1967)
EDKONDS (1976)
DUNLOP (1968)
(ExticiLt du Document Ccedil 5920)
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b) capaciteacute de reacutetention du sol elle est elle-mecircme fonction du climat de la nature du sol de la nature des microorganismes
- Climat (G 6212)
la tempeacuterature la survie des pathogegravenes est grandement prolongeacutee aux basses tempeacuteratures
la pluviomeacutetrie lhumiditeacute du sol favorise la survie des germes pathogegravenes
- Nature des sols (G 5920)
les terrains fissureacutes doivent ecirctre consideacutereacutes avec beaucoup de preacutecautions car de nombreuses expeacuteriences ont donneacute des reacutesultats totalement diffeacuterents
les sols granulaires sont en geacuteneacuteral de bon eacutepurateurs Cependant la capaciteacute de reacutetention des germes pathogegravenes est lieacutee agrave leacutecoulement au sein du sol Ainsi la reacutetention en milieu non satureacute est tregraves supeacuterieure agrave celle en milieu satureacute
- Nature des microorganismes nous distinguerons les bacteacuteries et les virus
Le tableau 5 reacutesume les facteurs geacuteneacuteraux qui conditionnent le cheminement des virus et des bacteacuteries dans le sol
TABLEAU 5
FACTORS THAT INFLUENCE THE MOVEMENT OF VIRUSES AND BACTERIA IN SOIL
1 Rainfall bull 2 pH I 3 Soil composition j h Flow rate 5 Soluble organics I 6 Cations bull 7 Adsorptiumlon characteristics of the virus and bacteriumla |
(Sxtnltxut du Document Ccedil 6212)
De nombreuses eacutetudes ont montreacute que
- les bacteacuteries sont eacutelimineacutees par filtration et adsorption dans les premiers deacutecishymegravetres du sol Leur cheminement vertical (en non satureacute) ne deacutepasse pas 2 agrave 3 m Par contre leur cheminement horizontal (en satureacute) peut atteindre 10 m
- les virus plus petits sont eacutelimineacutes principalement par adsorption dans les preshymiers centimegravetres du sol comme le montre la figure 10 pour trois virus diffeacuterents
bullbullbullbullbull
- 36 -
FIGURE 10
ADSORPTION OF DIFFERENT ENTEROVIRUSES BY A SOIL COLUMN
001 n U
mdash 40 e o i 80 1mdash CL LU
deg 120
160 J
mdash
VIRUSES 01
1
REMAINING ) 1 10 100
l ^ ^ f S p ^ ^
1
bull POLIO OECHO 1
AECHO 29
(Extrait du Document Ccedil 6212)
31 6-LugraveriLncution du cxjuibone oyjganique
Sous lappellation carbone organique sont regroupeacutees la DCO (demande chimique en oxygegravene) et la DBOf- (demande biologique en oxygegravene agrave 5 jours)
Leacutelimination du carbone organique ne peut se faire quen conditions aeacuterobies donc dans la tranche non satureacutee du sol Ainsi les eaux de recharge destineacutees agrave linjection doivent subir une oxydation biologique en station avant injection
- 37 -
De nombreuses eacutetudes ont montreacute que la DBO dune eau eacutepureacutee par passage agrave travers un sol convenablement aeacutereacute est quasiment nulle (G 6230 G 5920)
U) Reacutetention deA eacuteleacutements Viace^i N
Ils sont ainsi appeleacutes car leur concentration dans les eaux reacutesiduaires est geacuteneacuteshyralement faible Cette appellation regroupe des eacuteleacutements tels que les meacutetaux lourds le bore le fluor etc
Les eacuteleacutements traces preacutesents dans les eaux de recharge peuvent soit saccumushyler dansle sol soit rester dans leau eacutepureacutee (6619645)
La reacutetention dun eacuteleacutement trace deacutepend de sa nature ainsi que de la composition du sol (G 6230) Ainsi on peut souligner limportance des argiles dans ladsorp-tion des eacuteleacutements traces (G 6212) De mecircme la valeur du pH du sol conditionne la solubiliteacute des corps complexes creacuteeacutes et par lagrave leur mobiliteacute (G 5920)
- en sol calcaire ou crayeux (pH gt 8) la grosse majoriteacute des eacuteleacutements traces est immobiliseacutee
- en sol acide (pH ^ 7) laugmentation de la solubiliteacute entraicircne une migration des eacuteleacutements vers la nappe
On recommande donc deacuteviter les sols ayant un pH infeacuterieur agrave 65
5) Reacutetention CLQA -4eAgraveA ^oAgraveubteA
On a constateacute par des expeacuteriences in situ que les reacuteactions chimiques portant sur les ions mineacuteraux ordinaires de leau (Ca Mg Na) seacutequilibrent peu de temps apregraves le deacutebut de lalimentation artificielle (G 6501) Cependant une teneur trop eacuteleveacutee en sodium (Na) par exemple par rapport au calcium (Ca) et au magneacuteshysium (Mg) peut entraicircner une deacutegradation de la structure du sol et ainsi entraver linfiltration
Une importante concentration en sels solubles de leffluent peut se corriger par une dilution notamment par lintermeacutediaire des preacutecipitations (G 6230) En pays aride une deacutemineacuteralisation preacutealable peut simposer
6) Reacutetention de lazote
La quantiteacute dazote total ameneacutee par les effluents de recharge est souvent supeacuteshyrieure agrave la quantiteacute qui peut ecirctre exporteacutee par les cultures Il faut doncsous risque de pollution de la nappe opeacuterer une deacutenitrification dans le sol Ceci impose dapporter agrave la fois des nitrates et du carbone dans un milieu anaeacuterobie
La deacutenitrification maximum est lieacutee agrave la peacuteriode de submersion des bassins ainsi quagrave la quantiteacute des effluents infiltreacutes Ces deux facteurs deacutependent eux-mecircmes des paramegravetres suivants
- capaciteacute deacutechange du sol - pourcentage dammonium eacutechangeable - teneur en azote de 1effluent
bull bull bull bull bull
- 38 -
- taux de diffusion de loxygegravene dans le sol au cours de la dessication des bassins - tempeacuterature
On a constateacute une augmentation exponentielle de leacutelimination de lazote avec une diminution de la charge (G 6230)
En conclusion on peut simplement dire quil est neacutecessaire deffectuer de nomshybreux essais in situ afin de deacuteterminer la peacuteriodiciteacute des submersions-disseacuteca-tions optimales donnant une eacutelimination maximale de lazote total
71 deacutetention du pho-ophoie
Comme dans le cas de lazote le phosphore ameneacute par les eaux de recharge est tregraves supeacuterieur agrave la quantiteacute exportable par la veacutegeacutetation
Le seul meacutecanisme rentrant en jeu dans leacutelimination du phosphore est sa preacutecipishytation
Des eacutetudes ont montreacute que 90 du phosphore peut ecirctre eacutelimineacute apregraves un parcours de 100 m dans le sol Cependant pour un sol contenant peu de cations et ayant un pH acide le phosphore est tregraves mobile il est alors neacutecessaire deffectuer sa preacutecipitation preacutealablement en station avant linfiltration (G 6230)
Lefficaciteacute de la reacutetention du phosphore diminue comme dans le cas de lazote avec laugmentation des doses dinfiltration
8) Exemples) - Compcuiaision deA 4UAterneA de Lechcmge cuitlp-cJ-ette (ptibUi dbullinjection et baAAUiA dinp-AiMatioal
Les tableaux 6 et 7 reacutesument sur deux cas particuliers de recharge artificielle (lune par injection lautre par infiltration dans un bassin) leacutevolution des contaminants par passage de leau dans le sol en fonction de la distance de parcours
TABLEAU 6
Waler Quality of Percofaie at Whlttieacuter Narrows Test BasinmdashConcentration mgl
Conslitutent Constituent That Did Not Changa
Sodium Nraquo Sulate SO Chloride CI PH
Comtitucnts That Increaxd Calcium Ca Magneacutesium Mg Bicarbonate HCOa Nitrate N O T D S Hardneu total (as CaCO)
Comtituentraquo That Decreascd Potalaquoiurn K Ammonium N H Phosphate PO COO
Surface
152 164 126
802
laquo08 199
385 440
1011 234
145 40
54 393
2 f t
120 160 134
769
132 209
369 440
994 411
130 0 060
104
4 f t
142 164 131
787
127 194
336 104
10S0 393
154 0
100 97
6 f t
140 161 130
784
139 179
395 842
108raquo 422
126 0 0 3 0
170
Eft
138 168 126
778
158 301
487 880
1200 520
51 0 02
146
bullMcMcHiiu F C amp MCKEE J E Report of Research on Wastewater Reacuteclamation at Whittier Narreraquoraquo Pr-pand fer Rcioorccj Agency of Califomia State Wtr QC Bd Sacramento Calif (Sep 1965)
(Extrait du Document 6603313)
- 39 -
TABLEAU 7
Yater-Quality Changes al Orange County Coastal Sarrier Project Injection Wellmdashaig1
Constituent
Constituent That Did Nol Changa bull Chtorides
SuUato Magnewura Borna Nitrate Ocor threshold odor numberf Sodiusi
CoiMiituenuThat Increased Calcium Volatilraquo solids Bicarbonate Hardncu total T D S
ConstltuentsThat Cecreased Potassium Organif nitrogen Ammonium nitrogen Carbon dioxido
con Color
bull B U E raquo D C amp VesHEK G M sources Bull 75 (Oct 1971)
f T O N unitraquo
Injection Water
272 430
30 1
OJS 40
251
98 100 213 368
1220
30 1
19 69 5 15
Native Grottnd
Water
12 40
7 01 0 0
35
40 0
185
233
3 0 0 2 0 0
Distance From Injection Wellmdashft
100
293 405
31 1 0J
40 239
156 65
317 517
1330
22 0 134 30 27 13
245
288 445
28 1 OJS
40 243
164 125 293 385
1325
21 11 77
30 25
8
545
261 430
32 08 0 J
40 207
200 170 317 631
1290
9 0 00
10 22 i
0
Rcclaimed Waste Water lot Ground Water Recharge Wtr Fe-
1
(ExtnaLt du Document 6603313)
9) CoacAgravewiLon
Leacutepuration des eaux de recharge par les sols granulaires ayant une tranche non satureacutee est excellente ils permettent une eacutelimination importante des pollutions organiques phosphoreacutees et bacteacuteriologiques ainsi quune diminution de 30 agrave 40 de la pollution azoteacutee (G 7221 Doc Geacutenie Rural Dec 1977 voir page suivante)
La recharge artificielle par des bassins dinfiltration est un moyen deacutepuration des eaux en soi
La recharge artificielle par injection demande des eaux reacutepondant agrave des critegraveres aussi stricts que ceux dune eau potable La recharge par injection demande donc linstallation dune uniteacute de traitement agrave part ce qui peut mettre en balance la rentabiliteacute de lopeacuteration de recharge toute entiegravere
bullbullbullbullbullbull
- 40 -
FIGURE 11
PRESENTATION SCHEMATIQUE DU ROLE EPURATEUR DU SOL
oltra2r g g o n t e g d Wvdy bull-bull z-
amp ^ v
mf-
A S S I M I L A T I O N PAR L A
V E G E T A T I O N
f au -bull Selraquo Mineacuteraux N P K cfc-
gt-$[ FILTRATION Xamp^^^iumlacircdZl Arrecirct elt3 Germes Satfioocna
bull
bull - - bull lt bull ^ Jk y rCOa
- -- )rpoundsjkbull - - v v k - mdash O O
RETENTION
E A U
e t
MATIERES DfSSOUTES
Heoradalicircon des natiegraveres On
(action acs s rT coarr jomvno
DT
P E R C O L A T I O N
o o
O o tgt o I
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(oJaorplion - mSOiulraquoilaafi
e s a V o o c
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Jhort^ort sap bull Jtieumla numifOx
lone de
prospection
racine^
^ 7 M c a t ^ xmP 3faltlaquo
M yccedilou ctltfuirerc
Na+CaV Nps~ Cl~S0f DifmrjenS
Fer
itxtAaAJi du CcedileacuteruLe liiuiaAgrave Nov-Deacutec 7977)
1 bull bull bull
- 41 -
E - CONCLUSIONS GEacuteNEacuteRALES
Dapregraves ce que nous venons de voir un sol ideacuteal pour la mise en oeuvre dune recharge artificielle aurait (F 3469)
1) des taux dinfiltration et de transmission eacuteleveacutes
2) au-dessus de lui un sol sans argile ou autres substances reacuteduisant linfiltrashytion
3) pas dargiles gonflantes ou contractantes qui creacuteent des fissures en seacutechant et permettent ainsi agrave leau de circuler rapidement pendant les premiegraveres phases de la recharge
4) suffisamment dargiles pour pouvoir adsorber les eacuteleacutements traces et les oligoshyeacuteleacutements et pour permettre aux microorganismes du sol de deacutecomposer les eacuteleacuteshyments organiques
5) du carbone pour favoriser une rapide deacutenitrification et pour supporter une popushylation microbienne active combattant les germes pathogegravenes et enfin pour favoshyriser une deacutecomposition rapide des substances organiques introduites
Il est clair que certaines de ces propositions sont contradictoires Une opeacuterashytion de recharge artificielle est donc le reacutesultat dun compromis entre la capashyciteacute dinfiltration du sol et sa capaciteacute deacutepuration
- 43 -
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- CHAPITRE III -
DISPOSITIFS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE
NAPPE SOUTERRAINE
- 49 -
Pour la mise en oeuvre dune alimentation artificielle de nappe souterraine on distingue principalement les dispositifs dinfiltration et les dispositifs dinjection Ces deux types fondamentaux de dispositifs se diffeacuterencient nous allons le voir aussi bien par leur fonctionnement que par leur technologie et leur gestion
A - D I S P O S I T I F S D INFILTRATION
I - CONDITIONS GENERALES DUTILISATION
Les dispositifs dinfiltration sont utiliseacutes pour alimenter les nappes libres ou surmonteacutees dune eacutepaisseur de terrain impermeacuteable assez petite pour que lon puisse la deacutecaper
Il sagit essentiellement de bassins dinfiltration mais aussi de canaux fosseacutes fosses lits de cours deau ameacutenageacutes zones deacutepandage souterrain puits filshytrants
Ce sont en geacuteneacuteral des dispositifs de surface exception faite pour les disposishytifs deacutepandage souterrain par reacuteseau de drains
II - PRINCIPE GENERAL DE FONCTIONNEMENT CAS DUN BASSIN
1 ) fLoceA^uA cjomplampt de X infLLugravebiatLon provoqueacutee (F 2028)
Placcedilons nous dans le cas dun bassin dinfiltration que lon remplit
Lavanceacutee du front humide peut ecirctre deacutecomposeacutee en trois phases comme le montre la figure 1
FIGURE 1
SCHEMA DES TROIS PHASES DE LINFILTRATION PROVOQUEE
(poundxtLltzugravet du document 2028 )
- 50 -
1egravere phase avanceacutee du front humide vers la nappe
2egraveme phase eacutecoulement mixte (verticalement en milieu non satureacute horizontaleshyment en milieu satureacute)
3egraveme phase eacutecoulement en milieu satureacute aussi bien verticalement que horizonshytalement
2) AppaKJjtLon dune couche co-bnaiante agrave ta AwifLace du -ocircot pendant la jubmesiAton
Mis agrave part le cas ougrave lon utilise une eau tregraves pure et neutre vis-agrave-vis des consshytituants chimiques et biologiques du sol lexistence dans leau de recharge de toutes sortes dimpureteacutes entraicircne au contact de leau avec le sol des reacuteactions dorigine physique chimique et biologique
Le reacutesultat de ces diffeacuterentes reacuteactions est lapparition dune couche colmatante qui se comporte vis-agrave-vis de linfiltration comme une couche peu permeacuteable (parshytie C sur la figure 2)
FIGURE 2
EVOLUTION DE LINFILTRATION DANS UN BASSIN EN CAS DE SUBMERSION
PROLONGEE AVEC DES EAUX PEU COLMATANTES
Q (mj)
09-
0 8
07-
n fi_
n ccedil U 3
UJ 0
a
1
a
b
c
c
b
c
N d
2 3 4 5 6
= gonflement des colloiumldes du sol
= dissolut ion des bulles d a i r
= formation du voile bacteacuterien
1 = asphyxie du fond du bassin
i
mois
(Extrait du Document Ccedil 5920)
51 -
Si lon se place dans le cas ougrave la profondeur de laquifegravere ainsi que sa trans-missiviteacute sont suffisantes cest alors leacutecoulement mixte (phase ndeg2 dans le scheacutema preacuteceacutedent) qui constitue le reacutegime permanent deacutecoulement des eaux sous le bassin
Cest donc lexistence du pheacutenomegravene de colmatage du fond du bassin qui permet agrave leacutecoulement vertical en milieu non satureacute de se poursuivre
Nous deacutetaillerons le processus de colmatage plus loin On peut cependant deacutejagrave noter en observant- la figure 2 que le colmatage eacutevolue avec le temps et peut devenir intoleacuterable vis-agrave-vis du taux dinfiltration rechercheacute une vidange du bassin et une reacutenovation du sol constituant son fond simposent alors
