Interprétation du pompage d`essai

Transcription

COMMUNE D’UPAIX (05)
_____
DIAGNOSTIC AEP
________
Interprétation du pompage
d’essai
28 JANVIER 2009
COMMUNE D’UPAIX (05)
DIAGNOSTIC AEP
________
Interprétation du pompage d’essai
______
DOSSIER N°VLG108058
Ce dossier comprend :
1 rapport
Annexes
Agence de Limoges
Le 28 janvier 2009
Rédacteur :
Vérificateur :
Stéphane OROFINO
Philippe MUET
Chargé d’études
Responsable d’agence
COORDONNEES
Adresse : GINGER Environnement et Infrastructures Agence de Limoges
Route de Nexon BP88 587016 LIMOGES Cedex
Tél : 05.55.30.16.16 Fax : 05.55.06.35.64
Mél : [email protected]
Site Web : www.gingergroupe.com
VLG108058 Rapport Pompage Upaix.doc
Réf : VLG108058 – 28/01/2009
GINGER Environnement & Infrastructures – Agence de Limoges pour la Commune d’Upaix
- Page 3 -
Réf : VLG108058 – 28/01/2009
- Page 4 -
SOMMAIRE
1
CARACTERISTIQUES HYDRODYNAMIQUES DE LA NAPPE CAPTEE .................................................. 5
1.1
POMPAGE PAR PALIERS (ESSAI DE PUITS) ............................................................................................................... 5
1.1.1
Théorie de l’interprétation des pompages par paliers .................................................................................... 5
1.1.2
Essais sur le puits d’Upaix .............................................................................................................................. 6
1.2
POMPAGE LONGUE DUREE (ESSAI DE NAPPE) ....................................................................................................... 10
1.2.1
Interprétation qualitative............................................................................................................................... 10
1.2.2
Détermination du débit d’exploitation........................................................................................................... 14
2
CONCLUSIONS ................................................................................................................................................... 15
Liste des figures
FIGURE 1 : CAPTAGE D'
UPAIX - POMPAGE PAR PALIERS SUCCESSIFS ENCHAINES DE 1 H..................... 8
FIGURE 2 : CAPTAGE D’UPAIX - PSEUDO COURBE CARACTERISTIQUE DE L'
OUVRAGE ......................... 9
FIGURE 3 : RABATTEMENTS DANS LE PUITS ET LE PIEZOMETRE LORS DU POMPAGE LONGUE DUREE
LANCE LE 30/09/08 A 14H30.................................................................................................................. 11
FIGURE 4 : COURBES DE DESCENTES - ECHELLE SEMI-LOGARITHMIQUE ................................................. 13
Liste des tableaux
TABLEAU 2 : CARACTERISTIQUES DES ESSAIS PAR PALIERS.......................................................................... 6
TABLEAU 3 : CALCUL DES PERTES DE CHARGE POUR DIFFERENTS DEBITS D’EXPLOITATION............. 6
TABLEAU 4 : T ET S A PARTIR DES ESSAIS DE POMPAGE ............................................................................... 12
TABLEAU 5 : TEMPS DE POMPAGE........................................................................................................................ 14
Liste des annexes
ANNEXE 1 – POMPAGE LONGUE DUREE
Réf : VLG108058 – 28/01/2009
1
- Page 5 -
CARACTERISTIQUES HYDRODYNAMIQUES DE LA NAPPE CAPTEE
1.1
1.1.1
Pompage par paliers (essai de puits)
Théorie de l’interprétation des pompages par paliers
L’interprétation des essais se fait graphiquement en traçant le graphe représentant le rabattement en
