Mise en place d'un plan de sécurisation et d'action «sécheresse» pour l'eau potable. L?expérience de la communauté d'agglomération du Boulonnais

La sécheresse marquée de 2003 sur le Boulonnais a induit une gestion de crise de l’alimentation en eau potable de la Communauté d’Agglomération du Boulonnais (Figure 1) durant toute l’année. Ce déficit de ressource en eau du Boulonnais, souligné dans le Schéma d’Aménagement et de Gestion des Eaux (SAGE), rend fragile l’alimentation en eau de cette collectivité.

Le Préfet du Pas-de-Calais a souhaité que soient arrêtées les dispositions permettant de retrouver une marge de production suffisante pour passer dans les meilleures conditions de nouvelles périodes de sécheresse.

La CAB a entrepris une réflexion globale pour faire face à une éventuelle pénurie. Outre la réflexion à moyen et long terme sur les ressources, il a été demandé d’étudier des interconnexions entre les différentes collectivités du Boulonnais et les effets et mesures à prendre en cas de pénurie avérée.

Les diverses réunions réalisées notamment avec le délégataire, la Mission Interservices de l’Eau (MISE-DDAF), l’Agence de l’Eau Artois-Picardie (AEAP), la Direction départementale de l’Industrie de la Recherche et de l’Environnement (DRIRE) ont ainsi permis d’identifier et valider plusieurs thèmes d’actions :

• Les économies d'eau sur le réseau de distribution (sectorisation, télégestion) ;
• La réalisation d’un maillage entre Saint-Étienne-au-Mont et Condette ;
• La construction d’une station d’alerte pour l'usine de potabilisation de Carly.

Mots-clés : Sécheresse, Plan de secours, Recherches en eau, Traitement, Sectorisation.

Keywords: Dryness, Emergency plan, Water research, treatment, DMA.

- Les améliorations de l'usine de Carly sur la Liane (hydraulique de filière et traitement), en galeries captantes (Tingry et Molinet à Samer), complétées par un prélèvement en eau de surface dans la Liane à Carly.

- Les améliorations de l'usine et des forages de Wimereux (qualité et productivité).

- L'étude des possibilités d'utilisation d'anciens forages privés existants.

- L'étude de nouvelles ressources souterraines.

La production et distribution d’eau potable de l’agglomération boulonnaise

Géologiquement (masse d'eau n° 1002 des calcaires), le Boulonnais est caractérisé par une « boutonnière ». Les terrains crayeux qui recouvrent majoritairement la région Nord-Pas-de-Calais ont été décapés ; seuls subsistent quelques zones de terrains aquifères dans la vallée de la Liane (Saint-Léonard, Hesdigneul et Carly). Ainsi, chaque ressource possède une faible capacité intrinsèque par rapport aux besoins et un débit d'étiage souvent voisin de 20 % de la capacité nominale. Pour satisfaire la consommation, il faut donc faire appel à de multiples ressources (forages en vallée de Liane et à Wimereux), adductions relativement lointaines, ce qui implique plusieurs niveaux d'élévation, un grand nombre de surpresseurs et 28 réservoirs (d'une capacité globale de stockage de 34 000 m³).

La distribution s'effectue pratiquement entre le niveau de la mer et l'altitude de 180 mètres par un réseau de près de 670 km. La ville de Boulogne concentre 36 % de la population urbaine de la CAB et une part majeure de l'activité industrielle portuaire (Figure 2). L'eau potable issue de ces différentes ressources est introduite et mélangée dans deux conduites d'adduction d'environ 20 km chacune. Elle est ensuite livrée aux abonnés par un réseau de distribution de 964 km (dont 259 km de branchements). Les principales caractéristiques techniques du service sont reprises au Tableau 1 (à noter une part importante d'eau potable à destination d'industriels, notamment agro-alimentaires).

Tableau 1 : Données techniques de la CAB en 2005

Économies d’eau

Le rendement global des réseaux est voisin de 80 % avec un indice linéaire de pertes moyen de 5,5 m³/j/km.

En complément des actions d'exploitation visant la recherche de fuites (pré-localisation, corrélation acoustique, …) il a été mis en place et développé une sectorisation des réseaux. Elle consiste à le décomposer en un ou plusieurs niveaux de sous-réseaux pour lesquels les volumes mis en distribution sont mesurés en permanence ou de façon temporaire.