La figure 3 donne une scheacutematisation de leacutecoulement de leau dans le sol avec existence dune couche colmatante agrave la surface
FIGURE 3
~~L
Eau
Colmatage ( 2 agrave 3 c m )
h = 1 m eacutepaisseur deau
t (succion)
4
S
JI7777777T777T77777m77777r
eacutecoulement vertical en milieu sature
eacutecoulement vprtica en milieu I non sature
eacutecoulement horizontal en milieu
satureacute (nappe)
IExtnaJjt du Document Ccedil 7220)
bull bull laquo bull
52 -
III - LES DISPOSITIFS DINFILTRATION
1 ) LeA ba^4inA dirLfJJjtAatiorL
a) Principe il peut sagir dune excavation faite dans le sol et pouvant avoir des origines diverses (anciennes carriegraveres par exemple) ou bien dun ouvrage de geacutenie civil comportant la construction de berges Le bassin ainsi formeacute reccediloit une certaine quantiteacute deau qui sous leffet de la charge hydraulique va peacuteneacuteshytrer dans le sol
La figure 4 donne un scheacutema densemble dune installation utilisant des bassins d infiltration
FIGURE 4
Ci) LoVe pump
( 2 ) Flocculanl-injection sysK
(3) Settling basi
Ccedil ) Clear-wafer pickup
(5) Sprecding basins
I d e a l i z e d S p r e a c s n g -Bas in I n s t a l l a t i o n W i t h V a t e r - icirc n i a k e Syste
(Lake Pump and C i e a r - W a t s r P ickup ]
F l o c c u l a n t - l n j e c t i o n System and Se t t l i ng Ba$ucircraquos
ms
(Extrait du Document Ccedil 5191 ) m bull bull bull bull bull
- 53 -
b) Forme dimensions des bassins la forme des bassins peut ecirctre quelconque Cepen-dacircnt_locircrsqueuml-T1l)7riJtrrrse~~plusieurs bassins on cherchera un encombrement au sol minimum
Le nombre de bassins deacutepend de la gestion de ceux-ci nous aborderons ce point plus loin
Dans la reacutealisation dun bassin dinfiltration ou plus geacuteneacuteralement dun disshypositif dinfiltration une contrainte importante est la distance entre le sol et le niveau de la nappe On estime quune distance de 3 agrave 5 m est un minimum pour assurer la bonne marche dun bassin
c) Construction dun bassin la construction dun bassin ne peut se faire que sur deumll-~teumlrracircins reTacirctfvement plats Sa mise en oeuvre peut se faire agrave laide dun bulldozer ou par des moyens plus simples Toutefois en cas dutilisation denshygins lourds il faudra prendre garde agrave ce que leurs passages successifs nentraicircshynent pas un tassement excessif du sol qui se traduirait par une reacuteduction signishyficative du taux dinfiltration
Les berges des bassins doivent ecirctre rendues impermeacuteables par beacutetonnage ou deacutepocirct de seacutediments tregraves fins ceci afin deacuteviter toute infiltration horizontale La pente recommandeacutee pour les berges dun bassin est de 2 pour 1 on limite ainsi leacuterosion due aux mouvements de leau dans le bassin Enfin pour faciliter la vidange du bassin on procegravede agrave la creacuteation dun point bas
d) Ameneacutee de leau lameneacutee de leau dans le bassin peut se faire par graviteacute ou par pompage Ces dispositifs sont en geacuteneacuteral aussi des dispositifs aeacuterateurs en favorisant les conditions aeacuterobies dans le bassin on permet une eacutepuration importante des eaux dans celui-ci
Cette aeacuteration se fait souvent agrave laide dune ou plusieurs cascades (figure 5)
FIGURE 5
lExiAcdA du Document t 2028)
e) Revecirctement du fond le revecirctement du fond peut ecirctre varieacute ainsi on distingue les bassins agrave fond nu agrave veacutegeacutetation agrave sable
bull raquo bull raquo raquo bull
- 54 -
Bassins agrave fond nu leur mise en oeuvre est simple car ils sont utiliseacutes tels quels Cependant ils sont soumis agrave un colmatage rapide Pour diminuer limporshytance de ce colmatage et pour assurer lentretien on peut utiliser divers proceacuteshydeacutes simples tels que le labourage ou leacutepandage de paille de bleacute (Confeacuterence AFEE Orleacuteans 1970) La lame deau dans ces bassins doit ecirctre de quelques deacutecimegravetres
Bassins agrave veacutegeacutetation leffet de la veacutegeacutetation est multiple (G 6230) - permeacuteashybiliteacute suppleacutementaire due aux racines protection du soi contre les gouttes deau lors des peacuteriodes pluvieuses exportation deacuteleacutements mineacuteraux si toutefois la veacutegeacutetation est reacutecolteacutee (5 environ) Par ailleurs elle favorise la deacutenitrifi-cation Cependant la preacutesence de veacutegeacutetation dans le bassin preacutesente certains inconveacutenients niveau assez faible deffluent dans le bassin (au printemps et en eacuteteacute notamment quelques centimegravetres seulement) assegravechement peacuteriodique du bassin pour permettre la reacutecolte
Malgreacute tous ces inconveacutenients de nombreuses eacutetudes ont montreacute linteacuterecirct de la veacutegeacutetation dans un bassin Le bermuda-grass geacuteant le riz et le souclan-grass paraissent bien sadapter agrave ces conditions de vie (G 6230 F 275)
Bassins agrave sable (Confeacuterence AFEE Orleacuteans 1970) Le fond du bassin est alors tapisseacute dune couche de sable rapporteacutee Le diamegravetre efficace du sable est en geacuteneacuteral compris entre 02 et 03 mm Cette couche sert de support meacutecanique et biochimique agrave leacutepuration des eaux Son eacutepaisseur doit ecirctre de lordre de 50 cm
Le sable agissant comme un filtre subit un colmatage progressif et demandedonc un entretien peacuteriodique apregraves vidange du bassin on procegravede agrave un remaniement du sable par diffeacuterents moyens allant du simple grattage agrave lexplosif ou bien on procegravede agrave un lavage du sable apregraves ramassage
Leacutepaisseur de la lame deau dans un tel bassin peut varier de quelques deacutecimegravetres agrave plusieurs megravetres
f) Taux dinfiltration dune maniegravere geacuteneacuterale on peut dire quil est impreacutevisible et que lon doit proceacuteder agrave des essais On dispose de deux types de meacutethodes pour ces essais (G 51341)
essais sur toute la zone deacutepandage cest cette meacutethode qui donne les reacutesultats les plus sucircrs mais sa mise en oeuvre neacutecessite des dispositions coucircteuses transport de leau acquisition des terrains
essais sur des mares deacutepandage cette meacutethode impose pour ecirctre fiable des essais de longue dureacutee ainsi que la connaissance des renseignements techniques tels que la geacuteologie du sous-sol la profondeur de la nappe etc
En geacuteneacuteral les taux dinfiltration se situent au-dessus de 015 - 030 m par jour (G 5191)
Le tableau 1 page suivante donne agrave titre dexemple la valeur des taux dinfilshytration de bassins reacutealiseacutes aux USA
NB du fait du colmatage le taux dinfiltration eacutevolue avec le temps pendant la submersion Il convient donc de parler de taux dinfiltration moyen
bullbullbullbullbullbull
- 55 -
TABLEAU 1
REPRESENTATIVE SPREADING BASIN RECHARGE RATES
Location
Sauta Cmz River-Ariz Los Angeles County Calif i Madera Colif San Gabriel River Calif Santa Ans River Calif Santa Clara Valley Calif Tulare County Colif Ventura County Calif Des Moines Iova NewtoD Mass East Orange N J Princeton N J Long Island N Y Richland TVash
Rateftday T
1 11-38 22-62 10-41 19-54 lS-96 14-73 04 12-1S i 15 l 43 04 | 01 31 77
(SxtAaJjt du Document t 275)
Suivant la nature du revecirctement du fond le taux dinfiltration est variable Ainsi (F 2028)
- pour les bassins nus 030 agrave 1 m par jour - pour les bassins agrave veacutegeacutetation 020 agrave 060 m par jour - pour les bassins agrave sable 2 agrave 5 m par jour
Des eacutetudes reacutecentes ont montreacute que dans le choix du revecirctement la veacutegeacutetation et le sable donnent les meilleurs reacutesultats ( G 6230)
g) Dispositifs de reprise des eaux trois dispositifs sont utiliseacutes pour reacutecupeacuterer les eaux apregraves leur infiltration dans la couche non satureacutee du terrain et leur transfert dans laquifegravere
les puits de pompage classiques
les drains placeacutes dans laquifegravere lui-mecircme
les exutoires naturels tels que les sources
Ces trois dispositifs sont repreacutesenteacutes sur la figure 5 bis
bullbullbullbullraquo
- 56 -
FIGURE 5 BIS
COLLECTION OF RENOVATED WATER FROM RAPID-INFILTRATION SYSTEMS WITH
WELLS (TOP) DRAINS (CENTER) OR VIA NATURAL SEEPAGE
INTO STREAMS (BOTTOM)
PUMPEO WELL - 0 8 3 WEU
IMPERMEABLE
bull- ygru ffi -
7 7 STREAM
rff
IMPERMEABLE v ^ v
(poundxampLltzugravet du Document Ccedil 62121
- 57 -
2) LeA poundcM^eacute4 XampA canaux leA jampM-ae-d
Ces dispositifs sont assez semblables aux bassins Neacuteanmoins on peut faire les remarques suivantes
- contrairement aux bassins sces dispositifs utilisent linfiltration horizontale agrave travers les berges Celles-ci sont en geacuteneacuteral tregraves releveacutees
- les fosseacutes de largeur plus reacuteduite (1 agrave 4 m) que les bassins sadaptent mieux aux variations de relief du terrain car ils peuvent eacutepouser sans difficulteacute les courbes de niveau
- les fosses sont caracteacuteriseacutees par une profondeur importante vis-agrave-vis de ses autres dimensions La charge hydraulique peut y ecirctre importante (plusieurs megravetres) Leur utilisation est particuliegraverement inteacuteressante pour linfiltration deaux brutes le fond et les bords jouant respectivement le rocircle de plage de seacutedimentation et de filtration
3) LAgraveJLA do AxvX0Ae ameacutenageai
a) Ppoundi|2poundiPpound le principe de ce dispositif est essentiellement damplifier artifishyciellement linfiltration naturelle des eaux de riviegraveres dans les terrains allushyvionnaires sous-jacents Pour cela on peut
soit augmenter la surface de contact entre leau et le sol cest le cas dun ameacutenagement dun lit mineur en chocircmage ou de leacutepandage des crues
soit augmenter la charge hydraulique en diffeacuterentes zones du lit cest le cas avec la construction de diguettes
soit les deux cestle cas avec la reacutealisation dune retenue
b) Les ameacutenagements (G 7220)
ameacutenagement dun lit mineur en chocircmage en dehors des peacuteriodes de crue par creuseshyment au bulldozer par exemple (figure 6)
eacutepandage des crues cette meacutethode ne peut ecirctre mise en oeuvre que dans des reacutegions peu habiteacutees Sa reacutealisation ne demande pas de moyens eacutelaboreacutes ni de main doeuvre qualifieacutee (figure 7)
construction de diguettes (G 7220) construites en travers du courant les diguettes permettent laugmentation de la charge hydraulique agrave lamont de celles-ci (figure 8)
bull bull bull bull bull
FIGURE 6
- 58 -
FIGURE 7
FIGURE 8
(poundxtnaAcircJA du Document Ccedil 72201
- 59 -
La hauteur des diguettes est de lordre de 150 m Pour ecirctre eacuteconomiques les diguettes doivent ecirctre reacutealiseacutees avec des mateacuteriaux locaux et des moyens simples
La figure 9 donne une coupe dune diguette
FIGURE 9
SEDIMENTS FINS PRE-DECANTES
TOUT-VENANT A OOMINANCE SABLEUSE
GALETS ET GRAVIERS
lSxiMalA du Document Ccedil 7220)
c) Construction dune retenue sa mise en oeuvre est coucircteuse car elle neacutecessite des eacutetudes eacutelaboreacutees ainsi que des moyens lourds
Remarque la construction de diguettes ou de barrages ne doit pas aggraver les crues ou bien deacutevier le fleuve de son lit naturel
U) poundpandage 4oupoundeAAain pan ieacuteAeau de diaisvocirc
Le principe de ce dispositif reste le mecircme que celui dun bassin mais la plage dinfiltration est alors constitueacutee par un drain permeacuteable enterreacute dans la partie supeacuterieure du sol
La figure 10 page suivante donne deux exemples de drains fonctionnant en disposhysitifs dinfiltration
Lavantage majeur de ce proceacutedeacute sur les bassins dinfiltration est de laisser les terrains libres en surface pour une autre utilisation (terrain de sports par exemple)
Le principal deacutefaut de ce proceacutedeacute est decirctre un dispositif souterrain donc decirctre deacutelicat agrave entretenir
bull bull bull
- 60 -
FIGURE 10
(Cxt^œU du Document 6608781 )
La figure 11 page suivante donne le plan dune reacutealisation dinfiltration par drains
5) PuLts) fJJjUiant
Le puitsfiltrant se diffeacuterencie du puits deau par le fait quil natteint pas la nappe Cest un proceacutedeacute assez peu utiliseacute
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINFILTRATION
Le colmatage progressif du fond dun bassin par exemple se traduit comme nous lavons vu par une reacuteduction du taux dinfiltration
Le pheacutenomegravene de colmatage reacutesulte de la combinaison de deux meacutecanismes
- dune part deacutesorganisation de la porositeacute du sol
- dautre part bouchage des pores
bull bullbullbullbullbull
- 61 -
FIGURE 11
bullrO bullmdash bull - v - gt
5icirc4s-SIcirciumlSIcirc
PJan geacuteneacuteral deraquo installations de recircalimentation agravea la nappa souterrains agrave Vejsy Construction existante A digue B usin9 hydraulique ilouvellss construction l_ prisa deau i avec creacutepine laquo Hydromat raquo autonettoyante 2 conduitraquo 7 0 0 mm pour leau bruts 3 station de pompagraquo et de traitement dej bullaux 4 conduite de rejet agrave TArva 5 conduite 30O mm pour 1er eaux traiteacutees 6 aire dinfiltration dans le sol au moyen de tuyaux perforeacutes
1 ) CoAnatage pan deacute^origanAgravejiation de Xa pon-O^Lteacute du -OcircOJ
Cest le reacutesultat de divers meacutecanismes eacutelectrochimiques
- destruction des agreacutegats par un excegraves dions dispersant les argiles ou bien solu-bilisation du ciment liant ceux-ci en milieu reacuteducteur
- gonflement important des argiles
2) Co-ugravenatage pan bouchage deA posiez du AOX
Les origines de cette diminution de la porositeacute intrinsegraveque peuvent ecirctre diverses (physique chimique biologique) ou encore ecirctre dues agrave la preacutesence dalgues
bull bullbullbullbullbull
- 62 -
a) Colmatage dorigine physique le fond du bassin agit vis-agrave-vis des matiegraveres en sucircspeumlnsiuml8n~TM7Euml7s7 comme un filtre Limportance du colmatage dorigine physique est donc fonction de la concentration en MES des effluents (figure 12)
FIGURE 12
INFILTRATION SUR COLONNES DE SABLE - EVOLUTION DU COLMATAGE POUR
DIFFERENTES CHARGES EN MATIERES EN SUSPENSION
10 11 II
(CxiAaJJ du Document h 2028)
b) Colmatage dorigine chimique il est le reacutesultat de la preacutecipitation des sels contenus dans leffluent au contact de certains constituants du sol
c) Colmatage dorigine biologique le meacutecanisme exact du colmatage biologique nest pas entiegraverement connu mais on sait que le rocircle des bacteacuteries y est tregraves imporshytant (G 51341) Ainsi le deacuteveloppement des bacteacuteries et la production de proshyduits reacutesultant de leur meacutetabolisme peuvent entraicircner un colmatage par obstrucshytion des pores du sol
d) Colmatage par les algues la preacutesence deacuteleacutements nutritifs tels que le phosshyphore dans les eaux combineacutee avec un eacuteclairage suffisant permet si toutefois la tempeacuterature est assez eacuteleveacutee le deacuteveloppement des algues dans le bassin Laccumulation de celles-ci peut conduire au colmatage de la plage dinfiltration comme le montre la figure 13
bullbullbullbullbullbull
- 63 -
FIGURE 13
EFFECT OF OPEN RECHARGE ON RECHARGE RATE
dork recharge (no woter llaquovlaquol)
j
open recharge (50cm water levai) j
i
1 -j
O -j 1 I I 1 1 ~X 1 1 1mdash 1 p I
J F M A M J J A 5 0 N D
(CxtnaU du Docimervt 6610709)
La preacutesence dalgues dans un bassin apporte les avantages suivants
- les feutrages des algues favorisant la filtration de leau et la coagulation des particules en suspension