fin de chaque palier (en m) en fonction du débit de ces paliers (en m³/h).
La courbe obtenue est la courbe caractéristique de l’ouvrage.
L’expression de Jacob représente l’équation de la courbe caractéristique et permet de calculer les
pertes de charges de l’ouvrage. Cette expression est de la forme :
s = BQ + CQ²
Où : s est le rabattement dans le puits en m,
Q est le débit de pompage en m³/h,
BQ représente les pertes de charges linéaires, provoquées par l’écoulement laminaire dans
l’aquifère au voisinage du puits,
CQ² représente les pertes de charges quadratiques, provoquées par l’écoulement turbulent
dans l’ouvrage, les crépines et le tubage.
Schématiquement, et d’une manière générale, les points représentant les premiers paliers s’alignent
selon une droite, caractérisée par les pertes de charge linéaires (premier membre de l’équation).
Lorsque les pertes de charges quadratiques deviennent plus importantes que ces dernières, on
observe une brusque rupture de pente de la courbe (second membre de l’équation). Ce passage en
régime d’écoulement turbulent est atteint pour un débit d’exploitation égal au débit critique. Le
débit critique est caractéristique de l’ouvrage pour un niveau de nappe donné.
Dans la littérature, Walton caractérise l’état du puits par la valeur de C (second membre) :
- C < 5,2.10-5 m/(m³/h)² : Bon puits, bien développé,
- 5,2.10-5 < C < 1,04.10-4 m/(m³/h)² : Médiocre,
- C > 1,04.10-4 m/(m³/h)² : Puits colmaté ou détérioré,
- C > 4,17.10-4 m/(m³/h)² : Puits irrécupérable.
Ces valeurs et leurs interprétations sont bien sur à modérer. Ainsi, un puits peut n’être ni colmaté, ni
détérioré, mais seulement
conçu. De même, un puits « médiocre
peut être « satisfaisant » au
Coupemal
Longitudinale
Coupe» Transversale
regard des besoins en production d’eau (volume journalier) de son exploitant. Nous préférerons
donc parler de rendement médiocre d’un ouvrage.
L’expression de Jacob reste vraie pour des rabattements relativement faibles, inférieurs au dixième
de l’épaisseur de l’aquifère.
L’interprétation des essais montrent que les rabattements atteints sur l’ouvrage sont supérieurs aux
rabattements théoriques admissibles. Les résultats obtenus sont donc des ordres de grandeur mais
permettent néanmoins de servir de point de départ au suivi qui sera réalisé sur l’ouvrage au cours
des années futures.
Réf : VLG108058 – 28/01/2009
1.1.2
- Page 6 -
Essais sur le puits d’Upaix
Un pompage par paliers enchaînés a été réalisé le 29/09/2008. Les caractéristiques de ces essais sont
les suivantes :
N.S.
(m / repère)
7.5
Rabattement en
fin de palier (non
stabilisé)
(m)
Rabattement
spécifique
(m par m3/h)
Débit
spécifique
(m³/h/m)
Palier
Durée
Débit
pompé
(m3/h)
Palier n°1
1 heure
9.5
0.03
0.003
316.667
Palier n°2
1 heure
19.8
0.095
0.005
208.421
Palier n°3
1 heure
30
0.19
0.006
157.895
Palier n°4
1 heure
38
0.3
0.008
126.667
Palier n°5
1 heure
48.5
0.49
0.010
98.980
Palier n°6
1 heure
60.1
0.79
0.013
76.076
Palier n°7
1 heure
81.3
1.44
0.018
56.458
Tableau 1 : Caractéristiques des essais par paliers
La théorie veut que la courbe caractéristique soit obtenue en traçant le rabattement en fonction du
débit pompé, pour différents paliers de débits de durée identique, et suffisamment longs pour
atteindre une pseudo-stabilisation du niveau. Le problème rencontré lors de nos essais est qu’aucune
pseudo stabilisation n’a pu être observée. On ne peut donc, en toute rigueur pas utiliser les résultats
obtenus. Néanmoins, l’observation des courbes de rabattement de la Figure 1 montre une « rupture »
