La consommation d'eau destinée aux usages industriels et domestiques est en augmentation constante et pour couvrir ces besoins il est souvent nécessaire de porter au maximum le débit des puits existants, ce qui entraîne leur colmatage prématuré.
Le vieillissement des installations est également un facteur de diminution de leur débit. La solution habituellement envisagée consiste à procéder à de nouveaux forages, après des tentatives plus ou moins réussies de rénovation des ouvrages défaillants.
Avant de procéder à des travaux onéreux, il est souhaitable de procéder à un examen des puits en cause, afin de diagnostiquer les raisons de leur tarissement, et ensuite d’étudier les moyens éventuels d’y remédier de façon économique.
À cet effet, nous avons mis au point, en collaboration étroite avec diverses entreprises de distribution d'eau, un appareillage de détection des anomalies et de nettoyage des puits qui permet de résoudre ces problèmes, et qui comporte :
- — photographie sous-marine,
- — mesure de débit,
- — sonde d’étages (nappe aquifère),
- — collecteur d’échantillons,
- — mesure de niveaux,
- — brosse métallique de récurage associée à un système de nettoyage du gravier.
Les opérations sont effectuées en deux phases : d'une part examen du puits et d’autre part la régénération de la source.
1. L'EXAMEN DU PUITS
Les travaux commencent par l’examen détaillé du puits, en procédant aux opérations suivantes :
- — vérification de l’état des crépines et des tuyaux,
- — mesure du débit de l’eau affluente,
- — prise d’échantillons des incrustations,
- — détermination de la valeur Ah.
Les mesures du débit et de Ah, réitérées après les travaux, permettent de contrôler leur efficacité.
Installation de photographie sous-marine
L’installation de photographie sous-marine permet de fournir des photographies du puits sur toute sa longueur et sous tous les angles nécessaires.
À cet effet, un système rotatif semi-automatique réglé à l’aide d’un compas assure la stabilité de la caméra à 3 degrés près, ce qui permet d’indiquer le nord sur chaque photographie, où l’on trouve également diverses indications de repérage de la prise de vue.
La série de diapositives en couleur que l’on réalise ainsi fournit une sorte de macro-photographie de l’état du puits jusqu’à une profondeur qui peut atteindre 400 m.
Les caractéristiques, l’importance et l’emplacement des incrustations (en général des composés de calcaire, de manganèse ou de fer) sont décelés, de même que les détériorations éventuelles.
Appareil de mesure des débits
La particularité de notre débitmètre est de permettre la mesure de divers paramètres dans des conditions normales d’alimentation et de débit.
Le débitmètre mesure et enregistre la courbe du débit de l’eau arrivant dans le puits en fonction de sa profondeur au moyen d’une sonde reliée à un enregistreur graphique (des couleurs différentes indiquent les trajets descendants ou ascendants de la sonde). Cette méthode permet de relever et mesurer certaines particularités, notamment :
— mesure du mouvement ascendant, descendant ou horizontal de l’eau,
— interférence de plusieurs puits,
— autres particularités hydrauliques et géologiques.
Dispositif de prise d’échantillons et d’analyse
Ce dispositif comprend :
— Une sonde d’étage (nappe aquifère)
La sonde d’étage permet de procéder, de façon toute nouvelle, à l’analyse partielle d’échantillons d’eau à des profondeurs variables, à des emplacements déterminés, grâce à la caméra sous-marine et au débitmètre.
L’analyse est effectuée au moyen d’électrodes qui permettent de déterminer les paramètres suivants : teneur en oxygène, valeur du pH, potentiel Redox, conductibilité, température.
Ils sont transcrits graphiquement de façon continue.
— Un collecteur d’échantillons
À des profondeurs déterminées par la caméra et le débitmètre, on prélève des échantillons d’incrustations qui sont ensuite soumis à une analyse, dont les résultats permettent de déterminer la nature et la quantité de réactifs nécessaires à la régénération.
Appareil de mesure des différences de niveaux (Δh)
Δh désigne la différence entre deux hauteurs de niveau d'eau, par exemple, d'une part dans le puits et d’autre part dans le tuyau sondeur, le Δh augmentant en fonction de l'accroissement des incrustations. Le but de la régénération est de diminuer le Δh et, dans la mesure du possible, de le rapprocher de zéro.
En dehors des autres facteurs, la durée d’exploitation d'un puits dépend de l’évolution de Δh.
Les valeurs de Δh sont obtenues par deux mesureurs de niveaux reliés à un scripteur qui reporte sur un graphique les valeurs mesurées.
II. LA RÉGÉNÉRATION DE LA SOURCE
La régénération s’effectue en première phase par nettoyage des parois internes du puits, à l'aide d'une brosse tandem et en deuxième phase par nettoyage du gravier qui entoure le forage.