- la croissance algale preacutelegraveve des eacuteleacutements nutritifs dans le milieu et peut eacutegashylement concentrer dans la cellule veacutegeacutetale des substances nocives et en particushylier les meacutetaux lourds
Mais ces algues preacutesentent les inconveacutenients suivants
- le deacutegagement dodeurs deacutesagreacuteables
- la reacuteduction de la permeacuteabiliteacute des bassins par deacuteveloppement dun tapis dense agrave la surface du sol
En geacuteneacuteral le bilan global des actions dues agrave la preacutesence dalgues est nul ou neacutegatif
En conclusion on peut donc dire que le rocircle des algues est complexe Aussi chaque cas eacutetudieacute sera un cas particulier (6617223)
bulla
E
14 i 13
12
11
10
9
B-
7 -
6
5 -
4 bull
3
2 bulllt
star to f ctgal growthmdashj
start of woter Isvol -i t I
I
I I I I L
I l_ - t
I
ltSgt
bull bull raquo bull bull bull
- 64 -
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE - GESTION DES DISPOSITIFS DINFILTRATION
1) Meacutethodes permettant de AeacuteduAgraveJie -Le cotmatage
a) Colmatage_par_les M E S _ on peut le reacuteduire par diffeacuterentes meacutethodes
- deacutecantation de leffluent ou filtration agrave travers un massif de graviers
- creacuteation dune couverture veacutegeacutetale dans le fond du bassin
- addition de matiegraveres organiques ou de produits chimiques dans la couche supeacuteshyrieure du- sol
b) Colmatage biol_ogique on peut le reacuteduire principalement par une javellisation de leffluent Mais ceci a linconveacutenient de supprimer leacutepuration biologique dans le bassin lui-mecircme
c) Colmatage par les algues le controcircle du deacuteveloppement des algues peut se faire
- par lemploi dalgicides mais avec un certain danger pour la qualiteacute future des eaux
- par une gestion approprieacutee des bassins
2) CcedileAtLon de dLipoj-LtLfLi dinp-AgravetsicutLon
Comme nous venons de le voir on ne peut et on ne veut pas annihiler complegravetement le pheacutenomegravene de colmatage En effet la toleacuterance dun certain colmatage est essentielle pour preacuteserver un eacutecoulement en milieu non satureacute sous le bassin Cet eacutecoulement reacutepeacutetons-le joue un rocircle deacuteterminant dans leacutepuration des eaux de recharge par le sol Le problegraveme est que le colmatage est un pheacutenomegravene qui samplifie avec le temps jusquagrave devenir inadmissible Il faut donc que les peacuteriodes dinfiltration alternent avec des peacuteriodes de dessegravechement afin de pouvoir dune part aeacuterer le sol et ainsi permettre agrave la vie microbienne dans le sol de se reconstituer et dautre part eacuteliminer les deacutepocircts de matiegraveres en suspension
Le dessegravechement des bassins permet une reacutecupeacuteration totale de la capaciteacute dinshyfiltration comme le montre la figure 14
Le problegraveme de gestion des systegravemes dinfiltration se reacutesume donc agrave la deacuteterminashytion du rythme dalternance entre les peacuteriodes de submersion et les peacuteriodes de seacutechage et dentretien pour que le rendement de linstallation soit optimum
La peacuteriode de submersion est deacutefinie par lapparition dun colmatage inacceptable
La dureacutee du seacutechage est fonction du climat et de la saison (cf figure 14)
copy bull raquo bull bull bull
- 65 -
FIGURE 14
AMENAGEMENT DE PHOENIX
EVOLUTION DE LA CAPACITE DINFILTRATION EN FONCTION DU COLMATAGE ET TAUX
DE RECUPERATION AU COURS DES PERIODES DE CHOMAGE DES BASSINS
degh de reacutecupeacuteration de la capaciteacute dinfiltration
40
Nombre de Jours
(Extrait du Document Ccedil 5920)
Examinons divers cas
a) Cas des bassins la peacuteriode dinfiltration doit ecirctre en principe de moitieacute par rapport agrave la peacuteriode de seacutechage
La figure 15 donne un exemple du fonctionnement dans le temps dun bassin
bullbullbullbullbull
- 66 -
FIGURE 15
EXAMPLE OF VARIATION OF INFILTRATION RATE WITH TIME
sect 30
rz
o
1 10
0
- ~
^ V
bull i i t 1 l 50
1 Drying period
i t l 1 II l l 100
Titns (days)
bull^^
i f i 150
1 i 200
I
j
|
i
ltxtnaijt du Document F 3918)
Dans le cas ougrave lon veut un fonctionnement en continu de linstallation il est donc neacutecessaire de preacutevoir la construction de trois bassins au moins (en geacuteneacuteral plus de trois dans les reacutegions agrave climat humide ou tempeacutereacute) Le fonctionnement de ces bassins se fait alors en deacutephasage
b) Cas des ameacutenagements en lit de riviegravere la peacuteriode de submersion est alors conshyditionneacutee par le reacutegime deacutecoulement du fleuve
B - D I S P O S I T I F S D I N J E C T I O N
Il sagit principalement des puits dinjection
CONDITIONS GENERALES DE FONCTIONNEMENT
Les dispositifs dinjection sont utiliseacutes lagrave ougrave les dispositifs dinfiltration sont impossibles ou difficiles agrave mettre en oeuvre
cas ougrave la nappe phreacuteatique est captive (F 3918) existence dune couche dargile entre le sol et le niveau de la nappe (F 3918) cas ougrave le sol est alcalin (F 3969) existence de terrains en couches superposeacutees seacutedimentaires ou alluviaux ayant
bull bullbullbullbullbull
- 67 -
une conductiviteacute hydraulique horizontale beaucoup plus eacuteleveacutee que la conductiviteacute verticale (G 51341)
- neacutecessiteacute dun encombrement reacuteduit
El _ PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES PUITS DINJECTION
Comme nous lavons vu plus haut un puits dinjection est un forage plongeant dans la nappe Son principe est donc tout agrave fait semblable en premiegravere approxishymation agrave celui dun puits de pompage fonctionnant en sens inverse
Enfin contrairement au cas des dispositifs dinfiltration le colmatage mecircme leacuteger na aucune fonction eacutepuratrice dans le cas dun puits dinjection Il devra donc ecirctre eacuteviteacute agrave tout prix
II - LES PUITS DINJECTION
1) CorvitnucJuon
Dans leur construction les puits dinjection sont des forages classiques
La figure 16 donne le scheacutema dune installation complegravete dinjection FIGURE 16
(euroxtnc-ut du Document Ccedil 5191 ) bull bull bull bull bull bull
68 -
La figure 17 montre sur un exemple la coupe dun puits dinjection
FIGURE 17
PUITS DINJECTION DE LA VALLEE DE LA DURANCE
Arriveacutes deau provenant du bassin ite decirccantutioci
bull~X_ Buses ccediljOacircO non iointivas
FI Sable oM F^ Gravierraquo fe^-Wraquo-mdash
iumlMM Sraquo 203 - j -
Wf
bulllaquolaquobullraquo | p -
bullT 3350
te2 ^ bull bull bull V -
rampt
Niveau de la nappe
lExtnaAJi du Document F 2028)
Pour les puits dinjection il nexiste pas de dessin optimum mais certaines techniques de construction donnent manifestement de meilleurs reacutesultats que dautres Toute technique de construction qui reacuteduit la permeacuteabiliteacute du terrain comme cela est le cas avec linvasion des terrains entourant les puits par les boues de forage ou bien avec leffondrement des particules fines dans le puits peut conduire agrave une perte deacutefinitive de permeacuteabiliteacute (G 5191)
Lenvahissement du puits par des particules fines peut ecirctre contrecarreacute par la constitution autour du trou de forage dun eacutecran de graviers suffisamment petits pour empecirccher la migration des fines particules et assez gros pour ne pas gecircner leacutecoulement La figure 18 donne une coupe de cet eacutecran
Enfin la circulation de leau dans le puits dinjection doit ecirctre eacutetudieacutee pour ne produire ni eacuterosion ni effondrement des terrains qui pourrait se traduire par un colmatage du puits par les mateacuteriaux fins
bull bull bull bull bull bull
- 69 -
FIGURE- 18
FUNCTION OF A GRAVEL PACK IN RETARDING THE MIGRATION
OF FINE SAND TO A WELL SCREEN
(Sxtnalt du Document Ccedil 5191 )
2) Ameneacutee de leau darv4 le puAgraveJbs
Lintroduction de leau de recharge dans laquifeumlre peut se faire sous la presshysion atmospheacuterique ou sous une pression plus eacuteleveacutee
Contrairement au cas des dispositifs dinfiltration lair contenu dans leau doit ecirctre eacutelimineacute au maximum En effet lentraicircnement de bulles dair ou de gaz dissous joue un rocircle capital vis-agrave-vis du colmatage Certaines preacutecautions sont agrave prendre nous les examinerons plus loin
3) Taux dinfection
La preacutevision du taux dinjection peut se faire agrave partir dessais de pompage Cependant diffeacuterents facteurs rendent souvent peu fiables les extrapolations agrave partir de ces essais En effet la diffeacuterence entre une injection et un pompage ne se limite pas agrave un changement de sens du flux deau des problegravemes lieacutes agrave la preacutesence de MES dair de substances chimiques et organiques interviennent Cest pourquoi les deacutebits dinjection sont toujours plus faibles que les deacutebits du pompage (F 275)
Une autre meacutethode de preacutevision est lutilisation dune loi statistique donneacutee par la figure 19
bull bull bull bull bull bull
- 70 -
FIGURE 19
F O R A Q E S
DEacuteBIT INJpoundCTacirc MOTIN
bull M roHCTtOH pu m o o u l iuml
H x TTx P X P
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O bull K1TDI raquoartraquo t x p i m t l raquon I0~ 3 n) laquo
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1 i i
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(ExtgtiaJjt du Document 6600637)
Le tableau 2 donne agrave titre dexemple la valeur du taux dinjection obtenue pour diffeacuterentes reacutealisations au USA
IV - COLMATAGE DES DISPOSITIFS DINJECTION
Le colmatage des puits dinjection a trois origines principales (F 2028)
- preacutesence de gaz dissous dair et de particules en suspension dans les eaux dinshyjection
- reacuteactions entre les eaux dinjection et les eaux du gisement
- reacuteactions entre les eaux dinjection et certains constituants du sol bull bull bull bull bull t
- 71 -
TABLEAU 2
AVERAGE WELL RECHARGE RATES
Location
Fresno Caliicirc Los Angeles Calif Manhattan Beach Calif Orange Cove Calif San Fernando Valley Calif Tulare County Calif Orlando Fia Mud Lake Idaho Jackson County Mich Newark N J Long Island N Y El Paso Texas Williarosbtirg Va
Rate cfs 1
02-09 12 1 04-10 1 07-09 03 | 012 02-21 02-10 01 06 02-22 23 03
(
(ExtnaLt du Document F 275)
Les processus de colmatage
Comme dans le cas des dispositifs dinfiltration les processus du colmatage sont dordre physique chimique ou biologique
1 ) TioceAsiuA meacutecaniques
- deacutepocirct des MES qui forme un eacutecran impermeacuteable
- entraicircnement dair et libeacuteration des gaz dissous Les bulles de gaz ainsi formeacutees peacutenegravetrent dans laquifegravere et en obstruent les pores ceci entraicircne une reacuteduction de la permeacuteabiliteacute Par ailleurs un autre pheacutenomegravene lieacute agrave la preacutesence dair dans les eaux dinjection est agrave craindre il sagit de la formation de poches de gaz sous pression qui par deacutetente lors de larrecirct de linjection peut entraicircner la destruction complegravete de louvrage La fig 20 illustre ce dernier pheacutenomegravene sur un exemple
2) VsioceAALLA chAgraventlque
- dispersion et gonflement des a rg i l e s
- preacutec ip i ta t ion de se ls meacutetalliques ou a lca l ino- ter reux
3) ioceAMA bLoioglqaeA
- pro l i feacutera t ion des bac teacuter ies
- production par l a c t i v i t eacute microbienne de substances chimiques colmatantes
FIGURE 20
PHENOMENE DENTRAINEMENT DAIR AU COURS DE LINJECTION DANS LES DOLOMIES
ET CALCAIRES KARSTIQUES DbullISRAEumlL
(poundxampiaLpound du Document h 2028)
V - REMEDES CONTRE LE COLMATAGE ET GESTION DES DISPOSITIFS DINJECTION
1 ) Meacutethodesi pousi la idducjtLon du colmatage
a) Cas des MES la concentration en MES des eaux dinjection peut ecirctre reacuteduite par un traitement preacutealable comme nous lavons vu dans la premiegravere partie de ce travail
k) pound^_Eumlpound_i ficirciiumlL es Iz dissous un traitement preacutealable permet une deacutesaeacuteration de leau dinjection Par ailleurs pour eacuteviter lentraicircnement dair on peut prendre les preacutecautions suivantes
le tube dameneacutee deau doit toujours ecirctre noyeacute Aussi lintroduction en chute libre est agrave exclure
la construction du puits doit ecirctre telle que tous ces eacuteleacutements soient agrave une pression supeacuterieure agrave la pression atmospheacuterique On eacutevite ainsi tout pheacutenomegravene de succion le long du puits dinjection Ce problegraveme peut ecirctre reacutesolu en utilishysant en pied de forage une valve antisuccion La figure 21 donne la coupe dun tel dispositif
- 73 -
FIGURE 2i
FOOT VALVE USED FOR CONTROLLING RATES OF RECHARGE
THROUGH AN INJECTION UELL
bullRECHARGE PIPE
DISCHARGE SLOTS
bullPISTON
-CYUNDER
-COMPRESSION SPRING
bullSPRING END DISC
SPRING TENSION SPACER
^SPRING RETAINER END PLUG
LxtnaU- du Document Ccedil 5191 )
les deacutebits doivent ecirctre limiteacutes ce controcircle peut se faire en utilisant des tubages ayant un faible diamegravetre ou encore ayant une rugositeacute suffisante
La figure 22 donne
dune part leacutevolution des deacutebits dinjection avec le diamegravetre du tubage
dautre part leacutevolution de ces deacutebits avec la rugositeacute du tubage
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FIGURE 22
GRAPH OF FLOW RATES IN SMALL PIPES WITH UNIT HEAD LOSS
PER UNIT LENGTH OF PIPE
INS1DE DIAMeacuteTER OF PIPE IN MllUMETRES 20 40 60 80 J _1 L
2 3 IHS1DE DIAUETEacuteR OF PIPE IN INCHES
(CxtnaLt du Document 6607^39)
c) c3pound_du_colmatage_chimique pour reacuteduire le colmatage chimique lors de linjecshytion on peut suivant le cas
effectuer une deacutemineacuteralisation partielle ou complegravete lors dun traitement preacuteashylable
diluer les eaux dinjection avec une eau neutre vis-agrave-vis du gisement
^ poundpound_^_pound2imaicirclpound_BE_^es bacteacuteries une chloration des eaux dinjection permet en geacuteneacuteral de reacuteduire iumleumlffeumlt_deumls bacteacuteries
bull bull bull bull bull bull
- 75 -
2) CcedileAtLon dltiA puLtt dijyectLon
Comme dans le cas des dispositifs dinfiltration il apparait lors dune recharshyge artificielle de nappe par injection un colmatage progressif Lorsque celui-ci a atteint une valeur inadmissible on doit proceacuteder agrave un deacutecolmatage
La figure 23 montre leacutevolution du taux dinjection avec le temps ainsi que la reacutenovation de ce taux apregraves deacutecolmatage
FIGURE 23
INJECTION RATE VERSUS TIME FOR SHAFT
12
sectraquo o laquo_gt UJ ta 10
T 1 1 1 r~- r
Racharga ahoft
T_
16 24 32 40 48 TIME - DAYS
56 _1_ 64
MlxtnaUL du Document 6607790)
La freacutequence des deacutecolmatages est extrecircmement variable suivant les installations
Les proceacutedeacutes de deacutecolmatage les plus employeacutes sont le pistomage et le repompage dans ce dernier cas la pompe de nettoyage est geacuteneacuteralement laisseacutee agrave demeure dans louvrage (6600637) En effet le deacutemontage de la pompe est coucircteux et deacutelicat Toutefois il faut noter que la preacutesence de la pompe induit une reacutesisshytance hydraulique dans le circuit qui peut reacuteduire dun tiers la capaciteacute deacutecoushylement (G 51341)
La figure 24 donne les deacutetails dun puits dinjection ougrave le systegraveme de nettoyage est inteacutegreacute agrave lensemble de linstallation
- 76 -
FIGURE 24
SCHEMATIC OF INJECTION - WELL COMPLEX
EXTERIOR VIEW OF INJECTION-WELL COMPLEX (from Cohen and Durfor 1956 P D254)
18-ln-diamstelt ffbergtajs injection casing
Dopth below land surface In fost
36-in-diametraquor dritl hotraquo
3-ln-diamater liberglass treacutemie pipe
1 9 2
4-in-diumlamete annuiumlar-space observation wall casing