La sectorisation permet alors, via

La télégestion, de réaliser des bilans quotidiens et hebdomadaires (Figure 3) sur chaque secteur et de déterminer les secteurs devant faire l'objet de façon prioritaire de campagnes de recherche de fuites.

24 secteurs correspondant à des zones de distribution bien identifiées ont été déterminés pour sectoriser le réseau de la CAB. À l'intérieur de ces 24 secteurs, il est possible de procéder à une sous-sectorisation à partir de compteurs de quartier : cela permet de décomposer certains secteurs assez vastes.

La programmation sur le superviseur LERNE consiste à créer des bilans quotidiens qui traitent les informations reçues et qui permettent d’identifier par la comparaison des débits de nuit les secteurs ou sous-secteurs présentant des fuites. Sont en particulier analysés et tracés les indices de consommation (volume distribué par jour et km de réseau), le débit de nuit (pendant la plage de mesure nocturne) et l’indice de perte (débit de nuit*24 h/longueur réseau).

Maillage entre Saint-Étienne au Mont et Condette

Ce maillage a été étudié afin d'assurer une sécurité d'alimentation pour les communes de Condette, Neufchâtel et Nesles, alimentées par le seul forage de Nesles.

Il a permis d’augmenter la capacité de réalimentation à partir du surpresseur des « Cents Dunes ».

Les travaux ont consisté à renforcer sur 450 m la canalisation d'aspiration en fonte de diamètre 60 mm par une canalisation polyéthylène en PVC de diamètre 100 mm qui permet d’assurer un débit de 30 m³/h soit 720 m³/j depuis le réservoir d’Audisques.

En parallèle, une étude des possibilités d’interconnexions avec les collectivités voisines (notamment nord et sud de la CAB) a été menée. Les conclusions ont été négatives, car les débits pouvant être importés restent faibles et surtout réduits, voire stoppés, en période estivale où le besoin est le plus crucial, du fait de l’activité balnéaire de ces zones.

Station d’alerte de Carly

L’usine de production d’eau potable de Carly, située près de la Liane, traite une eau de surface et produit environ 20 à 40 % du volume total annuel mis en distribution suivant la saison.

Les eaux pompées dans la Liane (Figure 5) sont exposées à un risque de pollutions accidentelles (lié en particulier à la présence d’industriels, de zones agricoles, d’habitations et de voies de communication). Pour prévenir ce risque, une station d’alerte (Figure 5) a été construite en 2005. Elle est équipée d'analyseurs en continu reliés au réseau téléphonique, ainsi que d'un préleveur d’échantillons permettant d'effectuer d’éventuelles recherches spécifiques ultérieures.

Afin d’être avertis en cas d'altération significative de la qualité de l'eau à potabiliser, les paramètres suivants sont mesurés en continu :

• • La température, indicateur générique, notamment en période de fortes chaleurs ;
• • Le pH ; les variations anormales résultent d'une pollution accidentelle ou de problème algal (bloom) ;
• • L’oxygène dissous ; une chute apparaît lors de pollutions agricoles ou de désordres climatiques ;
• • La conductivité et le potentiel redox ; les variations brusques sont typiques d’une pollution chimique globale (minérale) ;
• • La turbidité, apparaissant lors de désordres climatiques (orages) et toutes les pollutions particulaires ;
• • L’ammonium, est le témoin principal de pollution agricole ;
• • Un préleveur/rejeteur réfrigéré automatique asservi au débit de prélèvement de la station permettra d’avoir en cas de pollution 24 échantillons sur les dernières 24 heures et ainsi de compléter l’alerte pollution par des analyses fines pour détecter la nature exacte du polluant mais également de retrouver l'historique de la pollution sur cette période.

Une procédure de gestion de crise pour l’arrêt de l'usine est formalisée :

• • confirmation ou infirmation de la pollution (contrôle visuel et contre-analyses in situ par matériel portatif) ;
• • décision de redémarrer l'usine ou de basculer entièrement sur les forages.

Amélioration de l’usine de potabilisation de Carly

En 1998, l'Agence de l'Eau Artois Picardie a attribué à la Liane au droit de la prise d'eau un indice de qualité de 2 (qualité moyenne, eau apte à la fabrication d’eau potable).

L'eau de la Liane au droit de la prise d'eau respecte les concentrations maximales admissibles définies dans l'annexe 1.3 du décret 2001/1220 repris dans le code de la santé publique.

