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TECHNIQUE DE RECONNAISSANCE ET FORAGE I. PROSPECTION ET RECONNAISSANCE : La pro

TECHNIQUE DE RECONNAISSANCE ET FORAGE I. PROSPECTION ET RECONNAISSANCE : La prospection : C’est la reconnaissance indirecte du sous-sol. Se définit comme un travail de localisation de zones d'espoir et d'aires d'exploitation (sol). Après la délimitation de la zone à prospecter et la définition des objectifs à atteindre, toute prospection commence par une recherche intensive des documents déjà existants. I1 s'agit d'abord : En première étape, de rechercher les supports topographiques utilisables: cartes et photos aériennes principalement. En deuxième étape, l'hydrogéologue établit un inventaire exhaustif des manifestations hydrauliques et des ouvrages hydrauliques existants (dans la zone à investiguer et sur sa bordure extérieure) ainsi bien sûr que toutes les informations en relation avec les éléments investigués. En troisième étape, la prospection combinée pourra être appliquée si nécessaire. Cette prospection implique que l'on confronte de nombreuses informations d'origines très diverses dans le but de localiser des aquifères ou de préciser l'étendue ou le fonctionnement (le comportement) des aquifères et les cibles d'exploitation les plus favorables qu'ils contiennent. Généralement, on combine ou intègre les informations suivantes dans un modèle: • Télédétection : Interprétation d'images satellitaires • photos aériennes et structures • Géologie, lithologie, tectonique • Géophysique • Forages, puits, tranchées. La télédétection, photos aérienne et structures La télédétection permet d'obtenir divers types d'informations sur la surface de la terre. On distingue dans un premier temps, sur les photos satellites, les zones sèches des zones humides ou noyées ainsi que la nature et la disposition de la végétation. Cette dernière peut donner des informations précieuses sur la distribution des eaux souterraines de faible profondeur. On recherche également, avec beaucoup d'intérêt, les structures discontinues qui correspondent à des contacts lithologiques anormaux ou à des "accidents" tectoniques majeurs de dimension kilométrique. Dans un second temps, l'étude approfondie des photos aériennes et des cartes topographiques (si elles existent) sera consacrée à l'observation des éléments suivants: - nature et épaisseur des sols, végétation, eaux de surface, réseau hydrographique et émergences; - affleurement et lithologie: affleurements rocheux, dykes, moraines, éboulis, terrasse, alluvions; - linéaments structuraux: failles, zones de fissuration. Informations géologiques, lithologie, tectonique Si toute prospection d'eau souterraine se base sur une bonne connaissance de la géologie locale, cette dernière peut jouer cependant un rôle plus important dans les terrains sédimentaires que dans les zones de socle à aquifères discontinus. Géophysique Les nombreuses méthodes géophysiques actuellement opérationnelles occupent une place importante dans la prospection et la reconnaissance des eaux souterraines. On distingue les méthodes appliquées sur le terrain, en surface, de celles utilisées dans les forages de reconnaissance (diagraphie de forage). Les principales méthodes utilisées sur le terrain sont les suivantes : • électriques • électromagnétiques • gravimétriques • sismiques Forages, puits et tranchées Forage de reconnaissance : Réaliser des forages de reconnaissance (voire des puits ou des tranchées) constitue une des étapes majeures d'une prospection hydrogéologique. Le but sera double: • confirmer et préciser les hypothèses faites à partir des premières étapes. • préparer les sites pour les captages d'essai ou d'exploitation. • permettre d'étalonner la géophysique, voire de réinterpréter des données déjà acquises. Le forage de reconnaissance est un forage réalisé uniquement dans un but de recherche et non d'exploitation. Suivant les conditions et les objectifs, il peut être fait rapidement et économiquement, ou inversement très soigneusement. I1 permettra, outre les observations géologiques et l'étalonnage de 1a géophysique, de reconnaître l'aquifère soit principalement les éléments suivants: • nature de l'aquifère • charge hydraulique, parfois gradient • physico-chimie et chimie de l'eau • perméabilité Puits : il existe de grandes variétés de puits - Puits à très haute productivité, près des eaux de surface ou dans des alluvions très étendues mais de faible épaisseur: on réalisera un puits à drains rayonnants. - Puits à faible productivité, réalisé à la main et permettant d'atteindre de grandes profondeurs. La contamination de l'eau des puits sera traitée plus bas. Les tranchées : Le captage de sources naturelles se fait de plus en plus souvent par des tranchées drainantes. Sur la base d'indices de surface, on creuse une tranchée dans la direction des lignes de courants supposées. Dès que l'on a obtenu un débit suffisant, on équipera cette tranchée d'un drain et d'un massif filtrant. L'eau