entre le quatrième et le cinquième palier.
Le débit critique déduit de cette « pseudo courbe caractéristique » serait de l’ordre de 39 m³/h.
L’expression de Jacob, représentant l’équation de la courbe caractéristique de l’ouvrage,
s’exprimerait ici sous la forme :
s = 4.10-4 x Q + 2.10-4 x Q²
Le second membre de l’équation caractériserait un ouvrage à pertes de charges quadratiques très
importantes si les paliers avaient atteint une pseudo-stabilisation.
Le tableau suivant présente le calcul des différentes pertes de charges en fonction de différents
débits d’exploitation de l’ouvrage.
Q (m³/h)
10
20
40
60
80
Pertes de charges linéaires BQ (m)
0.00
0.01
0.02
0.02
0.03
Pertes de charges quadratiques CQ² (m)
0.02
0.08
0.32
0.72
1.28
Rabattement théorique s (m)
0.02
0.09
0.34
0.74
1.31
Tableau 2 : Calcul des pertes de charge pour différents débits d’exploitation
Réf : VLG108058 – 28/01/2009
- Page 7 -
Les pertes de charge quadratiques apparaissent très élevées et surpassent les pertes de charge
linéaires quelque soit le débit.
L’analyse plus détaillée de ces pertes de charge montre que l’on peut cependant distinguer 2 phases
distinctes concernant les variations des pertes de charge quadratiques (liées à l’ouvrage).
Pertes de charge quadratique
1.40
1.20
1.00
Phase 2
0.80
0.60
0.40
Phase 1
0.20
0.00
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Phase 1 : les pertes de charge quadratique, bien que supérieures aux pertes de charge linéaire,
augmentent progressivement (0,6 cm pour 1 m³/h).
Phase 2 : au-delà de 40 m³/h, les pertes de charge quadratique augmentent très fortement en fonction
du débit (2,9 cm pour 1 m³/h). La pente devient donc en moyenne 5 fois plus importante, ce qui
signifie que le niveau de la nappe diminue 5 fois plus vite que pour les faibles débits.
Afin de ne pas dénoyer le puits et maintenir le pompage longue durée pendant 72 h, nous avons
choisi de pomper à un débit proche de 10 m3/h.
Remarques sur la Figure 1 :
D’une manière générale, aucune stabilisation du niveau n’est observée en fin de chaque palier.
Cependant, dans le détail, nous pouvons remarquer que les rabattements mesurés sont très faibles
pour les trois premiers paliers. Le quatrième palier tend à présenter une pseudo-stabilisation. Pour
des paliers de débit supérieur, les rabattements deviennent beaucoup plus importants à chaque
palier.
Notre interprétation de ces observations est que les premiers paliers, compte tenu des grandes
dimensions de l’ouvrage, présentent des rabattements perturbés par l’effet de puits.
Réf : VLG108058 – 28/01/2009
Figure 1 : Captage d'Upaix - Pompage par paliers successifs enchaînés de 1 h
- Page 8 -
Figure 1 : Captage d'Upaix - Pompage par paliers successifs enchaînés de 1 h
Temps
00:00:00
0
01:00:00
02:00:00
03:00:00
04:00:00
05:00:00
06:00:00
07:00:00
0.2
0.4
Rabattement (m)
Q = 9.5 m3/h
0.6
3
Q = 19.8 m /h
Q = 30 m3/h
0.8
Q = 38 m3/h
Q = 48.5 m3/h
1
1.2
Absence de stabilisation
du niveau en fin de chaque palier
Q = 60.1 m3/h
1.4
Q = 81.3 m3/h
1.6
Réf : VLG108058 – 28/01/2009
Figure 2 : Captage d’Upaix - Pseudo courbe caractéristique de l'ouvrage
- Page 9 -
Figure 2 : Captage d'Upaix - Pseudo Courbe caractéristique de l'ouvrage
Débit (m3/h)
0
10
20
30
40
50
60
70
0
0.2
Débit critique
39 m³/h
Rabattement (m)
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Courbe non exploitable
Absence de stabilisation du niveau en fin de chaque palier
1.4
1.6
Courbe caractéristique de l'ouvrage
80
90
Réf : VLG108058 – 28/01/2009
1.2