5-in-X62-f t- _ long scainlesJ Steel annular-space observa-tion-wall scroen
TO-ft-long statn less-steel sand traps
4-In-diamraquoter fibargtass injection pipraquo
1-in-diamraquoter fiberglass pressure-measuring pipraquo
3-in-diemeter fibargtass tromio pipraquo
Cernant grout
2-ft-thick layer of fine sand
16-iumln-X62-fr-long staintess-steel injection screen
Filtsr pack
Ceacutement grout
PLAN VIEW OF INJECTION-WELL COMPLEX
3-in-diameter treacutemie pipe 6-in-diameter opening
18-in-aiameter casing
6-in-diameter pump column
Q 4-in-diameter annular-space
well 4-in-diameter
instrurnent-
192 - f t - deep -^ ) Q-3-in-diameter injection pipe treacutemie pipe
WELL-HEAD FFATURES LOOKING NORTHEAST
50-hp redevelopment-pump motor
Support grate
6-in-diameter pump column-
Main casing access hole
4-iumln-diameter annular-space well
3-jn-diameter -treacutemie pipe
18-in-diameter 53 fiberglass casing^ 5
floor
A-in-diameter instrument-access pipe
Redevelopment lioe
diameter treacutemie pipe
4-in-diameter shaljow-
lnjectiocirc~npipe
4-in-diameter deep-injection pipe
(ExtsiaLt du Document Ccedil 1787b)
- 77 -
Le reacutesultat du deacutecolmatage des puits est en geacuteneacuteral une reacutecupeacuteration quasi-complegravete de la capaciteacute dinjection initiale Mais on peut dire dune maniegravere geacuteneacuterale que les ouvrages dinjection sont dune gestion deacutelicate et que leur dureacutee de vie est impreacutevisible mais de toute faccedilon infeacuterieure agrave celle des disposhysitifs dinfiltration
- 79 -
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- CHAPITRE IV -
DONNEES ECONOMIQUES DUNE OPERATION DALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE NAPPE SOUTERRAINE
- 83 -
La faisabiliteacute technique (existence de conditions geacuteologiques et hydrogeacuteologiques favorables) dune opeacuteration dalimentation artificielle ayant eacuteteacute prouveacutee il convient alors den veacuterifier lopportuniteacute eacuteconomique Pour cela une analyse minutieuse de tous les facteurs entrant dans la composition dune part du revenu et dautre part du coucirct doit ecirctre faite La comparaison de ces deux derniers points permet de deacuteterminer le beacuteneacutefice que peut apporter une telle opeacuteration
La suite du travail consistera alors agrave comparer le prix de revient de lopeacuteration de recharge avec le prix de revient dautres meacutethodes reacutepondant au mecircme objectif (agrave condition bien sucircr que ces autres meacutethodes soient techniquement reacutealisables) Par exemple
- choix entre une opeacuteration de recharge par bassin dinfiltration ou bien par puits dinjection
- choix entre une opeacuteration de recharge par bassin dinfiltration et une uniteacute de traitement des eaux
- choix entre une opeacuteration de recharge par puits dinjection et la construction dune adduction deau
- choix entre un stockage en surface et un stockage souterrain
Nous donnerons un deacuteveloppement de ces diffeacuterentes comparaisons dans le parashygraphe III de cette partie
- REVENUS APPORTEacuteS PAR UNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
Ces revenus peuvent ecirc t re d i rec ts ou ind i r ec t s
1 ) RevemiA dLuiecJ^i
Les revenus directs sont le reacutesultat de la vente des eaux de recharge apregraves passage dans le sol et pompage Cette vente se fait suivant la tarification en vigueur des eaux Il faut noter que le prix de leau varie suivant lendroit et dans le temps et que par conseacutequent lestimation des revenus directs dune opeacuteration de recharge suppose la connaissance agrave long terme de la politique de tarification de leau
2) Revenue indiAecJ^i
Les revenus indirects sont le reacutesultat de limpact dune opeacuteration de recharge sur la vie eacuteconomique dune reacutegion ou dun Etat Par exemple
- si lobjectif de lopeacuteration de recharge est la suppression dune surexploitation de la nappe le revenu apporteacute par une telle opeacuteration reacutesultera de la diminution des coucircts de pompage mais aussi de leacuteconomie de travaux dapprofondissement des puits
- si lobjectif de lopeacuteration de recharge est le stockage deau pour une utilishysation posteacuterieure le revenu apporteacute viendra de laccroissement du revenu agrishycole ainsi que de lexpansion humaine et industrielle de la reacutegion concerneacutee
bullbullbullbullraquobull
- 84 -
Compte tenu de la multipliciteacute et de la complexiteacute des paramegravetres entrant dans la composition du revenu indirect apporteacute par une opeacuteration de recharge lestishymation de ce revenu est assez difficile
B - COUcircTS DUNE OPEacuteRATION DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE NAPPE
La reacutepartition des coucircts se fait en trois eacutetapes
- coucircts des eacutetudes - coucircts de construction - coucircts de fonctionnement et dentretien
11 COLUA desi ltipoundudampsj
Les eacutetudes comprennent (G 51341)
les travaux de recherche des caracteacuteristiques geacuteologiques et hydrogeacuteologiques des terrains les reacutesultats de ces travaux permettent de conclure agrave la faisabishyliteacute technique ou non dune telle opeacuteration Cette eacutetape conditionne bien sucircr la suite des opeacuterations
le traceacute de cartes
les travaux de conception de linstallation de recharge
la recherche et lachat des terrains
les proceacutedures juridigues si lon doit recourir agrave lexpropriation
2) Travaux de cori4tnucJJoa
Le deacutetail des diffeacuterents points intervenant dans le coucirct dun bassin dinfiltrashytion et dun puits dinjection est donneacute par la figure 1
La figure 2 repreacutesente sur un diagramme le coucirct de certains eacuteleacutements de ces deux dispositifs de recharge artificielle Lanneacutee de reacutefeacuterence est 1975
Chaque installation de recharge est reacutepeacutetons-le un cas particulier Aussi ce sont les conditions locales qui dicteront leacutequipement neacutecessaire si par exemshyple tous les eacutecoulements agrave linteacuterieur de linstallation peuvent se faire par graviteacute le nombre total de pompes neacutecessaires sera reacuteduit ce qui aura pour effet de diminuer le coucirct global de leacutequipement de linstallation (G 5191)
bullbullbullbullbullbull
- 85 -
FIGURE 1
TRAVAUX DE CONSTRUCTION
1 Installations deacutepandage
a) Terrains ou bassins
- leveacutees ou digues - canaux dameneacutee - canaux deacutevacuation
b) Appareils enregistreurs
c) Installations de deacuterivation
d) Dispositifs de controcircle
e) Voies daccegraves
f) Clocirctures
g) Abris
h) Mateacuteriel de traitement de leau
2 Installations dinjection
a) Construction du puits dinjection
- colonne de tubage - compactage du gravier ou de la gravette-filtre
- injections pour eacutetancheacuteiteacute - packers - meacutethode de forage (rotation avec circulation de boue inverseacutee rotation normale battage au cacircble autres meacutethodes)
- perforations
b) Puits dobservation
- tubage - massif de gravette-filtre - injection pour eacutetancheacuteiteacute - meacutethode de forage (rotation avec circulation de boue inverseacutee rotation normale battage au cacircble autres meacutethodes)
- travaux dachegravevement (perforation dispositifs pour leacutetude du puits par la meacutethode du carottage geacuteophysique)
- installations de controcircle des expeacuteriences
- 86 -
c) Puits dextraction mdash mecircmes opeacuterations que pour les puits expeacuterimentaux avec en plus
- mateacuteriel de pompage - eacutenergie (eacutelectriciteacute moteurs agrave combustion interne)
d) Installations de controcircle de lexploitation
- poste de reacutegulation de la pression - compteurs - vannes (de fermeture controcircle soupape de seacutecuriteacute de purge soupape agrave vide)
e) Installations de traitement de leau
- javellisation - acidification - autres proceacutedeacutes
f) Conduites
- mateacuteriaux (buses en beacuteton acier recouvert et doubleacute de beacuteton amiante-ciment matiegraveres plastiques)
g) Bacirctiments
h) Appareillage de controcircle
- enregistreurs - sondeurs - eacutechantillonneurs (pompe submersible eacutechantillonneur aleacuteatoire pompe eacuteleacutevatoire agrave air conductiviteacute eacutelectrique)
(CxampiaU du Document Ccedil 513^1 )
- 87 -
FIGURE 2
DIAGRAM SHOWING COST FACTORS OF AN ARTIFICIAL-RECHARGE INSTALLATION
Playa lake
Screen wire enclosure styrofoam floating inlef
Flexible suction hose 50 et S 8 0 0 per foot
Chemical feed pump and tank capacity 03-2 galhr S 210 Chemical flocculant S 3 - S 3 0 acre-foot
reg
Q Pump-capacity 500 galmin at 80 head
Aluminum irrigation picircpe 6 at S 105 per foot 100 feet
Excavation of settling basiumln 10x 10x 100
Screen wire baffles I 14 pipe frames
Pump-capacity 500 galmin at 80 head __
Aluminum irrigation pipe g 6 o t S 105 per foot 100 feet
Excavotion of spreading basin
Flexible suction hose 20 at S 8 00 per foot
Injection well 200 depth =deg I0diamefer 150 wire
wrapped screen 50casicircng 30 yds gravel pack
Spreading basin
S 150 2 0
4 0 0
1800
105
80O
20O
160 1800
105 S540O
StOOO
Not to scate
lpoundxtnaAgraveJL du Document Ccedil 5191 ) - Anneacutee de sieacutepoundeacutesience 1975 -
- 88 -
3) Fonctionnement et entnetien
La figure 3 donne la liste des diffeacuterents eacuteleacutements constituant le coucirct du foncshytionnement et dentretien pour des bassins dinfiltration ou des puits dinjecshytion
U) Coucirct gj-obat
La reacuteunion des coucircts preacuteceacutedents deacutetermine le coucirct global dune opeacuteration de recharge Ce coucirct calculeacute sur une anneacutee de fonctionnement et rapporteacute au volume deau annuel ainsi utiliseacute donne le prix de revient du m3 deau de recharge
Lexamen de plusieurs installations montre que ce prix de revient est variable neacuteanmoins en utilisant les reacutesultats dune enquecircte faite il y a quelques anneacutees on peut deacutefinir les valeurs moyennes pour les diffeacuterents facteurs eacuteconomiques dune recharge artificielle Ainsi le tableau 1 donne la valeur moyenne des investissements neacutecessaires pour diffeacuterents dispositifs de recharge
TABLEAU 1
INVESTISSEMENT EN FRANCS PAR M3AN INFILTRE
Prctrait
Moyennes
Bassins et canaux
avec
0362
sans
0139
Puits ou forages
avec
0125
sans
0052
(Extrait du Document 6600637) - Anneacutee de AeacutefLeacutenence 1971 -
Lexamen du tableau 1 suggegravere les remarques suivantes
- le coucirct moyen des investissements par m3 et par an semble 2 agrave 3 fois plus eacuteleveacute pour les canaux et bassins que pour les puits et les forages dinjection Cette importante diffeacuterence dans les investissements sexplique en grande partie par la neacutecessiteacute dans le cas dun bassin ou dun canal dacheter une importante superficie de terrain Ainsi en zones urbaines lacquisition des terrains peut repreacutesenter jusquagrave 50 des investissements
mdash le coucirct dinvestissement du preacutetraitement constitue une part importante du coucirct total dinvestissement Le tableau 2 montre lincidence dun preacutetraitement sur le prix de revient moyen dun m3 deau (reacutesultats pour les dispositifs dinfilshytration seulement)
laquobullbullbullbullbull
- 89 -
FIGURE 3
FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN
1 Installations deacutepandage_
a) Nivellement eacutegalisation des surfaces
b) Protection contre les orages
c) Reacuteparation et remplacement des structures
d) Entretien du mateacuteriel
e) Combustible pour le mateacuteriel
f) Location du mateacuteriel
g) Ponccedilage et ramassage de la boue
h) Protection contre les insectes
i) Lutte contre la veacutegeacutetation parasite
j) Ameacutelioration de lapparence estheacutetique des installations (notamment plantation de rideaux darbres et systegraveme darrosage)
k) Protection contre les rongeurs
1) Patrouilles de surveillance
m) Traitement de leau (floculants)
n) Entretien des pentes
o) Actes de vandalisme
2 Installations dinjection
a) Appareillage dobservation et de controcircle
b) Appareillage pour la mesure du niveau deau
c) Echantillonnage de leau
d) Remise en eacutetat des puits et enlegravevement des deacutechets
e) Traitement de leau
- javellisation - acidification - autres proceacutedeacutes
f) Entretien du mateacuteriel
g) Reacuteparation des structures
- 90 -
h) Combustibles
i) Location de mateacuteriel
j) Patrouilles de surveillance
k) Analyses de leau
1) Acte de vandalisme
3 Bureaux
a) Controcircle et surveillance
b) Administration
c) Paiement des salaires et reacutemuneacuteration
d) Frais geacuteneacuteraux (bureaux et services locaux)
- location et services publics - teacuteleacutephone - fournitures
- entretien de leacutequipement de bureau
e) Salaires et traitements
f) Responsabiliteacute civile (assurances)
g) Impocircts et taxes
h) Inteacuterecircts
(poundxampiaLt du Document Ccedil 513^1 )
- SI -
TABLEAU 2
INCIDENCE DU PRETRAITEMENT SUR LE PRIX DU M3 DEAU
Moyennes
Prix du m3
en F F
0249
Incidence du
preacutetraitement
27
Prix du preacutetraitement par m5 (FF)
00787
(6xtnaLt du Document 6600637 ) - Anneacutee de ieacuteLeacutenence 1971 -
Le coucirct du preacutetraitement eacutetait donc en 1971 en moyenne de 8 centimes par m3
Nous avons vu que le preacutetraitement des eaux dinfiltration retarde lapparition dun colmatage inadmissible et donc reacuteduit lentretien du dispositif concerneacute Un calcul rapide montre cependant que leacuteconomie ainsi reacutealiseacutee est loin de venir compenser les deacutepenses dues au preacutetraitement de leau On cherchera donc dans le cas dun dispositif dinfiltration agrave reacuteduire au maximum le preacutetraitement des eaux de recharge
La figure 4 donne les reacutesultatsde correacutelations statistiques eacutetablies entre linshyvestissement neacutecessaire agrave la reacutealisation dune opeacuteration dalimentation artifishycielle de nappe et le volume annuel introduit par ce moyen dans laquifegravere
FIGURE 4
INVESTISSEMENT ET VOLUME
ANNUEL INTRODUIT DANS LAQUIFERE
-Don I raquo eacuteqootionraquo claquo tfroicircfraquoraquo draquo recircccediltbullgt
2 bullbullraquo bulltpfinegrave bullraquo | 0 Fiones
V bullbullraquo apgtrtmraquo raquon tOS ttram
mdashLlaquoraquo coMcirraquotraquo poundbull corttal ioraquo obtraquoraquoraquo
t E C E N D E
H+f+ nraquowl
p a raquo t t i laquoalelaquof
bull bull bull laquo
A m bull
i bull
raquobullbullraquo
A a o
o o
lSxtnait du Document h 2028) - Anneacutee de leacutefLeacutenence 1971 -
A Forage P 3 raquolaquo Cooi o DruI
IOraquo i o lO
Vol me AIMCCcedilI tulro-Stucirct 4raquouraquo IV^utfire Inraquo)
- 92 -
Sur la figure preacuteceacutedente on peut remarquer quune installation de recharge a un coucirct dinvestissement qui en moyenne croicirct plus vite que le volume annuel introduit Pour une installation sans preacutetraitement cest linverse
- ETUDE DE LOPPORTUNITEacute EacuteCONOMIQUE DUNE OPEacuteRATION DE RECHARGE
ARTIFICIELLE - COMPARAISON AVEC DAUTRES MEacuteTHODES DE MISE EN VALEUR
DES RESSOURCES EN EAU
Lalimentation artificielle de nappe est une opeacuteration rentable pour autant quelle soit moins coucircteuse que les autres meacutethodes de mise en valeur des ressou-ces en eau (G 51341) Il convient donc avant de choisir une meacutethode deacutetablir une comparaison de coucirct avec les autres meacutethodes (agrave condition bien sucircr que celles-ci soient techniquement reacutealisables)
Nous donnons ci-dessous quelques cas de comparaisons qui peuvent se preacutesenter
) CompcuiaLion enjQie un basi^in dinfJJjjtnaAlon et un puiAsi din^ecAion