L'objectif est de pouvoir faire fonctionner l'usine à son débit nominal, soit 200 l/s, quelle que soit la turbidité de la Liane, en ayant un volume d'eau de service le plus faible possible.

Tout d’abord a été menée une optimisation du traitement.

Campagne de jar-test

Les essais jar-test se sont déroulés du 1ᵉʳ au 5 décembre 2003. Huit coagulants ont été testés afin de déterminer celui obtenant les meilleurs résultats.

Des injections d’acide sulfurique et polymère anionique ont été également effectuées pendant ces essais.

Campagne d’essais grandeur nature

L'objectif de ces essais sur l'usine de Carly

était de vérifier dans un premier temps l'efficacité d'un polychlorure d’aluminium basifié seul, puis associé à un polymère anionique et enfin d’optimiser les quantités à mettre en œuvre afin d’obtenir la meilleure qualité d'eau traitée (installations supplémentaires, doseurs, produits,…).

Parallèlement, suite à un audit technique complet de l'usine, la filière de traitement a été optimisée par les travaux suivants :

Décanteurs :

• • mise en place de goulottes de collecte avec des déversoirs crantés sur les décanteurs, limitant les problèmes de survitesse au voisinage de la lame déversante.

Filtres à sable

• • installation de boîtes de répartition en entrée des filtres permettant de régulariser les flux filtrés
• • modifications de l'hydraulique de la sortie des filtres permettant d’accepter une plus importante perte de charge due au colmatage
• • couverture des 4 filtres de 5,5 m sur 4,5 m, afin de limiter les développements algaux et microbiens

Filtres à charbon actif en grain

• • couverture des 5 filtres de 5 m sur 4 m
• • installation de goulottes de répartition du flux sur toute la surface du filtre afin d’éviter l'affouillement de la masse filtrante de CAG

Amélioration de l’usine et des forages de Wimereux

Le champ captant de Wimereux est composé de 2 forages : F2 et F4. Seul le forage F4 était utilisé pour pourvoir à l'alimentation en eau potable à raison de 80 m³/h.

Une déferrisation permet le traitement de la totalité des eaux produites avant désinfection au chlore gazeux.

Vérification de la possibilité d’exploitation : diagnostic et réhabilitation du forage n° 2

Le forage F2, à l'arrêt en raison de sa forte teneur en fer créant des eaux rousses, couplée à une perte de productivité progressive, ne permettait plus de pomper que 30 à 40 m³/h, soit la moitié du débit nominal de l'ouvrage.

Un diagnostic a été réalisé fin décembre 2004 avec les interventions suivantes : inspection par caméra, test au micromoulinet, prélèvements sélectifs pour analyses, pompage par paliers.

Une pathologie sérieuse a été mise en évidence sur l'ouvrage, car la qualité d’eau pompée a été très variable suivant les périodes de l'essai. Le passage de caméra a montré un remblayage précoce lié à une forte turbidité à partir de 50 m de profondeur.

Le forage a donc été curé dans un premier temps, avec nettoyage par émulsion et contrôle du fond.

Puis une remise en état (rechemisage) du forage a été effectuée. Cette opération délicate consiste en :

• * Descente d’un tube crépiné de 208 × 216 mm sur 30 m avec 1 m de tube plein renforcé à la base. Ce tube sera positionné entre 86 et 56 m de profondeur ;
• * Descente de la colonne à l’aide d’une foreuse au battage ;
• * Cimentation du forage de 96 à 85 m ;
• * Désolidarisation de la crépine vis-à-vis de son tube plein pour la laisser en colonne perdue aux alentours de 55 m.

Suite à cette opération, la productivité du forage a été ramenée à sa valeur d'origine, à savoir environ 80 m³/h, tout en conservant une bonne qualité physico-chimique (absence de matières en suspension).

Étude et réalisation d’une station de surpression permettant d’alimenter le réseau moyen de Boulogne

Ce surpresseur (situé à Wimille) est nécessaire dans le cadre du doublement de la capacité de production de l'usine de Wimereux. Il permet d’alimenter le réservoir de la Colonne à partir de l'usine, et de transférer ainsi l’excédent d'eau du site de Wimereux vers le moyen service de Boulogne.

Étude des possibilités d’utilisation de forages existants

Une recherche bibliographique puis une visite sur huit sites sélectionnés sur le territoire de la CAB ont été menées courant 2004.