- Page 10 -
Pompage longue durée (essai de nappe)
GINGER Environnement & Infrastructures a réalisé un pompage longue durée du 30 septembre au
03 octobre 2008 au débit moyen de 10,15 m³/h. La remontée a ensuite été suivie jusqu’au 04 octobre
2008.
1.2.1
Interprétation qualitative
L’analyse du graphique de la Figure 3 nous permet de mettre en évidence les éléments suivants :
- Le niveau de la nappe baisse régulièrement au cours des 37 premières heures de pompage.
- L’oscillation observée le 01/10/08 est due à un léger réajustement du débit lors du
passage de notre technicien sur le terrain.
- On observe une stabilisation du niveau passé la 37ème heure de pompage.
- Le rabattement en fin de pompage est de l’ordre de 0,36 m dans le puits.
La stabilisation du niveau piézométrique dans le puits indique l’atteinte d’une limite d’alimentation.
Cette limite d’alimentation pourrait être le canal.
Réf : VLG108058 – 28/01/2009
- Page 11 -
Figure 3 : Rabattements dans le puits et le piézomètre lors du pompage longue durée lancé le
30/09/08 à 14h30
Figure 3 : Rabattements dans le puits
lors du pompage longue durée lancé le 30/09/08 à 14h30
30/09/2008 14:30
7.3
01/10/2008 14:30
02/10/2008 14:30
Niveau piézométrique (m)
7.4
7.5
7.6
7.7
7.8
7.9
Puits
03/10/2008 14:30
04/10/2008 14:30
Réf : VLG108058 – 28/01/2009
- Page 12 -
1.2.1.1 Interprétation quantitative
essai de pompage.
Le débit a été maintenu à environ 10,15 m3/h pendant toute la durée de l'
Les variations du niveau dynamique ont été suivies en continu sur le puits pendant toute la durée du
pompage.
La Figure 4 montre le rabattement dans l’ouvrage. On peut y observer 2 phases distinctes :
− une première phase, linéaire ou le niveau baisse régulièrement, phase pendant laquelle il est
possible de déterminer la transmissivité de la nappe (T),
− une rupture de pente après environ 37 h de pompage. Cette rupture provoque une
horizontalisation de la courbe, signe de l’atteinte d’une limite d’alimentation.
L'
interprétation de ces pompages a été effectuée graphiquement et à l'
aide du logiciel AquiferTest
sur la partie linéaire de la courbe du puits précédent cette rupture de pente.
Le tableau suivant rassemble les valeurs des différents paramètres calculés lors du pompage longue
durée réalisé du 30 septembre au 03 octobre 2008 sur le captage d’Upaix :
Points de
mesure
T (en m2/s)
pour la descente
S
(en %)
T (en m2/s)
pour la remontée
Nécessite un
Puits
1,5.10-3
piézomètre
d’observation
1,5.10-3
différent du puits
Tableau 3 : T et S à partir des essais de pompage
Au terme de l'
interprétation des résultats, il apparaît que la nappe captée possède une transmissivité
de l'
ordre de 1,5.10-3 m2/s.
Toutes les données brutes sont fournies dans les annexes.
Réf : VLG108058 – 28/01/2009
Figure 4 : Courbes de descentes - Echelle semi-logarithmique
- Page 13 -
Figure 4 : Courbe de descente - Echelle semi-logarithmique
Temps (s)
100
0
1000
10000
100000
Rabattements en mètres
Calcul de T et S
Atteinte probable
d'une limite d'alimentation
0.5
Puits
1000000
Réf : VLG108058 – 28/01/2009
1.2.2
- Page 14 -
Détermination du débit d’exploitation
La pseudo-courbe caractéristique obtenue lors des essais par paliers laisse supposer un débit critique
de l’ouvrage de l’ordre de 39 m³/h.
Le pompage longue durée nous a permis de déterminer la transmissivité de l’Aquifère : elle est de
l’ordre de 1,5.10-3 m²/s.
En utilisant la formule liant la transmissivité au débit de pompage et au rabattement, il est possible