Nous avons vu que agrave deacutebit annuel fixeacute le coucirct dinvestissement moyen dans le cas dun bassin dinfiltration est 2 agrave 3 fois plus eacuteleveacute que dans le cas dun puits dinjection Cependant le prix de revient dun m3 deau infiltreacute dans un bassin est en geacuteneacuteral un tant soit peu moins eacuteleveacute quun m3 deau injecteacute dans un puits Ceci sexplique par trois faits (6622466)
les coucircts de traitement sont reacuteduits dans le cas dune installation de recharge fonctionnant avec des bassins
lentretien des bassins est beaucoup plus aiseacute que celui des puits dinjection les frais dentretien des bassins sont donc moindres
la dureacutee de vie des ouvrages dinjection est en geacuteneacuteral beaucoup plus courte que celle des bassins Par conseacutequent lamortissement des premiers doit se faire plus rapidement que celui des seconds
Pour ecirctre compeacutetitifs vis-agrave-vis des bassins dinfiltration les puits dinjection doivent donc ecirctre conccedilus et geacutereacutes de maniegravere rigoureuse Cest pourquoi dans bien des cas on a preacutefeacutereacute malgreacute leur prix les bassins aux puits dinjection
2) CompcuiaLion entie une insitaUAation de Aechange anAAficJ-eAAcirce et une uniteacute de tnaAjtement damp4 eaux
Placcedilons nous dans le cas ougrave linstallation de recharge est un bassin Nous avons vu que par passage dans le sol leau dun bassin peut ecirctre grandement purifieacutee Ce traitement par le sol vient donc concurrencer techniquement le traitement en station
Examinons alors les eacuteleacutements de comparaison suivants (5600836)
a) implantation lespace neacutecessaire pour la construction dune uniteacute de traitement est infeacuterieur agrave celui neacutecessaire pour une recharge par bassin
b) besoin en eau dans le cas dune recharge les pertes en eau peuvent seacutelever a 40 du volume introduit
- 93 -
c) estheacutetique dans un cas comme dans lautre les installations paraicirctront inesshytheacutetiques
d) seacutecuriteacute de lexploitation dans le cas dune recharge par bassin on doit sattendre agrave des variations des deacutebits dinfiltration (colmatage fluctuations saisonniegraveres agissant sur la viscositeacute de leau) Mais la simpliciteacute des instalshylations avec bassins fait quelles sont moins exposeacutees aux pannes Pour ecirctre fiables les uniteacutes de traitement exigent pour leur part une gestion et un entretien rigoureux mis en oeuvre par un personnel qualifieacute
e) Possibiliteacute de surcharge les uniteacutes de traitement peuvent supporter jusquagrave 25 de surcharge Par contre la possibiliteacute de surcharge pour les bassins est faible En effet les bassins ont des dimensions fixeacutees et par conseacutequent ils ne peuvent recevoir plus deau quils peuvent en contenir
f) possibiliteacute dagrandissement les uniteacutes de traitement peuvent ecirctre facilement agrandies ce qui nest pas le cas pour les bassins
g) constitution de leau eacutepureacutee leau reprise apregraves infiltration dans le sol est agrave condition de respecter certaines conditions (cf 2egraveme partie de cette eacutetude) toujours claire et saine Leau traiteacutee pose souvent des problegravemes dodeur de saveur et de tempeacuterature
La comparaison eacuteconomique entre une installation de recharge par bassins et une uniteacute de traitement des eaux a souvent montreacute lagrave ougrave les conditions geacuteologiques et hydrogeacuteologiques sont favorables et le prix des terrains pas trop eacuteleveacute la rentabiliteacute de cette premiegravere meacutethode de traitement et de reacutegeacuteneacuteration des eaux
3) CompgiltxLion entte une i-nAtaAAaALon de iechaAge antAfcAcieMle et une adducJLJon deau (66025W7 ^
Placcedilons nous dans le cas ougrave linstallation de recharge est un puits dinjection
Pour ces deux installations on peut en premiegravere analyse confondre les frais de production et de pompage Si par ailleurs on neacuteglige les autres frais dexploishytation tels que lentretien la comparaison eacuteconomique entre les deux installashytions est alors rameneacutee agrave la comparaison des coucircts dinvestissement
pour les puits dinjection les coucircts dinvestissement sont composeacutes principaleshyment du coucirct du forage et du coucirct de la station de pompage
pour ladduction les coucircts dinvestissement sont reacuteduits aux coucircts de la canashylisation et des ouvrages annexes
La figure 5 donne un exemple chiffreacute dune telle comparaison pour lalimentation dune agglomeacuteration situeacutee au-dessus de la nappe souterraine de lAlbien (Reacutegion Parisienne)
Le coucirct dinvestissement pour une adduction deau eacutetant fonction de la longueur de la canalisation il apparaicirct donc quil existe une distance optimum au-delagrave de laquelle une installation de recharge est moins oneacutereuse quune adduction deau
bull bullbullbullbullraquo
- 94 -
FIGURE 5
ALIMENTATION A PARTIR DE LA NAPPE DE LALBIEN COMPARAISON AVEC UNE
SOLUTION DE TRANSPORT DEAUX DE SURFACE
exemple Lapprovisionnement en eau potable dune aggloshymeacuterat ion de 25 000 habitants dont les besoins atteishygnent laquon peacuteriode de pointe 7 000 m3jraquo peut ecirctre assureacute
soit p a r u n e adduct ion directe en premiegravere ecirclegrave-vation d eaux de surface depuis la plus proche usine de trai tement
soit par -des preacutelegravevements dans TAlbicircen effectueacutes sur place et compenseacutes pa r linjection simultaneacutee bullau niveau de la mecircme usine de Yolumes eacutequishyvalents
En premiegravere approximation l a comparaison entre ces deux solutions peut ecirctre rameneacutee agrave la comparaishyson des investissements correspondants
mdash lthuucircgt le ynetuief cas agrave une conduite de 350 mm de diamegravetre (1) soit environ 035 MFkm
(1) Coucirct moyen approximatifraquo au megravetre lineacuteaire en TOAC scmiuml-urbanicircseacutee y comprisregards ouvrages et toutes sujeacutetions r 350 F
dans le second cas agrave la reacutealisation d un doublet de forages agrave lAlbien
Forage dinjection 09011F Forage de preacutelegravevements 090Icirc1F Geacutenie Civil station de pompage et de tfeacuteferrisaticircon _ 035MF Equipements de pompage 015MF Equipements de deacutefcrrisatioR 015 MF
soit environ 2-15 MF
Comparaison des dsua solutions
Compte tenu des hypothegraveses adopteacutees la solution du doublet de forages agrave lAlbien parait la plus avanshytageuse si la longueur de ladduction directe excegravede 7 km (215035)
(Existait du Document 6602587) - Anneacutee de leacute^eacuteience 197b -
Le c a l c u l p reacuteceacuteden t e s t une s i m p l i f i c a t i o n du c a l c u l r eacute e l q u i en f a i t e s t p lu s complexe En dehors de t o u t e c o n s i d eacute r a t i o n eacuteconomique une opeacute ra t ion de recharge a r t i f i c i e l l e peut s imposer l agrave ougrave l e s r e s s o u r c e s n a t u r e l l e s d a l i m e n t a t i o n en eau s a v egrave r e n t i n s u f f i s a n t e s pour s a t i s f a i r e l e s b e s o i n s Exemple dans l e s icirc l e s ougrave l e s r e s s o u r c e s n a t u r e l l e s son t f a i b l e s e t ougrave l e p r i x du dessalement de l e a u de mer e s t souvent p r o h i b i t i f
- 95 -
U) Compcuiabbion ervUie le ^tocAage de siUAjlace et te 4tockage 4oideAAaln
Lfraquo figure 6 donne les reacutesultats dune correacutelation statistique entre le montant des investissements et le nombre de m3 deau stockeacutes par an pour un reacuteservoir de surface et un reacuteservoir souterrain
FIGURE 6
COMPARAISON DES COUTS DES STOCKAGES SUPERFICIEL ET SOUTERRAIN
1310raquo
I I
T3103
13107
TTykAT-STt 44-
rlt^r~^Trrttr
MaouM
IW3raquo 1V10raquo IVW
(ExtAaLt du Document f- 2028) - Anneacutee de ieacuteeacuteAence 1971 -
A partir de la figure preacuteceacutedente on peut donc deacuteduire que pour des volumes infeacuterieurs agrave environ 30 millions de m3 par an le stockage souterrain est plus inteacuteressant financiegraverement que le stockage de surface
bull bullbullbullbullbull
- S6 -
Par ailleurs le stockage souterrain preacutesente les avantages suivants
- disponibiliteacute de reacuteserve en cas de catastrophe stoppant les possibiliteacutes dimporshytation deau
- eacutelimination des pertes par eacutevapotranspiration
- pas de problegraveme dalgues et moins de risques de contamination
- reacuteduction des risques daffaissements dus agrave une baisse du niveau de la nappe
- possibiliteacute de traiter et de purifier leau par passage dans le sol
- 97
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE
F 2028
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EDWORTHY KJ Artificial groundwater recharge and its relevance in Britain JIWES 1979 33 ndeg 2 p 151-172
- CHAPITRE V -
LES INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE DE
NAPPE DANS LE MONDE
- 101 -
Les reacuteserves deaux souterraines constituent une immense ressource En effet on estime agrave 4 millions de km3 la quantiteacute des eaux souterraines situeacutees entre la surface du sol et la profondeur de 800 m agrave titre de comparaison le volume total des lacs deau douce est denviron 120000 km3
Cette ressource en eau souterraine est par ailleurs omnipreacutesente et peut donc ecirctre mis agrave part dans quelques reacutegions du globe exploiteacutee
Dans de larges reacutegions du monde les preacutecipitations sont insuffisantes pour pouvoir couvrir les besoins en eau A titre dexemple la figure 1 donne la carte des reacutegions du globe ougrave les preacutecipitations sont insuffisants vis-agrave-vis des besoins agricoles
FIGURE 1
Waiet-dejiciency (-) and valet-surplus (+) zones in ihe vorld A water deficiency exisls if preacutecipitation supplies less ztiater than would be nrrdedjor vellutatered vrgelalian In the reverse circumslcnccs ihere is a wzter surplus
((L-xtnaJut du Document Z 49 )
En comparant la figure 1 avec la figure 2 on peut se rendre compte que les zones ougrave on constate un manque en eau agricole sont naturellement les reacutegions arides ou semi-arides mais aussi certaines reacutegions tempeacutereacutees
bull bullbullbullbullbull
FIGURE 2
o ru
(euroxpoundnalpound du WoJild Atia by Bantholomew)
- 103 -
Pour situer le rocircle de la recharge artificielle dans la gestion globale des resshysources en eau nous allons eacutetudier deux cas
- cas des zones arides et semi-arides - cas des zones tempeacutereacutees
1 ) CaS desi gonampA avide^ et somL-cuiidesi
Dans ces reacutegions lexploitation des eaux souterraines est souvent la seule solushytion dapprovisionnement en eau Aussi la recharge artificielle vise dans ces reacutegions agrave augmenter la recharge naturelle lors des rares preacutecipitations afin de limiter les pertes par eacutecoulement de surface ainsi que par eacutevapotranspiration Il est possible de faire ainsi un stockage deau dans le sol
Il faut tenir compte du fait que la majoriteacute des pays situeacutes dans les zones arides du globe sont le plus souvent des pays en voie de deacuteveloppement donc dans lesquels on doit utiliser une technologie adapteacutee aux moyens locaux
Prenons lexemple de lAfrique et plus particuliegraverement les pays du Sahel
La figure 3 situe les zones arides et semi-arides dAfrique
Les pays du Sahel sont situeacutes au nord des deacuteserts du Sahara et du Fezzan dans des zones extrecircmement arides Parmi ces pays seules lAlgeacuterie et la Libye disposhysant de revenus peacutetroliers ont un niveau deacuteducation et deacuteconomie suffisant pour pouvoir mettre en oeuvre des techniques sophistiqueacutees de mise en valeur des resshysources en eau et ainsi assurer leur expansion humaine et eacuteconomique
2) CQA desi pay-si tompeacuteAeacuteA_
Laugmentation croissante des besoins en eau combineacutee avec la deacuteteacuterioration de la qualiteacute des eaux de surface ont entraicircneacute le deacuteveloppement de lexploitation des eaux souterraines
La recharge artificielle permet dans les reacutegions tempeacutereacutees
- dune part le soutien et la restauration de nappes surexploiteacutees
- dautre part lameacutelioration de la qualiteacute des eaux de surface par passage dans le sol
Ces deux points visent donc agrave ameacuteliorer en quantiteacute et en qualiteacute les eaux consommeacutees
Afin de preacutesenter les diffeacuterentes reacutealisations dans le monde nous allons les classer en fonction de lobjectif principal viseacute par ces installations
Principalement on distingue 4 objectifs
I - Stockage deau en peacuteriode humide pour utilisation en peacuteriode segraveche I - Soutien et restauration dune nappe surexploiteacutee I -Constitution dune barriegravere hydraulique contre lintrusion deaux saleacutees (ce
point est souvent une conseacutequence du point preacuteceacutedent) V - Ameacutelioration de la qualiteacute de leau par filtration dans le sol
- 104 -
FIGURE 3
TERRES ARIDES DAFRIQUE
E
A
S
rii bull i ri
i i
_
A n d raquo
Trontliraquo im plaquoV
1000 KIUX5
WOJtoeh
lpoundicOixLUt du Document I 1021)
bull bull bull bull bull
- 105 -
- INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF
LE STOCKAGE DEAU
1 ) Liacircte de^i in^taM-atlorvi
(1
(2
(3
(4
(5
(6
(7
(8
(9
(10
(U
(12
(13
Valleacutee du Danube Roumanie - Bulgarie
Valleacutee de la LeeGrande-Bretagne
Camp Peary USA
Valleacutee de la Prut Ukraine
Wroclaw Pologne
Comteacute de Los Angeles USA
Massif de Zaghouan Tunisie
Plaine cocirctiegravere dIsraeumll
Source de Yarkon Israeumll
Dan Project Israeumll
URSS
Valleacutee de lOued Biskra Algeacuterie
Plaine de Karakoum Turkmeacuten
Ahmedabad Inde
istan URSS
(G 51341)
(F 2028)
(F 2028)
(G 51341)
(6609067)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341 F 2028)
(G 51341)
(G 6230 G 6212)
(G 51341)
(G 51341)
(Z 13312c)
2) Le tablexiu 1 donne la reacutepartition suivant le climat et le niveau de deacuteveloppeshyment des pays concerneacutesdes installations preacuteceacutedentes
TABLEAU 1
- _ -NIVEAU DE
C L l r^-C^EVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3) tableau 2
(4) (5) tableau 3
(6) tableau 4
(12) tableau 5
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
(7) (8) (9) (10) tableau 6
(11) tableau 7
(13) tableau 8
- 106 -
3) Lampi tableaux 2 agrave 8 donnent pour chaque cas particulier de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
- tableaux 2 agrave 5 reacutealisations en pays industrialiseacutes
- tableaux 6- agrave 8 reacutealisations en pays en voie de deacuteveloppement
TABLEAU 2 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
PAYS
Roumanie -Bulgarie
GBretagne
USA
1 j LOCALISATION
I 1 j Valleacutee du Danube | (voir fig 4) 1 1 j Valleacutee de la Lee
1 1 J Camp Peary 1 1
EAU
R
R
bull
1 1 | GEOLOGIE |
| 1 | Valleacutee alluviale | j (sables et graviers)j 1 1 1 l j Craie j j(voir fig 5) j 1 1 1 1 (Lentille deau dans | jeau saleacutee j
1 1
VOL
2109
AQUI
m3
DISPOSITIFS
bassins
bull puits
puits
1 ICOLMA
I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 | TRAIT
| Preacute
1 1 1 1 2 1 1 1 j Preacute 1 1
1 | PERFORMANCES r i i i i j12 millions de j m3an
1 1 | entre 45 et 20 j m3h
1 bull
1 1 1 PRIX |
1 1 i i i i i i i i icirc 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Notations
R e eau de riviegravere Preacute= preacutetraitement des eaux 2 raquo traitement secondaire des eaux
FIGURE 4
- VALLEE DUDANUBE - ROUMANIE-BULGARIE
(HODHAHIB)
m - d CALAT
MAJUk
Belgrade SEVEXraquo bull laquo bull 8L
Bucarest deg
(BULGARIE)
(Extrait du Document Ccedil 5 i47 ) bull bull bull bull bull bull
- 107 -
FIGURE 5
VALLEE DE LA LEE - GE0L0GIE-PIEZ0METRIE AVANT ET APRES ALIMENTATION
ARTIFICIELLE DURANT LA PERIODE 1954-1955
1 mite gt 1
Terrains superficiels