Il a été ensuite vérifié leur possibilité d’exploitation : recueil de données techniques, quantité disponible et qualité. Les forages ont été classés en fonction des critères suivants : débit disponible, état du forage, vulnérabilité et sensibilité à la pollution.

Il n’a été retenu finalement qu’un site : les anciens forages EDF d’Echinghen qui exploitent l'aquifère du Séquanien.

Après contact puis accord du propriétaire RTE, un diagnostic complet (caméra, micromoulinet, analyses) et des essais de pompage ont eu lieu durant l’été 2006. Les conclusions du diagnostic sont globalement favorables :

• - la qualité d’eau est satisfaisante, et on n’observe aucune non-conformité aux limites de qualité d’eau brute ;
• - la productivité est correcte, mais conditionnée par le niveau statique (le NS critique se situe à ~ 29 m). Il faut veiller à ne pas dépasser un débit de 60 m³/h pour éviter de dénoyer les zones productives supérieures (entre 20 et 40 % des apports) ;
• - au vu des essais de longue durée, et à l’historique de cet ouvrage (notamment sécheresses 1976 et 2003), il est nécessaire d’avoir un suivi renforcé en basses eaux ;
• - l’inspection caméra a toutefois mis en évidence l’absence de massif de gravier filtrant derrière les crépines et une corrosion des tubes. Des travaux de régénération et un rechemisage pourraient être nécessaires en cas de remise en exploitation continue.

Recherche de nouvelles ressources sur le territoire de la CAB

Initialement, une expertise préalable à une campagne de recherche d’eau a été diligentée.

Elle consistait à identifier de nouvelles ressources potentielles pour la CAB dans la nappe de la craie située au sud du Boulonnais (hors territoire de la CAB) pour faire face à un déficit futur de l'ordre de 10 000 m³.

Il apparaît malheureusement qu’aucun secteur de ressource identifié dans la nappe de la craie ne permet de concentrer en une zone unique les prélèvements nécessaires au renforcement de l’alimentation en eau potable de la CAB. Il faudrait solliciter impérativement plusieurs petits bassins versants crayeux pour obtenir l'appoint de ressource souhaité.

Les bilans succincts établis indiquent qu’en année de pluviométrie normale le prélèvement nécessaire de 500 m³/h pourrait être effectué dans les sous-bassins crayeux de

La nappe de la craie dans le secteur de Mont Saint Frieux à Neufchâtel, s’écoulant sur l’Argile du Gault et donnant naissance à des résurgences dans les dunes, elle peut éventuellement être envisagée mais elle conduirait à un faible volume récupérable (de l'ordre de 260 000 m³ par an maximum). Par ailleurs elle est située au cœur d'une zone protégée gérée par le Conservatoire du Littoral. Ce site n'est donc pas retenu.

Frencq, Cormont ou encore Doudeauville. Toutefois, avec un débit unitaire exploitable de chaque forage vraisemblablement de l'ordre de 30 à 50 m³/h, 10 à 15 forages seraient nécessaires pour capter ce débit. Ils devraient être suffisamment éloignés les uns des autres pour ne pas s'influencer ; aussi n'est-il pas certain que l'on puisse trouver dans les vallons crayeux concernés autant de sites de captage à la fois productifs et protégeables. De plus, les prélèvements ne pourraient être réalisés en année sèche qu'en provoquant l'assèchement des différents petits cours d'eau de la zone.

Une recherche de nouvelles ressources en eau sur le territoire de la CAB a ensuite été réalisée. Au terme de cette étude, il apparaît qu'il n'existe pas une ressource en eau qui serait suffisante à elle seule pour combler le déficit d'eau potable estival (6 000 à 12 000 m³).

Les potentialités et contraintes des sites alternatifs et complémentaires étudiés sont résumées ci-après :

La nappe du Séquanien

Dans le secteur de Cour Colette, à l'ouest de la faille, elle ne représente qu'une dizaine de jours de production au maximum (120 000 m³). Ce site n'est donc pas retenu.

Dans le secteur de Cour Colette, à l'est de la faille sur Baincthun, elle peut par contre représenter une ressource qui, à la faveur de l'effet barrage induit par la faille, conduirait à un volume disponible de 900 000 m³/an (sous réserve de faibles amplitudes de battements de la nappe à vérifier au moyen d'un piézomètre suivi pendant au minimum une année). Ce site est donc retenu.