d’estimer le temps nécessaire à l’obtention d’un rabattement défini.
Cette formule s’exprime de la forme :
T=
Où
0,183.Q
C
T est la transmissivité en m²/s
Q est le débit de pompage en m³/s
C est la pente de la droite de Jacob en m.
En représentation semi-logarithmique, les courbes de rabattements s’alignent selon une droite de
pente fixe dont C est le coefficient directeur.
Lors des essais par palier, le rabattement maximum disponible avant dénoyage de la pompe était de
1,5 m. Dans le cadre de l’exploitation de puits, il est couramment admis de ne pas rabattre le niveau
de la nappe de plus de 30% de la hauteur crépinée.
Même si dans le cas d’un puits à drains rayonnants cette notion de hauteur crépinée est plus délicate
à aborder, nous avons pris le parti de considérer une exploitation de l’ouvrage ne provoquant pas de
rabattements supérieurs au tiers de la hauteur d’eau disponible, soit 0,5 m.
Le tableau suivant récapitule le temps de pompage nécessaire pour l’obtention d’un rabattement de
50 cm dans le puits en fonction de différents débits :
T Transmissivité (m²/s)
Q (m³/h)
Temps pour atteindre 0,5 m de
rabattement (h)
1.50E-03
1.50E-03
1.50E-03
1.50E-03
1.50E-03
1.50E-03
10
15
20
25
30
35
36
25
18
15
12
11
Tableau 4 : Temps de pompage
Ainsi, dans la phase linéaire du rabattement en représentation semi-logarithmique, il apparaît que
11h de pompage à 35 m³/h sont nécessaires pour atteindre 0,5 m de rabattement.
Cette vision ne tient pas compte de l’effet de puits, ni de l’atteinte d’une limite d’alimentation.
Réf : VLG108058 – 28/01/2009
2
- Page 15 -
CONCLUSIONS
A l’issu de ces pompages d’essai, nous retiendrons les éléments suivants :
− Au cours du pompage par paliers, aucune stabilisation du niveau n’a clairement été
observée, l’effet de puits masquant une grande partie des rabattements mesurés lors des
premiers paliers,
− Le débit critique de l’ouvrage est de l’ordre de 39 m³/h,
− La transmissivité de l’aquifère autour du puits est de l’ordre de 1,5.10-3 m²/s.
Le débit d’exploitation de cet ouvrage ne devrait pas excéder 35 m³/h afin de ne pas dépasser le
débit critique de l’ouvrage. En effet, exploiter le puits à un débit supérieur engendrerait une
dégradation accélérée des capacités de production de l’ouvrage.
De plus, il serait souhaitable de limiter le rabattement dans l’ouvrage de manière à ne pas dénoyer
les drains et ainsi réduire au maximum les risques de précipitation de manganèse provoquant
progressivement le colmatage des barbacanes.
En nous fixant 50 cm de rabattement dans le puits, il est théoriquement possible de pomper à
35 m³/h pendant environ 10 h. Le niveau revient alors à son niveau initial en quelques heures. Cet
approximation ne tient pas compte de l’effet de puits ni de l’atteinte d’une limite d’alimentation
pouvant stabiliser le rabattement.
Ces conditions d’exploitation permettent de capter 350 m³/j en 10 h, ce qui correspond à un débit
d’exploitation horaire de l’ordre de 15 m³/h. Ces résultats sont très proches de ceux obtenus lors de
l’étude précédente de GEI.
Les pertes de charges quadratiques calculées sont très fortes. Elles peuvent être dues à un colmatage
de l’ouvrage. Seule une inspection visuelle des drains à l’aide d’une caméra permettrait de juger
directement du degré de colmatage, notamment des barbacanes réalisées dans les buses constituant
les drains.
ANNEXES
LISTE DES ANNEXES
GINGER Environnement
et Infrastructures
Agence de Limoges
117 Route de Nexon
BP 885
87016 Limoges cedex
Pumping Test Analysis Report
Project: Pompage Upaix