sera alors dirigée vers une chambre de jaugeage en prenant bien soin d'éviter toute contamination. I1 existe des tranchées drainantes de très grande longueur (plusieurs kilomètres) qui sont conçues pour amener l'eau d'un aquifère poreux, gravitairement en surface. On les appelle généralement des foggaras. Leur entretien est très fastidieux car il s'agit de drainer l'eau dans la zone saturée puis de la conserver dans la tranchée ouverte jusqu'à l'air libre (attention aux pertes). I.1 PROSPECTION GEOPHYSIQUE : Les nombreuses méthodes géophysiques actuellement opérationnelles occupent une place importante dans la prospection et la reconnaissance des eaux souterraines. On distingue les méthodes appliquées sur le terrain, en surface, de celles utilisées dans les forages de reconnaissance (diagraphie de forage). Les principales méthodes utilisées sur le terrain sont les suivantes : • électriques • électromagnétiques • gravimétriques • sismiques Méthodes électriques : Les méthodes électriques sont des méthodes classiques très utilisées en hydrogéologie. Elles se basent sur la mesure de la résistivité des formations géologiques. Les formations géologiques possèdent très souvent des résistivités spécifiques restant approximativement constantes, en tous les cas localement, alors qu'elles varient considérablement d'une formation à l'autre., le géologue remplit de matière ce cadre physique. 1) Mise en oeuvre: On injecte du courant électrique par des électrodes (A et B) et on mesure la distribution du potentiel (M et N). Cette distribution varie selon la nature physique des terrains investigués. On calcule la résistivité apparente du sol. avec: • = résistivité apparente [ ] • = potentiel [ mV ] • = intensité [ mA ] • = facteur de disposition des électrodes La résistivité des formations est fortement fonction de leur teneur en eau. 2) Le sondage électrique: Le centre du dispositif est fixe et l'on éloigne les électrodes, augmentant ainsi la profondeur d'investigation. L'interprétation des mesures permet de reconnaître la succession des résistivités vraies et des profondeurs des formations profondes. 3) Le trainé électrique: En déplaçant le dispositif de dimension fixe (AB, MN), on peut étudier les variations latérales de la résistivité apparente du sol et ainsi indirectement localiser des zones aquifères favorables. La réalisation de trainés de différentes longueurs de ligne peut également permettre de reconnaître des zones aquifères spécifiques. Electromagnétisme On développe aujourd'hui des méthodes électro-magnétiques toujours plus perfectionnées dans le but de s'affranchir de la contrainte des électrodes plantées dans le sol. Le principe consiste à mesurer la déformation de champs électromagnétiques provoqués artificiellement. L'interprétation de cette déformation peut permettre d'identifier la nature des couches sous- jacentes ainsi que la profondeur de celles-ci. Ces méthodes (V L F, dipôle-dipôle) sont actuellement développées dans plusieurs instituts ou entreprises. Dans le domaine spécifique des eaux souterraines. Gravimétrie Dans des zones particulières, où la topographie n'influence que peu 1a valeur de l'attraction terrestre, la gravimétrie peut se révéler une méthode de prospection très performante, économique et rapide. Le principe consiste à mesurer les variations relatives de l'attraction terrestre g dont la valeur est fonction de la densité des roches sous-jacentes. Sismique La sismique, dont le principe consiste à différencier les formations sur la base de la vitesse de propagation des ondes qui les traversent, est une méthode relativement coûteuse et lente avec cependant des résultats souvent excellents. On applique fréquemment cette méthode sur des sites alluvionnaires, lorsque l'on veut connaître l'épaisseur des roches meubles sur le socle (vitesse des sables: 600 m/s, vitesse du calcaire: 5000 m/s). En hydrogéologie, on utilise principalement la sismique réfraction. Cependant les progrès récents de l'informatique autorise aujourd'hui l'utilisation de la sismique réflexion même pour les faibles profondeurs investiguées généralement par les hydrogéologues. Diagraphies de forage Cette technique développée dans le cadre de la recherche pétrolière est maintenant très fréquemment utilisée en hydrogéologie. Les mesures les plus simples sont celles du PS et des profils de résistivité obtenus à partir d'un dispositif appelé single-point. Un logging classique d'un forage est généralement composé par un log d'avancement du forage et un log des pertes de fluide de forage, un log gamma et un caliper log. Les résultats obtenus permettront de bien préciser les limites des formations, leur nature hydrogéologique voire même d'évaluer la porosité et la perméabilité des formations aquifères identifices. Sur la base de ces loggings et même en l'absence de carottage, un bon plan d'équipement (position des crépines et des tubes pleins) du forage sera relativement facile à établir. uploads/Geographie/ partie-1 1 .pdf