Dans la vallée de la Liane, cette nappe est déjà exploitée au droit de Carly à hauteur de 56 m³/h. Tout nouveau prélèvement interférerait avec ce pompage.

La nappe du Dogger (Bathonien-Bajocien)

À Boulogne-sur-Mer : en raison d'un risque d'invasion de la nappe par des eaux salées, cette solution est fortement déconseillée.

À Carly : cette solution peut être envisagée. Par comparaison avec les débits extraits à Boulogne sur les puits industriels APO, un débit de 50 m³/h peut être envisagé.

Il a donc été décidé de procéder à deux forages de reconnaissance :

• • dans la nappe du Séquanien-Rauracien-Argovien, à l'est de la faille dans le secteur de Cour Colette ;
• • à Carly (mont du Boucard affleurant et Bathonien).

Les résultats des travaux sont présentés ci-après.

Baincthun – la nappe du Séquanien

Les formations au-dessus des argiles du Rauracien (calcaires, caillasses, oolithes et grès) constituent des réservoirs aquifères potentiels, à condition qu’elles soient fissurées. Malheureusement, les calcaires de Brecquerecques ainsi que les caillasses d’Hesdigneul sont totalement dénoyés et leur nature argileuse à la base est un frein aux infiltrations de surface. Aux environs de 30 m de profondeur, la nappe est contenue alors uniquement dans les 10 m d’oolithes d’Hesdin l’Abbé, les grès de Brunembert étant peu perméables de par leur nature marneuse.

La très faible productivité

(quelques m³/h) a conduit à arrêter les investigations.

Carly - la nappe du Bathonien-Bajocien

Le calcaire des Monts du Boulcard sub-affleurant ne consiste qu’en 3,5 m seulement de calcaire franc et marneux situés à 11 m de profondeur. Le reste de la formation, d’une épaisseur théorique de 10 m, est totalement marneux. Ainsi, les essais de débits dans cette nappe n'ont pu être réalisés.

Les calcaires du Bathonien-Bajocien (d'une épaisseur de 47 m), dont le toit se trouve à 115 m de profondeur, contiennent une nappe aquifère qui est en charge sous les terrains marneux (épaisseur d'une centaine de mètres). La nappe artésienne, au niveau du sol, a son niveau qui s’établit à + 8 m environ (cote 24 m NGF).

Les investigations menées sur ce forage (Figure 11 et 12) ont montré que la ressource en provenance des calcaires du Bathonien et Bajocien est satisfaisante des points de vue hydrodynamiques et qualité. La bonne productivité, caractérisée par le débit spécifique, est voisine de 2,5 m³/h par mètre de rabattement pour un débit moyen de 65 m³/h, après 4 jours de pompage avec un rabattement de 25 m. Les valeurs de transmissivité associées sont de l'ordre de 5 × 10⁻⁴ m²/s.

Les analyses de type RP effectuées montrent que l'eau est minéralisée avec des concentrations notables en chlorures et fluorures, ainsi qu’en sodium et bore. L'utilisation de cette ressource sera privilégiée en mélange avec l'eau issue de l'usine de traitement de Carly.

Le taux de recharge relativement long de cette nappe résulte du type d’alimentation de l'aquifère, par drainance des couches argileuses sus-jacentes et par l'infiltration directe sur les zones d’affleurement du Bathonien-Bajocien, éloignées du forage et de faibles extensions. Ainsi, l'exploitation de cette nappe captive devrait être de type séquentiel (quelques mois par an, en sécheresse) ou en fonctionnement partiel quotidiennement.

Conclusion

Le plan d'action triennal a permis à la Communauté d’Agglomération du Boulonnais d'optimiser la gestion de ses trois ressources principales (rivière, forages au Séquanien et galeries dans le calcaire) de manière quantitative et temporelle, en privilégiant le traitement d'eaux de surface et la recharge de nappes. Malgré la poursuite de l'état de « sécheresse » régional, la CAB n'a plus vécu d’alerte ou de crise sur la production et la distribution d'eau potable depuis 2003.

Les recherches alternatives ont montré que l'on ne peut attendre que de faibles débits sur le territoire de la CAB, et qu'un complément notable (10 000 m³/j) ne pourrait venir que d’une adduction externe au territoire.