Number: VLG108058
Client:
Location: 05
Commune d'Upaix
Pumping Test: Pompage Upaix
Pumping well: Puits
Test conducted by: NRI
Test date: 30/09/2008
Analysis performed by: SOR
RemonteePuits
Aquifer Thickness: 3.00 m
Discharge: variable, average rate 10.15 [m³/h]
10
0.00
Date: 29/01/2009
Time [s]
1000
100
10000
100000
0.10
[m]
0.20
0.30
0.40
0.50
Calculation after AGARWAL + Theis with Jacob Correction
Observation well
Puits
Transmissivity
K
[m²/s]
[m/s]
1.50 × 10
-3
5.00 × 10
Storage coefficient
Radial distance to PW
[m]
-4
Indéterminable
1.0
et Infrastructures
Agence de Limoges
117 Route de Nexon
BP 885
87016 Limoges cedex
Pumping Test Analysis Report
Number: VLG108058
Client:
Location: 05
Commune d'Upaix
Pumping well: Puits
Test date: 30/09/2008
Analysis performed by: SOR
DescentePuits
Aquifer Thickness: 3.00 m
1000
0.00
Date: 29/01/2009
Time [s]
10000
100000
1000000
0.10
[m]
0.20
0.30
0.40
0.50
Calculation after Theis with Jacob Correction
Observation well
Puits
Transmissivity
K
[m²/s]
[m/s]
1.50 × 10
-3
5.00 × 10
Storage coefficient
Radial distance to PW
[m]
-4
Indéterminable
1.0
et Infrastructures
Agence de Limoges
117 Route de Nexon
BP 885
87016 Limoges cedex
Pumping Test - Water Level Data
Page 1 of 2
Number: VLG108058
Client:
Commune d'Upaix
Location: 05
Pumping well: Puits
Test date: 30/09/2008
Observation well: Puits
Static water level [m]: 7.45
Radial distance to PW [m]: -
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
Time
[s]
1
60
120
180
240
300
360
420
480
540
600
900
1200
1500
1800
2100
2400
2700
3000
3600
4200
4800
5400
6000
9000
12000
15000
18000
21000
24000
27000
30000
36000
42000
48000
54000
60000
90000
120000
150000
180000
210000
240000
266460
266520
266580
266640
266700
266760
266820
266880
Water Level
[m]
7.45
7.453
7.456
7.452
7.455
7.452
7.455
7.457
7.457
7.456
7.4555
7.459
7.46
7.46
7.46
7.46
7.463
7.466
7.469
7.473
7.476
7.479
7.485
7.485
7.507
7.52
7.536
7.545
7.561
7.574
7.586
7.596
7.615
7.631
7.644
7.651
7.652
7.737
7.811
7.811
7.802
7.827
7.813
7.80
7.796
7.799
7.799
7.795
7.793
7.793
7.797
Drawdown
[m]
0.00
0.003
0.006
0.002
0.005
0.002
0.005
0.007
0.007
0.006
0.0055
0.009
0.01
0.01
0.01
0.01
0.013
0.016
0.019
0.023
0.026
0.029
0.035
0.035
0.057
0.07
0.086
0.095
0.111
0.124
0.136
0.146
0.165
0.181
0.194
0.201
0.202
0.287
0.361
0.361
0.352
0.377
0.363
0.35
0.346
0.349
0.349
0.345
0.343
0.343
0.347
et Infrastructures
Agence de Limoges
117 Route de Nexon
BP 885
87016 Limoges cedex
Pumping Test - Water Level Data
Number: VLG108058
Client:
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
Time
[s]
266940
267000
267060
267360
267660
267960
268260
268560
268860
269160
269460
270060
270660
271260
271860
272460
275460
278460
281460
284460
287460
290460
293460
296460
302460
308460
314460
320460
Water Level
[m]
7.794
7.795
7.789
7.792
7.779
7.781
7.78
7.78
7.771
7.768
7.765
7.758
7.749
7.743
7.737
7.734
7.703
7.675
7.656
7.638
7.62
7.595
7.576
7.561
7.533
7.502
7.474
7.456
Drawdown
[m]
0.344
0.345
0.339
0.342
0.329
0.331
0.33
0.33
0.321
0.318
0.315
0.308
0.299
0.293
0.287
0.284
0.253
0.225
0.206
0.188
0.17
0.145
0.126
0.111
0.083
0.052
0.024
0.006
Commune d'Upaix
Page 2 of 2

Interprétation du pompage d`essai

Transcription

Documents pareils

Étapes à suivre pour le forage de votre puits artésien

CYII 2012 - Proemisa

Survivre - Energies - Eolienne pompage2016-07 - Lenculus-le

Mise en Page:1

Tests de pompages

DIMENSIONNEMENT DES INSTALLATIONS DE VIDE ET DES

CREUSEMENT ET BLINDAGE DE PUITS

Courbevoie, quartier Gambeta