Eii3 Argiles de Londres
KiZij VoohvJch e t Reading beds (5mper7traquosbFe
Pampi Sables thanegravetiens
P 3 Craie
mdashmdash Njyrau piucircrorpucirclricircque en octobre 1953
(svanL DIcircirrcntattoT OftificicirccIIe) -~mdash Niveau piumlocircromstriqus maximum apregraves rnjrciian
durant la peacuteriode lS5f-19S5
Sx-Oiaugravet du Document t 2028)
TABLEAU 3 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT CONTINENTAL
i PAYS
| URSS
| Pologne
| LOCALISATION
| I | Valleacutee de la | Prut
I | Wroclaw
i
EAU
R
R
I | GEOLOGIE
iPlaine alluviale |(voir fig 6)
ISeacutediments tertiaires
I I
VOL AQUI I | DISPOSITIFS
|bassins agrave
I I I |fosseacutes et (eacutetangs
i
I |C0LMA
sable| P I I 1 |PCB 1 1
1 1 | TRAIT
I
1 | Preacute
1 1 1 | Preacute
1 1 1
PERFORMANCES
12S0OO m3jour
PRIX
Notations
H = eau de riviegravere P ~ physique C raquo chimique B = biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux
- 108 -
FIGURE 6
VALLEE DE LA PRUT
l l t 1 T
A r g i l e du miocegravene
i _ i J - i J i laquov t iuml j 100 200 300 400 500
P i s t a n e e (en megravetres) 6 0 0
lHxtrialt du Ucircocumervt Ccedil 513^1 )
TABLEAU 4 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
PAYS
USA
1 | | LOCALISATION | EAU
GEOLOGIE 1 I (VOL A8UI | DISPOSITIFS
jComte de Los I Angeles |(voir fig 7) I I
(Bassins remplis de (seacutediments mal |consolideacutes i i
gt agrave 12 10s m3
|bassins et |terrains |deacutepandage I
j COLMA | TRAIT | PERFORMANCES j PRIX
I Preacute | 60 m3s jde re-|vient [de 4 agrave |242 pou H (icirceee n3 I
Notations
R = riviegravere P = physique
Preacute = preacutetraitement
- 109 -
pound O
- H -M
a a
O gtrt bullXi rH a -H o bullraquo-gt
K 3
bull S bull 0)
-=f G rH O
ta
ta 0)
raquoltD 4-raquo bull H KJ u +gt X
d o
n o bulla
a a
ta
o bulla 6raquor4 p O
bullbullgt laquo ta a fcgtd
irvviraquo bullH ni
- 110 -
TABLEAU 5 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT ARIDE
PAYS
U R S S
1 | LOCALISATION
1 1 |P la ines de jKarakourt
l
EAU
R
1 | GEOLOGIE
1 1 JAlluvions forma-j t i o n s de l ta iumlques
1
I |VOL
1 i 1
AQUI 1 | DISPOSITIFS
| Pui t s 1 1
1 ICOLHA
1 1 1 P 1 1
1 |TRAIT
1 1 1 1 1
PERFORMANCES 1 | PRIX
1 1
Notations
R raquo riviegravere P = physique
TABLEAU 6 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT MEDITERRANEEN
1 1 I I I I 1 1 PAYS j LOCALISATION EAU j GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT j PERFORMANCES j PRIX j
1 I I 1 I I 1 1 I I i i l 1 1 1 1 1 bdquo I I
Tunisie |Massif de | R | Calcaires | | P e t i t s barrages| P | Preacute 132 10deg m3an | | Izaghouan | j (voir f i g 8) j | l l l i l j ( v o i r f i g 8) | j j | I I I I I
1 1 1 1 1 1 1 i l I I 1 1 1 1 1 I sraeuml l |P la ine c S t i egrave r e | R | Pla ine l i t t o r a l e | |Pu i t s | PB | 2 | gt 10 10deg m3an | |
| ( v o i r f i g 9) j j (vo ir f i g 9) j j I I I i l
1 1 I I 1 1 1 1 1 i l 1 1 l l l I I I s r a euml l |Source de Yarkon | R | Roches carbonateacutees |900 10deg m3 |Puits mixtes | PB | 2 |entre 500 e t 1000 |de r e - |
1 I 1 p l i s s eacute e s j j l i t 3h jvient j I I I (voir fig 10) | j l l l I001S2 | 1 I I I I l l l Ipar n3 | 1 I l 1 1 i l I I l l l I I
I s r a euml l |Dan Projet (Tel | U | Dunes de sab le s | |Bass ins |PCB | 2 |300000 m3jour |de r e - | 1 Aviv) i l i l l l l jv ient j I i l I I i 1 1 i00262 | j i l i l I I jpar m3 i 1 I I I I l l l I I
Notations
R = riviegravere U = useacutee P = physique C = chimique B = biologique 2 = secondaire
- 111 -
FIGURE 8
MASSIF CALCAIRE DE ZAGHOUAN (Tun i s i e )
fmdash bull (n 1 f F H r
f Hammamet
SOUSSE --
5gt
+gtmdash mdashmdash mdash
^-a mdash
bull bull
9 - c a l c a i r e s du j u r a s s i q u e s u p eacute r i e u r
5 e t 1 - c a l c a i r e s djj l i a s
N-O m s-o
DJSBJL r i A H N C a
ampEacuteEacuteEacuteamp5
lLxtnaJjt du Document Ccedil 513^11 bull bull bull bull bull bull
- 112 -
FIGURE 9
FORMATION AQUIFERE DE LA PLAINE COTIERE
ISRAEumlL
Echelle
Limites des collines et raquoraquogtmdash des montagnes
Canalisations nationales bull deau laquo -Source raquo Ville
Direction de 1raquoeacutecoulement ~- ~ eaux souterraines
Zone de forages dexploitation
N n
Mer Zone de PLAINE COTIERE D1ISRAEumlL - PBOFIL SCHEMATIQUE
Z Z 7 Z ^ 7 7 Z Z Z Z Z Z pound ^ g f l a nappe ^T (ampgtgt p h r eacute a t i q u e bullpoundamp
iuml i d eacute s
S c h i s t e s a rg i l eux
(extrait du Document Ccedil 513U1 ) bull bull bull bull bull
- 113 -
FIGUREacute 10
SOURCE DE YARKON ISRAEumlL
ONO
PROFIL TRANSVERSAL DE LA FORMATION DANS LES MONTS DE JUDEE
Meacute ri i terraneacute e VAVHE
Plsst
J Aquifegravere
(Pleacuteistocegravene (Gregrave
Roches
es M (Neogene Neogsh _ deg
(Schistes
Sench
CeLraquostdol
2J impermeacuteables
(Seacutenonien
raquoraquoraquobull
Eocch
(Marnes crayeuses
(Turonien-Ceacutenomanien (calcaires et dolomites
(Craies (eacuteocegravenes (semi-(impermeacuteables
Q - (Ceacutenomanien infeacuterieur 1 (Dolomites
L e s h (Creacute t aceacute i n f eacute r i e u r ( S c h i s t e s
(dxtAaUL du Document Ccedil 513^1 )
TABLEAU 7 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT SEMI-ARIDE
i r~ I I i l I I I i l I PAYS LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI| DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
i I I I lt i I i I I I I I l i i j Algeacuterie jvalleacutee de loued | R |deacutepots alluviaux | 20 agrave 30 (ameacutenagements du | P | I 510deg m3an | |
iBiskra I I 1 n6 bdquo | H t de loued I I I i l | |(voir fig 11) | | 10 m3 I I I I I 1 1 I I I I I I I I I
Notations
R = eau de riviegravere p = colmatage physique
114
FIGURE 11
VALLEE ALLUVIALE DE BISKRA (ALGERIE)
^r Meacutediterrans
Figure 11 Valleacutee a l luv ia le de Biskra
Echelle
bull M M iumllaquoklaquo
((LxtnaLt du Document Ccedil 513^1)
TABLEAU 8 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TROPICAL
l i t i i | PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS ICOLMA (TRAIT j PERFORBANCES | PRIX |
i i i l i l i i I I 3 I I Inde |Ahmedabad | R | sable (voir f i g 12) | Ipuits dans l e | PB | 1 | 4 5 10 m3jour dinves-| I I I I i 1 l i t de la j j | [ t i s se - | I l I I 1 Iriviegravere | j j jment | I l I I 1 |(voir fig 13) | j j (faible |
1 1 1 I l I I I I
Notations R = eau de riviegravere P = colmatage physique B = crvlmatagccedil hi ni odegique
1 = traitement primaire
bull bull bull bull bull bull
- 115 -
Crosraquo Stetions or tnraquo Sobormali Rivraquor Ot Ahmlaquodotgtod
Aerosi SubhojSBridnt MorScolraquo llOO O lOO 200
O _ 1 _
IO 20
Ver Scolt
SuSfiojhBridsraquo^
RraquofraquorraquofHraquo I I Riraquo to cucircc
groicircnraquod aond lil Sandvrm sill
E 3 Qov wlth raquoirt
Acraraquo Gond 8ridyraquo
J FIGURE 1 2
Sub-surface section or the Sabarmati River bed poundt Ahmedabad as seen in boring during_ the construction of road bridges across the river Data supplied by Ahmedabad Municipal Corshyporation and PWD Govt of Gujarat
FIGURE 1 3
Map of Ahmedabad city shorring locations of Municipal tubcwcll stations (open circlcs) and privatc tubcwclls (closcd circlcs) In the inset a schematic diagram or the suggested injection rcchargicircng scheme is stiown Pairs of double circlcs along the river indicnc pairs of vater supply and injection wclls
Schcmofic diogrom of tbe propoj icircd siphon rechorge schsrae for-tt)8 Ahmtdobod City
-Injection well -Cblorinofor
Ahmedobod City location pion o f tubewolU
Raferlaquoncel Roilwoy lene
mdash AbodMunlimit bull Privofetubewella 0 Mun Corpo
tubraquowlaquoij Sets orwot^r supply and injac-
AirPOrtA lonwlaquoH
(poundxtjiaJjt4 du Document Z 13312c) bull bull bull bull bull bull
- 116 -
B - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LE
SOUTIEN DUNE NAPPE DEAU SOUTERRAINE
1 ) LLite de jjz^tallatioiV4
(1
(2
(3
(4
(5
(6
(7
(8
(9
(10
(U
(12
(13
via
(15
(16
(17
(18
(19
Lettonie URSS
Lituanie URSS
Bacircle Suisse
Nappe du canton de Genegraveve Suisse
Donzegravere Mondragon France
Appoigny France
La Moulle France
Menuma Japon
Niigata Japon
Hodcgaya Japon
Wiesbaden RFA
Dortmund RFA
Haltern RFA
Hardham Grande-Bretagne
Peacuteoria USA
Valleacutee de la Durance France
Flushing Meadows USA
Fresno USA
St Croix Virgin Islands
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341 F 2028)
(6618945)
(G 51341 F 2028)
(G 51341 F 2028)
(6627873)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(G 51341)
(6622466)
(F 2028)
(G 51341 F 2028)
(G 6230)
(6616816)
(6614931)
2) Le tab-leau cL-apie donne la reacutepartition suivant le climat et le niveau de deacuteveshyloppement des pays concerneacutes des installations preacuteceacutedentes
NB il est inteacuteressant de remarquer que toutes les installations reacutepertorieacutees ont eu lieu en pays industrialiseacutes ce qui est logique car ces pays ont des besoins en eau tregraves importants donc exploitent largement leurs reacuteserves soutershyraines
Les installations de recharge artificielle pour le soutien de nappe dans le pays en voie de deacuteveloppement ne sont quagrave leacutetat du projet qui verront certainement le jour avec laugmentation des besoins en eau de ces pays
3) LeA tableaux 9 agrave 13 donnent pour chaque cas de climat et de niveau de deacuteveloppeshyment quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
- 117 -
NIVEAU DE CLIMAT ^ P J L V E L O P P E M
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3 ) (4 ) (5 ) (6 ) (7) (8) (S) (10) (11) (12) (13) (14) ( t a b l e a u x 9 e t 9 b i s )
(15) ( t a b l e a u 10)
(16) ( t a b l e a u 11)
(17) (18) ( t a b l e a u 12)
(19) ( t a b l e a u 13)
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
TABLEAU S REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
I l I I I I I I I 1 j PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE |VOL AQUI | DISPOSITIFS |C0LMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX 1 1 1 1 1 I l i l i l 1 1 1 1 | URSS iLettonie | L lAlluvions e t deacutep6ts | |Bass ins 1 P-C | Preacute | 0 7 agrave 10 mjour | j | 1 |morainiques 1 | ( v o i r f i g 14) | | | | 1 1 1 1 i i i i I I I I I 1 | URSS iKaunas (Lituanie)1 R |Plaine a l l u v i a l e | |Bass ins | P | P r eacute agrave l | 2 8 agrave 005 njour | | | j i ( v o i r f i g 15) j j ( vo i r f i g 15) j j j j I l I I 1 I I I 1 1 1 I I 1 1 1 1 fi 1 | Suisse |Bacircle 1 R |Pla ine d a l luv ions | |Fosseacutes 1 P | 1 | 65 x 10 m3an |de r e -j j | | f l u v i o - g l a c i a i r e s | | (vo ir f i g 17) | j | | v i e n t j 1 i j (vo ir f i g 16) j j I I I |0 0242 1 I I I I I I I I Ipar m5 1 1
| Suisse j Canton de Genegraveve 1 R 1 Deacutepocircts morainiques j 18 10s ra3 JBassins et j P j 1 j 13 x 106 m3an jde re-| |(voir f ig 18) | | | jdrains | j j jvient 1 1 I I I I I I I j10 agrave 14 1 1 I I i l I I I Icent 1 1 I I I I l i t |suisses 1 1 I I I I 1 1 1 Ipar n3 1 1 1 i l i i 1 1 I I I 1 | France |Donzere-Mondragon| R lAlluvions f l u v i a - |105 10 m3 |Fosses d i n j e c - | P | Preacute | 8 5 m3s |charges I i I j t i l e s (vo ir f i g l 9 ) i j t ion 1 | j jd expl I I I I j j(voir f ig 20) j j j J400000F 1 1 I I I I I I I Ipar an 1 1 1 1 1 1 3 1 I 1 | France |Appoigny 1 R lAlluvions f l u v i a l e s 1180 10 m3 |Bass ins agrave s a b l e | P | Preacute |1000 m3jour | i l i i i j l v o i r f i g 21) j i j | 1 1 I I I I 1 1 1 1 France La Moulle R iCraie fissureacutee Bassins agrave sablei P 1 16IO6 m3an
(voir fig 22) (voir f ig 23) (10000 m2) J
- 118 -
FIGURE 14
PLAN DES OUVRAGES HYDRAULIQUES DE BALTEZERS REPUBLIQUE SOCIALISTE
SOVIETIQUE DE LETTONIE
(SxtnaJJ du Document Q 513^1 )
- 119 -
FIGURE 15
INSTALLATIONS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DEIGULAI REPUBLIQUE SOCIALISTE
SOVIETIQUE DE LITUANIE
Legeiuiuml
1 Puits dexploitation 2 Puits dobservation 3 Station de pompage h Bassin dinfiltration
aglQ23 ^
A VA l
tma
Gravxer
S a b l e
Y777 T e r r e g r a s s e
7 Sab le mecircleacute de t e r r e g r a s s e j
(ExtAaJut du Document Ccedil 513^1 )
bull bull bull
- 120 -
FIGURE 16
COUPE HYDROGEOLOGIQUE DU SITE DE LA HARD (MUTTENZ-BALE)
giicircpositif tjltgtfitrjtun
II l VV95m v -bull bullbullbullbull
bullbull- bullbull -yf---w ^ ltbullraquo bullbull(vs5 bullbull A--raquo-
FIGURE 17
PLAN DE LAMENAGEMENT DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE LA
NAPPE DE LA HARD (MUTTENZ-BALE)
OAcircUE Ccedily Prise en r7ytera
copy_ Station filtrante
(D_ Conduite dteu fiitrio
QFossucircn dinnltrction
_ Puits diuml repreumlso
copy Reacuteservoir deau poiumltUe et stetion de pampago
_ raquo _ l^ tajw _ J I _ 2Ttftipe
ttUTTENZ PHATTELH
leuroxtnaAgravejLi du Document h 2028)
- 121 -
FIGURE 18
PLAN DE SITUATION DE LA NAPPE DE LARVE ET DES OUVRAGES
I Fronlentx 2 Florencs 3 Corouga 4 Vmty (pont) S Veuy (uagravenraquo) 6 Trains
7 SooMnraquo dAnraquo 8 Perly 9 Sorol 10 Veyriat (Franc) il Gcitlard (F) 12 Crochu (F) 13 Veiraquo (F) bull Pulrs -J- PirKgtfnagravegtrraquo
x x
^ f Noppe deacute ^ rAilordonV x+ +
(E-xtnaiA du Document 66189^5)
Echees _ J l C T
lOOm
iroo-iVraquo SOCn-Vs
FIGURE 19
SCHEMA DE LALIMENTATION
ARTIFICIELLE A DONZERE-MONDRAGON
(ampctnaLt du Document h 2028)
m bull bull bull bull bull
- 122 -
FIGURE 20
DISPOSITIF DINJECTION
G r i l l e de f i l t r a t i o n Canal
d a l i m e n t acirc t P u i t s d i n f i l t r a t i o n
Gravier compacteacute bull-v ( 1 0 - 3 0 mm) --- -s
-~ii
Tuyau p e r f o r eacute - - iicirc TE ( D i a m egrave t r e bullbull - ^ -^ 056 m) bullbullbullbullf-_-_-|
bullAlluvions -(profondeurr 8 -18 megravetres)
^S^UMSIumlEATUi-l IMPERMEABLE
lCxtnoJJ du Document Ccedil 513^1)
123 -
FIGURE 21
NAPPE DE LA VALLEE DE LYONNE A APPOIGNY FRANCE
bulllt
Station de pompage - M
JC3 puits raquoP
Prise deau
Bac de deacutecantation
bull
laquo i
laquoiuml bullOi
Pompe de r e p r i s e
bullQtrademdashpieacutezomegravetre No
(ExtAOAgraveA du Document Ccedil 513^1)
FIGURE 22
GRAVELKES bull^IumlOUNKERQUS
bullEAU INDUSTRIELLE i l ] LAC DE BELLEVUE
LILLE
USINE DE FABRICATION DEAU POTABLE DcMOULLE
VALENClHWNHS^raquo
OOUAraquo tk^in y v
(poundxtsi(LUt du Document 6627873) bull bull bull bull
- 124 -
FIGURE 23
COUPE GEOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DAPRES BRGM
20N5 OAV5 lAOJElLE LA -1APPE DE IA CH-OE EST CAPtlVc SOUS IcircE TEfWKJraquo TEariUSH
Surface d la nap4 en mars-avril 1357
la nappa en mai 1072
TABLEAU 5 BIS REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
| PAYS | LOCALISATION | EAU j GEOLOGIE jvOL AQUI | DISPOSITIFS |COLHA jniAIT j PERFORMANCES | PRIX |
j Japon JMenuma | R JDiluvium j |Pu i t s d i n - | P-C | 2 |4 000 m3Jour j j j j t vo i r f i g 24) j j t vo i r f i g 24) j j j e c t i o n I I I i l
j Japon JNiigata 1 R JDiluvium j gt 120 10 5 m3 jPui t s d i n j e c - | P-C j 2 j20000 m3Jour jde r e - j j j t vo i r f i g 25) | j t vo i r f i g 25) j j t ion j j j jv ient j i l i l j j tvo ir f i g 2 5 ) | j j |0 02 $ j j j I I 1 1 1 1 j 1 i3 |
j Japon JHodogaya j U JDiluvium | |Pu i t s d i n j e c - j C | 2 J35 m3h j j i l j j 1 U i o n 1 I i j j i i i l j j tvo ir f i g 26)j j j j j
j RFA IWiesbaden | R JAlluvions f l u - j jflassins |P-C-B j 1 jlOO 10 6 m3an i I j i i j v i a l e s j j tvo ir f i g 27)j j j j j i l i j t v o i r f i g 27) j j j i j j j
| RFA JDortmund j R JAlluvions f l u v i a - j JBassins j P-B j Precirc jlOO 10 6 m3an jde r e - j j | j j t i l e s j j tvo ir f i g 28 ) j j j jv ient j j | | j t vo i r f i g 28) j j 1 i | |entre | j i i l i l i i i i deg gt 0 3 e t i i i i i i i i i i i 0 raquo 0 9 i 1 j I I j 1 i i |Par bull i
RFA Sables de Haltern L Sables profonds e t 108 10 s m3 Bassins Preacute 44 10 6 ngt3an (vo ir f i g 29) a l luv ions de (voir f i g 29)
1 t recouvrement [ I I I l
1 CB lHardham (Sussex) j R jSable-limoneux j |Bass ins j P j Precirc J26OO0 m3jour j j 1 1 I I I I I I I I I
Notations
Eau R raquo= eau de riviegravere U s eaux useacutees