Les brosses tandem
Le rôle du dispositif brosses tandem est de nettoyer mécaniquement le puits et la crépine des incrustations qu'elle comporte.
Il comporte deux brosses dont le diamètre et la nature sont déterminés par le puits à traiter, adaptées sur un support et raccordées à un tuyau d’amenée d'eau.
Pendant le brossage, l’eau et les incrustations sont évacuées en grande partie à l’aide d'une pompe; le reste est évacué par le puisard.
Au début du brossage, l'eau présente une couleur brun-noir puis devient progressivement plus claire ce qui permet de passer au nettoyage de la section suivante qui est effectué par portions d'un mètre de longueur.
L'appareil de rénovation du gravier
L'appareillage servant à rénover le gravier est mis en œuvre après achèvement du traitement des parois internes de la crépine. Comme l'indique la dénomination de l'appareil, il sert au traitement du gravier entourant le puits qui comporte lui aussi des sédimentations et des incrustations qu’il est nécessaire d’évacuer sans détériorer l'ensemble du dispositif.
Cette rénovation est effectuée au moyen du produit CARELA TW 500 F, fabriqué à base d’acide chlorhydrique et citrique, d’alcool méthylique et de détergents anioniques qui agit en décomposant les concrétions.
Grâce à la combinaison d’un double plateau d’étanchéité à diamètre variable, d'un moteur et d’une pompe immergés, d’une hélice, le tout relié à des commandes automatiques, l’eau et la préparation agissent alternativement sur le gravier à travers les orifices de la crépine. La circulation entre les plateaux d’étanchéité favorise l’action du produit.
L’action mécanique et chimique ainsi produite sur les éléments filtrants agit également sur les orifices de la crépine.
L’injection des produits chimiques stérilisants dans le gravier, effectuée par cet appareillage, réduit considérablement le renouvellement des souches de sidérobactéries, plus particulièrement les gallionella, leptothrix, siderocapsa et siderococcus, décelés habituellement par une teinte ocrée caractéristique.
QUELQUES TRAVAUX RÉALISÉS
Service des eaux de Wiesbaden (R.F.A.)
Des travaux d’inspection et de régénération ont été effectués en mai et juin 1981 dans les deux puits de la station de Schierstein (région de Wiesbaden).
Les puits en cause avaient résisté à tous les essais de mise en œuvre des différentes méthodes de régénération : même après plusieurs jours, on n’avait réussi à améliorer le débit de ces puits que d’un faible pourcentage, et cela en raison de la présence d’incrustations.
profondeurs de fer, manganèse et calcaire qui n’étaient pas accessibles par les méthodes habituelles.
Grâce à l'emploi de notre installation de lavage, le débit de ces deux puits a doublé et ils ont presque retrouvé les débits d'origine.
Service des eaux de la ville de Lahr (R.F.A.)
Par la même méthode d’inspection et de régénération, un puits dans la région de Lahr a été rénové.
En 1980 le service des eaux de cette ville avait constaté une réduction importante du débit de ce forage dont l'eau devenait trouble.
Une inspection préliminaire a été opérée sur ce puits d'une profondeur de 72 m, équipé d’un filtre en cuivre de 40 cm de diamètre, ce qui a permis de constater à 34 m de profondeur une rupture de filtre, avec pénétration de terre (ce qui risquait d’entraîner un effondrement du puits). Les mesures du débit ont permis de déterminer que l'arrivée de l’eau ne s’effectuait plus qu’à ce niveau et qu’au-dessus le filtre était presque totalement colmaté.
Les travaux ont consisté, en première phase, à décolmater le puits et à nettoyer le filtre par notre méthode mécanique-chimique. En deuxième phase, la Société CMG a reconstitué la partie endommagée par application de béton immergé, ce qui a permis d’obturer la fissure.
Le puits a ainsi retrouvé son débit d'origine (72 m³/h en 1953) alors qu’il était tombé à 38 m³/h en 1980. La qualité de l'eau s’est également rétablie.
Cette opération a permis de sauver un puits au prix d'une dépense relativement modique, comparée au coût d'un nouvel ouvrage.
CONCLUSION
La régénération des puits rencontre un intérêt grandissant depuis quelques années mais de multiples moyens ont été essayés sans atteindre de résultats satisfaisants dans tous les cas. La méthode exposée ci-dessus a donné de bons résultats. Elle permet en particulier de traiter sans dommages les filtres et le matériau filtrant avec un minimum d'atteintes aux ouvrages.
L’analyse préalable constitue le facteur essentiel de réussite.
Les travaux s’effectuent de façon économique, en particulier du fait que les entreprises de distribution d'eau disposent, en général, des outils et appareils de base nécessaires sur le chantier : câbles, treuils, trépieds, éventuellement grues mobiles ou excavatrices. D'autre part, les appareils spécifiques spécialement conçus pour cette activité de régénération permettent d'effectuer les opérations aux moindres frais.