Colmatage P raquo colmatage physique C raquo chimique B - bull bol ialt
Traitement Preacute = preacutetraitement 1 primaire 2 s secondaire
- 125 -
FIGURE 24
PROJET DINJECTION DE MENUNA JAPON
CARTE HYDROGEOLOGIQUE DE LA PLAINE DE KVANTO
Zone d a l i m e n t a t i o n des nappes c a p t i v e s
Zone de c i r c u l a t i o n des eaux douces c a p t i v e s
Zone d e a u x s o u t e r r a i n e s s e m i - c o n n eacute e s
TTTT-
200
Eaux souterraines coloreacutees du groupe de Kazusa Direction principale du courant des eaux douces souterraines
Limite infeacuterieure des deacutepocircts du plio-pleacuteistocegravene du groupe de Kazusz
Aluvions
Roches preacuteshytertiaires
PROFIL GENERALISE AB Groupe Kazusa
(Plio-pleacuteistocegravene)
(ExtnaiA du Document Ccedil 513b1) bull bullbullbullbull bull
- 126 -
FIGURE 25
PROJET DINJECTION DE NIIGATA - JAPON
C a r t e i n d i q u a n t l e m p l a c e m e n t d e s d i s p o s i t i f s d i n s e r t i o n
J D i s p o s i t i f s d i n j e c t i o n
B a s s i n de d eacute c a n t a t i o n
P r o d u i t s c h i m i q u e s p o u r l e t r a i t e shyment
^V^AJi-^r 1^^ 6 ^ e ^ e a u b r u t e
C ugrave-
i l i Vlaquo
I1III
P l a i n e c ocirc t i egrave r e Beacutegions montagneuses
(C-xJjiaUi du Document Ccedil 513U1 ) bull bull bull bull bull bull
- 127 -
FIGURE 26
INSTALLATION DINJECTION DE HODOGAYA
cp Vanne darrecirct ^
Pompe
R eacute s e r v o i r d e a u
G r a v e t t e f i l t r e compacteacute
Figure puit
JAPON
montrant la s dinjection
Tokyo zone m
struc Mo 1
eacutetrop
ture des et 2
olitaicircne
(ExtaaU du ucircocumertf Ccedil 51)^1 ) bull bull
- 128 -
FIGURE 27
POMPAGE DEAUX SOUTERRAINES ARTIFICIELLES A SCHIRSTEIN WIESBADEN
r JD
s u r l e Rhin
copy S t a t i o n de pompage copy P u i t s copy B a s s i n de d eacute c a n t a t i o n copy B a s s i n d i n f i l t r a t i o n copy Leveacutee
VALLEE DU BHIN WIESBADEM REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
lpoundxtAaJJL du Document Ccedil 57J47 )
- 129 -
FIGURE 28
INSTALLATIONS DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE DORTMUND
BaBs in de d eacute c a n t a t i o n
P r eacute f i l t r e agrave g r a v i e z
mmmzm Substratum impermeacuteable
YSSSSSS Surfaccedile de la nappe phreacuteatique avant
bullbullbull 1 alimentation artificielle bull Surface de la nappe phreacuteatique apregraves lalimentation artificielle
bdquo+teacirce 1 a Lippeltx
N o t e laquobullmdash iy
Pour approvisionner les villes ~ bullgtegt G-Agrave et les industries on pompe dans la valleacutee de la Ruhr hlO millions de m-2 deau par an dont
320 millraquo de m2 dans lEnvscher 82 mill de m^ dans lu Lippe 6 millraquo de nvi dans la Vupper
et 2 millraquo de m dans la cuvette dEms
VALLEE DE LA RUHR REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
ouvrages hydrauliques
lx+ialt du Document Ccedil 513^1)
Lac artificiel
Bassin draquoinfiltra- puits de
tion pompage
Bassin dinfiltrashytion
I I
Surface pieacutezomeacutetrique avant lalimentation artificielle
Surface pieacutezomeacutetrique apregraves lalimontation artificielle
~
Sables de Haltorn
Carte de la reacutegion
DISPOSITIF DALIMENTATION ARTIFICIELLE DE HALTERN
REPUBLIQUE FEDERALE DALLEMAGNE
Cologne (K51n)
DlaquossEicanrgt
lExtnaAJi du Document Ccedil 513^1 )
- 131 -
TABLEAU 10 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT CONTINENTAL
I PAYS j LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COIJU | TRAIT j PERFORMANCES I PRIX
T USA Peacuteoria (Illinois) R sables et graviers
(voir fig 30) Bassins agrave sable (voir fig 30)
AP Preacute JlO000 m3jour |de re-|vient 10008 FF| jpar rn3
Notations
R = eau de riviegravere P = colmatage physique A = colmatage ducirc aux algues
Preacute = preacutetraitement
FIGURE 30
PLAN ET COUPE DUN BASSIN DINFILTRATION DE PEORIA
Oacsm
mm f^-C^t
i - j laquo m r vsi bullbull bull bullgtraquo bullbullbull gt-r-mdash ~T -- -v bullbull-
JiiC^U-1 vv-------- bull t )- c bullbullsvcbullbull - bull bullbull -bullbull ^Vbullbullbull^bull^iT v^gt^7bull^^T-~----Trrbull^^-^-^-J-C^bullbullbull
Echelles United)
Arriveacutee dcui- Ijriiire
(Existait du Document t 2028)
- 132 -
TABLEAU 11 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
PAYS I I I I I I j LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AOUI | DISPOSITIFS j COLHA
1 1 1 TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
Valleacutee de la Durance (Voir fig 31)
R Alluvions fluvia- gt 800 10 m3 Puits dinjec- P tiles tion
(voir fig 31)
830 1s
I
Notations
R raquo riviegravere P = colmatage physique 1 = traitement primaire
TABLEAU 12 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT ARIDE
| PAYS
USA
| USA
1 | LOCALISATION
Flushing Meadows
1 1
JFresno |(voir fig 33) 1 1 1
EAU
bull
R
1 | GEOLOGIE
Sable grossier et graviers
1
|Alluvions reacutecen-jtes dorigine |granitique 1 1
1 | VOL
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
AQUI 1 | DISPOSITIFS
Bassins (voir fig
1
|Bassins 1 1 1 1
32)
1 |COLMA
PB
1 1 1 1 1 P 1 1 1 1
1 |TRAIT
gt 1 1 | 1 | Preacute 1 1 1 1
1 | PERFORMANCES
35 m3s
1 1
|15 10 m3an 1 1 1 1
1 1 | PRIX j
1 1 1 1 de re- j vient 000432 jpar m3 j
1 i |de re- | jvient j |00142 | jpar m3 | 1 1
Notations
R laquo eau de riviegravere U = eaux useacutees
P =raquo colmatage physique B = colmatage biologique
2 raquo traitement secondaire Preacute = preacutetraitement
bullbullbullbullbulllt
- 133 -
FIGURE 31
BASSE VALLEE DE LA DURANCE - FRANCE
TARASCON
Limi t e s de l a p a r t i e c a p t i v e de l a format ion a q u i f egrave r e ( sous des d eacute p ocirc t s a r g i l e u x s u p e r f i c i e l s )
I n s t a l l a t i o n s d i n j e c t i o n ~^mdash P r o f i l eacute t u d i eacute
ipoundxtncuit du Document Ccedil 513^1 ) bull bull bull bull bull bull
- 134 -
FIGURE 32 SCHEMA DU PROJET DE FLUSHING MEADOWS ^-x
R eacute g u l a t e u r d e p r e s s i o n
A l i m e n t a t i o n
Canal dameneacutee Digue
Bassin V T
IOI JŒ JLIumlL
=r~w5i bd alt
bull
Puits Ndeg bull 1
50
bull -ltgt
bullbull 3-4
5-6
100 megravetres
I
B _
3=
Tuyau de drainage
J^ Puits Est
Puits
FIGURE 32 BIS SYSTEME DES BASSINS DINFILTRATION SUR CHAQUE COTE DU LIT DE LA RIVIERE ET DES PUITS AU CENTRE POUR POMPER LEAU REGENEREE
Lit de la rivi egravere
horizon imperxeacuteable
(poundXpoundACLUgraveL4 du Document Ccedil 6230) bull bull bull bull
- 135 -
FIGURE 33
ZONAL RESPONSE IN WATER TABLE HYDRAULIC HEAD AND WATER QUALITY
AROUND THE CITY OF FRESNO CALIFORNIE
(poundxtnltzijt du Document 6616816)
TABLEAU 13 REALISATION EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TROPICAL
i PAYS
USA
i | LOCALISATION |
St Croix (Virgin Islond)
Notations
EAU
U
| GEOLOGIE
Alluvions (voir fig 33 Bis
1
VOL AQUI DISPOSITIFS
Bassins (voir fig
33 Bis)
1 ICOLMA
1 1 PB
1 1 1
1 | TRAIT
1 1
1 1 1 1
PERFORMANCES
38000 n3jour
1 1 1 PRIX |
[de re- [ vient 05602 [par m3
U = eaux useacutees
P = colmatage physique 8 = colmatage biologique
1 = traitement primaire
- 136 -
FIGURE 33 BIS
GEOLOGY OF THE GOLDEN AND NEGRO BAY RECHARGE SITES
i ^ mdash E i f t t a N laquo y o Bay gt ^ bullbull bull Esurraquo Goldltn Grcraquoraquo bull gt
rtorironiai ugraveiitanc ifti
(poundxtialt du Document 661^931 )
bull bull bull bull bull bull
- 137 -
- INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF LA
CONSTITUTION DUNE BARRIEgraveRE HYDRAULIQUE CONTRE LINTRUSION
DEAUX SALEacuteES
1 ) L-Lite deA inAtaHaiJonA
(1
(2
(3
(4
(51
(6
(7
(8
(9
(10]
(11
(12)
Long Island USA
Zandvoort Pays-Bas
Tokushima Japon
Water Factory 21 USA
Palo Alto USA
Burdekin Australie
Kalauoo Hawaiuml USA
Dashte Naz Iran
Tanger Maroc
Telbaulba Tunisie
Sebikotane Seacuteneacutegal
Bas Togo Togo
(F 2028 G 51341 G 17874)
(F 2028 G 51341)
(G 51341)
(G 6212 5603546)
(G 6212)
(F 40332 G 51341)
(G 51341)
(Ground Water Ja-Fe 1977)
(F 2028 G 51341 6600101)
(G 6757)
(G 51341 5600835)
(G 51341)
2) Le tabMeau cL-apieA donne la r eacutepar t i t ion des i n s t a l l a t i ons preacuteceacutedentes suivant l e climat et l e niveau de deacuteveloppement des pays concerneacutes
3) LeA tabteaux 1b agrave 19 donnent pour chaque cas p a r t i c u l i e r de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques carac teacuter is t iques des i n s t a l l a t i o n s correspondantes
Tableaux 14 agrave 16 r eacutea l i s a t ions en pays indus t r i a l i seacute s
Tableaux 17 agrave 19 r eacutea l i sa t ions en pays en voie de deacuteveloppement
- 138 -
- ______^ NIVEAU DE CLIMAT -^CEVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2 ) (3 ) t a b l e a u 14
(4 ) (5 ) t a b l e a u 15
(6) (7) t a b l e a u 16
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
(8) t a b l e a u 17)
(9 ) (10) t a b l e a u 18
(11) (12) t a b l e a u 19
TABLEAU 14 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
C I I I I I I I I I I PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLHA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX |
1 1 I I I I I 1 1 1 I I I I I I I I I | USA | Bay Park | U |Sable a r g i l e | gt 1200 10 9 m3|Puits d i n j e c - | PCB | 3 |13 agrave 25 1s | | | | Long Is land j | sab le argi leux j | t i o n I I I 1 | | (voir f i g 34) | | ( v o i r f i g 35) | | I I I I I
| Pays-Bas | Zandvoort j R |Plaine l i t t o r a l e | ) 4 5 10 9 m3 jcanaux e t j P j Preacute j 70 10 m3an jde r e -| j | | e t dune | jbass ins | | j | v i en t | | | j (vo ir f i g 36) j j fvo ir f i g 36) j j j |0 245
1 I I I I I I I lFFn3 1 1 1 1 II 1 1 1 II 1 1 1 1 1 1 1
Japon | Tokushima | R |Plaine l i t t o r a l e | |Pu i t s d i n j e c - | P | 2 | 20-25 n3heure | j (vo ir f i g 37) j jdiluvium | j t ion I I I 1 | | |(voir fig 37) | | I I I 1 1 I I I I I I I 1 Notations
R = eaux de riviegravere U = eaux useacutees
P = colmatage physique C = colmatage chimique B = colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux 2 = traitement secondaire 3 = traitement tertiaire
- 139 -
FIGURE 34
LOCATION OF THE BAY ARTIFICIAL-RECHARGE SITE
(C-xtnaAJL du Document Ccedil 5211 )
FIGURE 35
Nord Sud Atlantioue
A r g i l e
^Zdia^) cfe fBe c 0
G r a v i e r
Sable argile sable argileux et limon S a b l e
Roche c o n s o l i d eacute e
lCxtaaJJ- du Document Ccedil 513^1 )
- 140 -
FIGURE 36
NI
n
Limite de la zone s captage
Limite des dunes
i
gt
Mer du Nord Dunes Polder du Lac de Haarlem
urbe ^^y-Lentilles Sables du plexs^ - T tocene ^ ^^aargile
---bullbullbullbull bull-bull-bullbullbullbull ejjgt---gt ltamp ltbull bull v- bullbullbullbull
gt--gtV^
^ampm$^amp^3^amp$^
ZANDV00RT PAYS-BAS
(CxtAaU du Document Ccedil 513^D bull bull bull bull bull
- 141 -
FIGURE 37
Aff l eu remen t s du s u b s t r a t r ocheux
_ _ p r o f o n d e u r du s o c l e rocheux ~ ( c o u r b e de n iveau ) 1ampampampVJ-~- Teneur en Ci s u p eacute r i e u r e agrave
bull Fo rage
copy P u i t s d i n j e c t i o n
TAKASE Deacutepocircts argileux superficiels HATSUMO
icirc l e r
PROJET DINJECTION DE TOKUSHIMA JAPON
fts^ k=eacutepoundagrave amp ^
Tokushima (sur Shikoku)
(6x-tzltzlt du Document Ccedil 513U1 )
- 142 -
FIGURE 38
ORANGE COUNTY CALIFORNIE
bullv KCCU CQ
5Au BtewAepiuo co
raquo _
eiVcZ^iPE- co
0
PIE60 1 l [ IMPERIAL CO i
_ 1 -T-
A i
(CxtacuJ du Document 56035^6)
TABLEAU 15 REALISATIONS EH PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
r 1 i PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE
1 1 1 1 1 1 |VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
Water Factory 21 U Deacutepocircts marins et Californie continentaux mal (voir fig 38) consolideacutes
Puits dinjecj PB 3
(voir fig39)
066 IJI33
USA Palo Alto (voir f ig 40)
U Sables et jgraviers
I Puits dinjecj PB 6 1s
|(voir fig40)| I I
Notations
U = eaux useacutees
colmatage physique colmatage biologique
3 = traitement tertiaire
bull bull bull bull i
- 143 -
FIGURE 39
FLOW SCHEMATIC AND SAMPLING LOCATIONS FOR WATER FACTORY 21
LIQUID PROCES3IWG
C H E M C A L K I T R O S c N RECARSON-I __ _ icirc ACTIVATES bullDiSlNFECIiCV amp j CLARIFICATION j REMCVAL ATCN [ FILTr^siO^I CARBON 0poundMIKERASJZpound7Gricirc
t t fAOSQPPTiCtt
CAP80H 70 HIcircUSr
bull lt
lJCCTtOlaquolaquo wCLLS
bull laquo C Y C L E
PUMraquoS
S0L1DS HANOLING INJECTIONraquo SYSTEM
bull bull bull bull bull bull
- 144 -
FIGURE 40
PLAN 0F GROUNDWATER RECHARGE FACILITY IN THE PALO ALTO BAYLANDS
msmm FRAgraveSCISCOcircI
0 u
El 6k
PALO ALTO
copy
-e-o
LEGEND
EXTRACTION WELL
INJECTION WELL
MONITOft WELL
lpoundyLtnaLt du Document Q 6212)
- 145 -
TABLEAU 16 REALISATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TROPICAL
1 f~^ 1 1 1 1 PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |THAIT j PERFORMANCES | PRIX
Australie Delta du Burdekin Delta avec 345 109 m3 Trancheacutees agrave Preacute (voir fig 41)
-h i
JKalauao Hawaiuml
deacutepocircts alluviaux
I I I I
sable (voir fig41
I Bta2) I H
40 agrave 100 106
m3an des in-vestis-jsements 2 106$
USA jcocircne volcanique 4800 10 in3 Retenue deau (basalte) (voir fig43) (voir fig 43)
120000 m3jour
Notations
R = eaux de riviegravere
P w colmatage physique
Preacute = preacutetraitement
FIGURE 41
CARTE GENERALE
bull Ui KlaquoraquokM
(ExtzaLt du Document Q 513^1 )
- 146 -
FIGURE 42
LOCALITIES OF RECHARGE TRENCHES IN BURDEKIN DELTA
FIGURE 43
TYPICAL CROSS SECTION OF A TRENCH
IpoundxtnaAgraveJbi du Document h U0332)
- 147 -
FIGURE 44
COUPE SCHEMATIQUE MONTRANT LES SOURCES DEAU DE HONOLULU
P u i t s d e K a l a u a o H a w a i i E t a t s - U n i s d A m eacute r i n u e
E c h e l l e
-2snmdash P r eacute c i p i t a t i o n (rrr)
- laquo laquo - - L i g n e s d e n i v e a u p i eacute z o m eacute t r i q u e ( c m )
(SxiAaJJ du Document Ccedil 513^1 )
- 148 -
TABLEAU 17 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TEMPERE
1 PAYS | LOCALISATION
j r
GEOLOGIE | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COLHA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
Iran iDashte Naz | N |Sables | jtvoir f ig 45) bull j jtvoir f ig 46) j
I I I I
|Puits din- j jjection j |(voir f ig 47) |
|200 1s I I
N = eau de nappe
FIGURE 45
DASHTE-NAZ FARM AREA
V--
I R A Q
S A U 0 1 A R A 8 I A
MIOOLE EAST AREA
(poundxpoundnaUt4 de VattLcAe do OS W-LLLLaniA pcuiu darvi Qiound Wateji Qa-Fe 1977)
- 149 -
FIGURE 47
CROSS SECTION OF TYPICAL INJECTION WELL
FIGURE 46
RELATION BETWE FRESH AND SALINATED
AQUIFERS IN DASHTE-NAZ
CAS-OH I f A
-bull C -r- ~ - = S ^ trade j f - iuml x bull bull 0 L
_ _ - ^ Fgtistoi cdHgtjkta wi(raquo gtlaquo-raquoai
fx-6iltxiXltJ de VantXcle de pound)poundbull WLilLami paMu dan Ccediliound Wateji Ccedila-Fe 1977 )
bull bull bull bull bull bull
- 1 5 0 -
CARTE GEOLOGIQUE DU CHARF-EL-AKAB
Echelle - ltm
QUATERNAIRE
Allumions
1 I Sable Je couverture
~gt---iuml 1 Sable de phje
1degdegdeg1 Gregraves marin
ANTEQUATERNAIRE
- j Gregraves lortonhn
bullpound3 Gregraves 1 vmucirc Arjiitesj
F-^- Marnes eacuteocegravenes
ugravediens
Mcrres schisteuses secircnonicircennss
bullif- ocircondacss dexploitation t Fesseacutes dabsorption
copy Pieacutezomtlrts G Diachse dinjection
evccedilraquo V^=gt-iuml
EXHAURE ET REALIMENTATION
ARTIFICIELLE DE LA NAPPE DE
CHARF-EL-AKAB (TANGER)
SCHEMA DE PRINCIPE
(poundxJyiaUA du Document 6600101 ) bullbullbullbullbullbull
- 151
TABLEAU 16 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT MEDITERRANEEN
1 | PAYS
1 1 1 Maroc 1 1 1 1 1 Tunisie 1 1
1 | LOCALISATION
1 1 |Tanger 1 1 |Telboulba 1 1
1 | EAU
1 B 1 1 I 1 1 F 1 1
1 1 | GEOLOGIE | VOL
I 1 1 1 s ICuvette littorale|6 10 Iseacutedimentaire | |(voir fig 48) | | 1 i |Sables fins avec | (couches dargile | i i
AQUI
m3
1 1 | DISPOSITIFS |
1 1 1 |Fosses din- | Ifiltration | |(voir fig48)|
| i 1 i |Pults din- | Ijection | 1 1
COLMA
P
P
1 | TRAIT
I 1 1 1 1 1
1 1-2 1 1
1 | PERFORMANCES
I
1 |106 m3an 1 1 1 1 -|05 10deg ngt3an 1 1
1 1 1 PRIX | 1 1 t 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1
Notations R = eau de riviegravere
P = colmatage physique
1 = traitement primaire 2 = traitement secondaire
TABLEAU 19 REALISATIONS EN PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT A CLIMAT TROPICAL
1 1 1 1 | VOL AQUI | DISPOSITIFS | COLMA |TRAIT PAYS | LOCALISATION | EAU GEOLOGIE PERFORMANCES | PRIX
Seacuteneacutegal | Sebikotane IRoches carbona- 6010 m3 jRetenue |teacutees karstiques | j(voir fig4SIuml| |(voir fig 49) j | |
+ -+- 4-I
1depandage j
34 10 n3an
Togo Bassin du Bas Togo
Sables dunaires (voir fig SO)
gt 1 4 1 0 S m3 jTerrains 5 6 10 m3an
Notation
R = Eau de r i v i egrave r e
- 152 -
FIGURE 49
ECORCHE DU COMPARTIMENT DE SEBIKOTANE
ECORCHE DU COMPARTIMENT
DE SEBIKOTANE
Rosine infeacuterieur supposa en levraquoJ
i JIumlAMirretir
F N Cad m rcreujf
i rjJ 5AAV t 7srracirces
iKf[^|rT bull | ^T7^WL T Icirc j-r-- r- i - F
jt|l-k bull i T i ^ ^ J iiuml S t e k y X MaUr Guey
(poundxtaU du Document 5600835)
- 153 -
FIGURE 50
PLAINES LITTORALES DU TOGO
Limi te des p eacute n eacute t r a t i o n s UJJJplusmn-LLL d e a u s d e mer ^o
tf C o u r b e s de n i v e a u de l a pound I iuml m i t e iuml h f eacute r i e u r e de l a q u i - ^ bull bull
f egrave r e du c o n t i n e n t a l t e r m i n a l v
E a u de ui(
Oceacutean o
P r o f i l
C o n t i n e n t a l t e r m i n a l
( ^S ta t ion de pompage) T a b l i g b o
Eaux
S-ogt6 W ^
(poundxfrialpound du Document Ccedil 513^1) bull bull bull bull
- 154 -
D - INSTALLATIONS DE RECHARGE ARTIFICIELLE AYANT POUR OBJECTIF
LEacutePURATION NATURELLE DES EAUX PAR PASSAGE DANS LE SOL
1 ) Lutte deA inAtaLlampLLorvi
(1) Bertrange France
(2) Blagnac France
(3) Dangeacute - St Romain France
(4) Ginasservis France
(5) Nancy France
(6) Croissy France
(7) Karlskoga Suegravede
(8) Goteborg Suegravede
(S) Port Leucate France
(10) Boulder USA
(G 2264 bis)
(G 2264 bis)
(G 2264 bis)
(5605250)
(F 2028)
(G 51341 G 3663)
(G 51341 F 2028)
(G 51341 F 2028)
(G 7221)
(G 1681519)
2) Le tabZeau cx-de440uA donne la reacutepartition des installations preacuteceacutedentes suivant le climat et le niveau de deacuteveloppement des pays concerneacutes
mdashbullmdash-___ NIVEAU DE CLIMAT -^DEVELOPPEM
TEMPERE
CONTINENTAL
MEDITERRANEEN
SEMI-ARIDE
ARIDE
TROPICAL
INDUSTRIALISE
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) Tableaux 20 et 20 bis
(S) Tableau 21
(10) Tableau 22
EN VOIE DE DEVELOPPEMENT
bullbullbullbullbullbull
- 155 -
NB Toutes les installations reacutepertorieacutees ont eacuteteacute construites dans des pays industrialiseacutes Ceci montre bien que face dune part agrave laugmentation des besoins en eau et face dautre partagrave limportance de la quantiteacute deaux useacutees rejeteacutees lalimentation artificielle apparait comme eacutetant un moyen de gestion bien approprieacute
N
3) LampA tableaux 20 agrave 22 donnent pour chaque cas particulier de climat et de niveau de deacuteveloppement quelques caracteacuteristiques des installations correspondantes
TABLEAU 20 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
| PAYS | LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE j VOL AQUI j DISPOSITIFS | COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PRIX
France Bertrange R Alluvions gros- bullBassins agrave PB Preacute 800 m3jour bull 1siegraveres bull bullsable j j Jenviron j
(sables et gra- i itvoir fig51)
1 I I vieuro r s) | i 1 1 I 1
j France 1 Blagnac 1 R JAlluvions gros- | iBassins agrave j PB j Preacute |800 m3jour j | 1 1 Isiegraveres 1 Isable | j lenviron i j j I ((sables et gra- | |(voir figbllj j j j 1 1 I I viers) 1 1 I I I I
France Dangeacute Saint R Alluvions gros- Bassirs agrave PB Preacute 800 n3jour
Romain siegraveres isable [ [environ
(sables et gra- (voir fig51)
r 1 v i e r s ) bull I
j France | Ginasservis j U | 1 |Lagune j PB | 3 |50 m3heure j 1 I (Var) | | 1 Kvoir fig52)| | j |
France Nancy R Alluvions bull Bassins p Preacute 100000 m3j
(voir fig53)
| France j Croissy j R |Craie fissureacutee | |Bassins j PB j 1 |3010 m3an jde revient
| | (voir fig 54) | |sous alluvions | |(voir fig55lj | j |0062 par
1 1 1 |(voir fig54) | | I I I I m3
j | I l 1 9 1 I j I i Suegravede Karlskogo R Alluvions (sables 2 10 m3 Bassins agrave 1 15000 mSjour
(voir fig 56) [et graviers) [ [sable [ [ J J
(voir fig 56) (voir fig56)] j
Notations
R = eaux de riviegravere
U = eaux useacutees
P = colmatage physique
B ~ colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux 1 = traitement primaire 3 = traitement tertiaire
bullbullbullbullbullbull
- 156 -
FIGURE 51
Pt eacute iome t r cm
4 3
4 2 Stiagravettrotum de cateotres marneux tm peu permtobtn ^ -IMPLANTATION -
EcheteViOOO
SP I I I I I I I I I t I rr BOMilt 4raquoJtrotlaquoii
1gtIuml I I M J I I I M I A B
bull Fore 9 bull tf rlaquopi i
laquoraquooo l _ 1 2 0 O
J-raquoraquo
lLxtnaiA du Document Ccedil 226k b-Li)
FIG-52
T iu i teumlu ien t d eacutepuiut iou degraves fcJUii Utgteacutees Urbaines
en vus de Leur recyclage pour la consommation
Scheacutema deprincipe de l installation pilote de GINASSERV1S
ChXraquot olaquoJraquolaquolraquoraquo Otcf lntr iictgtpiraquolraquoraquo
v bull T R A I T E M E N T PRIMAIRE laquot SECONDAIRE
TRAI1EHENT TERTIAIRE
ur
raquo ^ ^ ~ i
C3 J ya amdashraquo f
^ mdash - feu eraquor gtbull bull bull bull bull bull
LACUNE dlaquo r i mj action
(poundxUaU du Document 5605250
- 157 -
FIGURE 53
SCHEMAS EN PLAN ET EN COUPE DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE DE LA NAPPE
DE LA MOSELLE A MESSEIN (NANCY)
MoseUe
vers trai
Barrage
25-3 Om | 25-30trade
gt^ |2a3nraquo
f Galerie L J captante
77777777-7777777 Subslratum impermeacuteable
(LxJjiaAgraveJ du Document h 2028)
FIGURE 54
NAPPE SOUTERRAINE DE LA VALLEE DE LA SEINE A CROISSY (FRANCE)
S e i n e Deacutecanteurs
U
P r i s e d eau
F i l t r e s agrave s a b l e
B a s s i n S t a t x o n r _ V e r s l e d m f i l - de _ reseau de t r a t x o n pompage l - d i e t r - i -
1 bution
Craie f i s s u r eacute e
(ExtAcujt du Document Q 513^1 )
- 158 -
FIGURE 55
Usine du PECQ
Prise deau de CROISSY
Chatou 9
bull bull lt - - bull lt iuml gt
FORAGES SLEE bull FORAGES fslJFTl
coupe des terrains suivant A B
a Meuliegraveres e Calcaire grossier b Sables du Stampien f Argiles et sables du Sparnacien c Gases vertes du Sarncisien g Craie blanche Seacutenonienne d Marnes et caillasses h Sables et graviers
(6xtAalt du Document Ccedil 3663)
- 159 -
RESERVOIR DEAU SOUTERRAINE DE KARLSKOGA SUEDE
Carte de l a reacuteg ion
bull w
(ExtnaLt du Document Ccedil 513^1 )
FIGURE 56
SCHEMA DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE A KARLSKOGA
(Extnatt du Document t 2028)
- 160 -
TABLEAU 20 BIS INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT TEMPERE
1 1 I LOCALISATION | EAU | GEOLOGIE | VOL AQUI
1 1 1 r~ DISPOSITIFS | COLMA | TRAIT | PERFORMANCES | PI
PAYS
Suegravede | Goteborg I I
R |AlIuvlons (sables | jet graviers) | j(voir fig 57) |
Bassins | (voir fig 57) j
| 1 |12000 m3jour I I
Notations
R = eaux de riviegravere
1 = traitement primaire
FIGURE 57
SCHEMA DE LALIMENTATION ARTIFICIELLE A GOTEBORG
Bass in d raquo i n j e c t i o n
Nivlaquo p i eacute z on eacute triccedilju^
v v v V
vSocle cristallin
n M bull
(Cxtnaijt du Document Q 513^1 )
bull
NW Echelle horizontale 1500
PZ5
488 529
590 622-6 28
249-250 HV
360-364-k
482-484
Golel dorgile humifecircre 03cm + golels oxydes
602
690
775-784 810
Lentille dorgile humifecircre 02cm ggft
l ^ g S S J Forte dodeur H2 S 75 926 944
10-1018
1086 bull
1168-12-
1540 L-J
w
Argile humifecircre sableuse
Argile sableuse humifecircre oxydotion ferrique 10
Argile sableuse humifecircre
Deacutebris de- vecircgeacutetoux 10 Traces oxydation 1
Sable tourbeux Deacutebris de bois Soble fin tourbeux
Sable fin tourbeux
Amas de soble argileux humifecircre Soble partiellement tourbeux
054 bullbullbull 089-071
240
354-360
425-428
517
610
9 936
arc
515
Lentille dorgile tourbeuse 1cm Toches doxyde ferrique
Golel dorgile sableuse
Galets dargile sableuse brun-rouge 01 cm Toches humifegraveres Bois en deacutecomposition Soble ovec oxyde ferrique 20 Soble humifecircre H2S Soble humifecircre ovec racines
LEacuteGENDE
] Soble grossier moyen
Soble fin
FIGURE 59 PORT LEUCATE
PLAN DE SITUATION DE LA DUNE DE LA CORREGE
Echelle M 15 000
bullbullbullv Zoneeacutequipeacutee pour l i r r i g a t i o n acirc p a r t i r des ef f luents en 1980
Zone basse planteacutee (+ 2 NGF)
Conduite 0 400
Bassins d i n f i l t r a t ( 1981)
Zone haute non anteacutee (+7NG
M E R bullbull M E D I T E R R A N E E
- 163 -
TABLEAU 21 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT MEDITERRANEEN
j VOL AQUI | DISPOSITIFS |COLMA |TRAIT | PERFORMANCES | PRIX PAYS LOCALISATION EAU j GEOLOGIE
] 1 h Port Leucate U Dunes cStiegraveres
(voir fig 58) Bassins din- PB filtration (voir fig 59)
Preacute 1500 m3Jour
Notations
U = eaux useacutees P = colmatage physique B = colmatage biologique
Preacute = preacutetraitement des eaux
TABLEAU 22 INSTALLATIONS EN PAYS INDUSTRIALISES A CLIMAT SEMI-ARIDE
i 1 r | LOCALISATION | EAU |
PAYS GEOLOGIE VOL AQUI 1 1 1
DISPOSITIFS ICOLMA |TRAIT | PERFORMANCES
1 1mdash4 PRIX
SA Boulder (Colorado)
I bdquo I U jAlluvions (sables et graviers)
Bassins din- j PB filtration
I entre 50000 e t ( f ig 60 ) 200000 m3an
Notations
U = eaux useacutees P = colmatage physique B = colmatage biologique 2 raquo traitement secondaire
bullbullbullbullbullraquo
FIGURE 60
SCHEMATIC 0F BOULDER WASTEWATER TREATMENT PLANT
M
Flow Prlmagravery Diversion Clarifiers
Iteadworks Oox
r L
Trfckling Ti t ters
Secondary Clarifiers Chlori nation
City Collection
System
V
Grit to Land Disposai
Site
Kl
bulla
o a v
Infiltration-Percolation Basins
1 mdash lt To Land
~ Disposai Site
Sludge Vacuum Holding Filters Tanks
(ExtnaU du Document Q 1681519)
- 165 -
L I S T E B I B L I O G R A P H I Q U E
F 2028 BIZE Jf BOURGUET L LEMOINE J Lalimentation artificielle des nappes souterraines Ed Masson et Cie 1S72 199 pages
F 3091
F 40332
FALKENMARK M LINDH G Water for a starving world Westview Press Boulder Colorado Feacutev 1977 204 pages
Proceedings of the groundwater recharge confeacuterence - 1980 Australian Water Resources Council Confeacuterence Seacuteries ndeg 3 281 pages
F 4443 MATHEW K NEWMAN PWG HO GE Groundwater recharge with secondary sewage effluent Australian Water Resources Council 1982 167 pages
F 44521 agrave 4 Artificial groundwater recharge International Symposium - Research results and practical applic Dortmund 1979 Publication 1982 1500 pages environ
F 4462 HUISMAN L 0LSTH00RN TN Artificial groundwater recharge Pitman Advanced Pub Program Ed 1983 320 pages
G 1681519 SMITH DG LIumlNSTEDT KD BENNETT ER Treatment of secondary effluent by infiltration-percolation EPA-6002-79174 Aoucirct 1979 103 pages
G 17874 KOCH E GIAIMO AA SULAM DJ Design and opeacuteration of the artificial-recharge plant at Bay Park New York US Dept of the Interior Geol Survey 1973 14 pages
G 2264 Bis La meacutecanique des fluides et lenvironnement - Preacutevision et maicirctrise de la qualiteacute de leau et de lair Socieacuteteacute Hydrotechnique de France 14egravemes Journeacutees de lHydraulique Paris Sept 1976 Question 4 les eaux souterraines 48 pages
G 3663 A bull bull bull
Plaquette de preacutesentation de linstallation de recharge artificielle de Croissy SLEE sd 16 pages
G 51341 Emmagasinement souterrain des eaux et recharge artificielle Ressources NaturellesSeacuterie Eau ONU ndeg2 1977 307 pages
bullbullbullbullbullbull
- 166 -
G 6094
G 6212
G 6230
G 7221
A bull bull bull
World climate confeacuterence Organisation Meacuteteacuteorologique Mondiale Confeacuterence Feacutevrier 1977 Genegraveve 791 pages
A bull bull bull
Wastewater reuse for groundwater recharge Symposium Office of Wat Recycling Californie 1980 345 pages
A bull bull bull
Possibiliteacutes deacutepandage des eaux useacutees urbaines Rapport Agence RMC 1979 371 pages
A bull bull bull
Lameacutenagement dinfiltration des eaux useacutees de Port-Leucate Socieacuteteacute dEconomie Mixte dEquip et dAmeacutenag de lAude Nov 1981 45 pages
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6600101 MAHI LARAKI M Recircalimentation artificielle de la nappe aquifegravere de Charf-el-Akab TSM LEau Aoucirct-Sept 1970 p 355-359
6609067 JASINSKI B Captages deau dinfiltration du reacuteseau de distribution de Wroclaw (Pologne) TSMLEau Feacutevrier 1976 ndeg 2 p 88-92
6614931 BURAS OK Wastewater reacuteclamation in St Croix JWPCF 1977 49 ndeg 3 p 429-435
6616816 BIANCHI WC NIGHTINGALE HI McCORMICK RL A case history to evaluate the performance of Water-Spreading projects JAWWA Mars 1978 p 176-180
6618945
6622466
CARSAT G Quelques eacutequipements publics de Genegraveve Equip Eur 1978 2 ndeg 98 p 59-67
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6627873 MARTIN F THEBAULT P La flottation agrave lusine de Moulle Techniques Eau Ass 1981 ndeg 409 p 37-42
6628231 Water for human needs Ass Int Ress en Eau Vol 3 1975 413 pages
bull bull bull t
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C O N C L U S I O N
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La consommation croissante deau dans tous les paus conduit parfois agrave une surexshyploitation des ressources naturelles le manque deau dans certains paus en deacuteveloppement et la po-Llution de leau dans les paus Industrialiseacutes ont fait que les aestlonnaLnes de leau ont eacutetudieacute toutes les possibiliteacutes de conserver leau quantitativement et qualitativement
Lalimentation artificielle des nappes paiait ecirctie une solution judicieuse agrave ces problegravemes de ressource en eau
Tout au long de cette eacutetude on a miA en eacutevidence les questions techniques et eacuteconomiques
meacutethodes dinflltratlon qualiteacute de leau agrave infecter colmatage de la one dinfiltration coucirct des tiavaux coucirct dexploitation
De nombreux exemples pais tant dans les paus deacuteveloppeacutes que dans les paus du tiers monde aussi bien en climat humide quen gone aiide ou senti aride ont permis de mettre en eacutevidence les avantages et les inconveacutenients de cette techshynique Un bilan eacuteconomique montre que dans de nombreux cas la reacuteallmentatlon artificielle des nappes peut ecirctre consideacutereacutee comme un dispositif efficace dans la gestion de leau dun paus
Cette synthegravese montre aussi le soin quil faut apporter aux eacutetudes preacutealables pour ne pas se heurter agrave de giaves pnoblemes en cours dexploitation
Un autre enseignement tireacute de la lecture des documents est le fait que chaque cas est unique leacutetude dexemples similaires est eacutevidemment Importante mais elle ne leacutesoud pas tous les problegravemes 31 faut en particulier une eacutetude hudiogeacuteologishyque seacuterieuse de la jone
Laction eacutepuratrlce des sols ameacuteliore grandement la qualiteacute de leau ma-ls ce nest pas une seacutecuriteacute suffisante et dans le cas de lutilisation dune eau infiltreacutee pour la consommation animale ou humaine il est neacutecessaire de proceacuteder agrave des controcircles et eacuteventuellement agrave des traitements
La reacutealimentation des nappes permet laugmentation de la quantiteacute deau disponible et en ameacuteliore souvent la qualiteacute cest donc un proceacutedeacute inteacuteressant pour les ones arides et seml arides car leacutevaporatlon Intervient moins que pour un reacuteservoLr deau agrave ciel ouvert 01 est aussi avantageux pour les paus deacutevelopshypeacutes puisquil permet de deacutevelopper la ressource en eau tout en assurant une certaine eacutepuration des eaux brutes ou useacutees que lon infiltre