Faculté des sciences

Caractérisation et suivi de la relation entre le canal d'Hagneck et les captages de Gimmiz (aquifère nord du Seeland) sous différentes conditions de pompage

Jammet, Nicolas ; Hunkeler, Daniel (Dir.)

Mémoire de master : Université de Neuchâtel, 2011.

Sous climat tempéré, les aquifères alluviaux liés aux eaux de surface constituent des réserves importantes d’eau souterraine exploitable pour un réseau de distribution d’eau potable. L’aquifère du Seeland est représentatif de tels aquifères, principalement alimentés par les eaux de surface. Cette étude s’intéresse à la relation entre les eaux de surface (ici le canal... Plus

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    Résumé
    Sous climat tempéré, les aquifères alluviaux liés aux eaux de surface constituent des réserves importantes d’eau souterraine exploitable pour un réseau de distribution d’eau potable. L’aquifère du Seeland est représentatif de tels aquifères, principalement alimentés par les eaux de surface.
    Cette étude s’intéresse à la relation entre les eaux de surface (ici le canal d’Hagneck) et l’aquifère Nord du Seeland, et à l’influence de cette relation sur les volumes d’eau prélevés aux captages de Gimmiz, qui constituent les stations de pompage les plus proches du canal.

    Dans un premier temps, le fonctionnement global de l’aquifère a été étudié durant plusieurs mois par des relevés piézométriques, des campagnes d’échantillonnage et à l’aide d’appareils enregistreurs automatiques. Une section d’infiltration principale d’eaux en provenance du canal a été identifiée entre Aarberg et le captage de Gimmiz PW5. L’influence de cette section a été mise en évidence à l’aide de relevés hydrochimiques : les eaux du canal peu minéralisées diluent les eaux de l’aquifère et contribuent à la bonne qualité de l’eau de cette partie de l’aquifère. Les eaux de la zone d’étude sont constituées de 40 % à plus de 80 % d’eau de surface.
    Le suivi continu des données de température, de hauteur d’eau du canal et de la surface piézométrique de l’aquifère ont permis de mettre en évidence la dynamique d’infiltration des eaux du canal. Les infiltrations ont lieu durant la journée, lors du fonctionnement de l’usine hydroélectrique d’Aarberg située en amont. Le turbinage du barrage d’Aarberg induit des hausses métriques du niveau au sein du canal qui entrainent une infiltration efficace par ses berges. En basses eaux, l’infiltration est faible.

    Dans un deuxième temps, la tenue d’un essai de pompage de longue durée aux captages de Gimmiz a permis de suivre l’impact de la dynamique d’infiltration sur la composition de l’eau au sein de l’aquifère. L’absence d’alimentation efficace par le canal entraîne des prélèvements d’eau dans les sections ouest et nord de l’aquifère, caractérisées par des conditions réductrices et une forte minéralisation. Plus de la moitié des eaux prélevées provient du stock de l’aquifère, et la contribution des eaux de surface au volume d’eau pompé est de moins de 20 %.

    Finalement, l’observation de la réactivité de l’aquifère après pompage a permis de mettre en évidence l’absence de remontée significative du niveau piézométrique due à l’absence de précipitations efficaces et au mode d’infiltration des eaux du canal. Les captages de Gimmiz semblent extrêmement dépendants envers l’usine hydroélectrique d’Aarberg, et toute augmentation significative du débit de pompage devrait prendre en compte la complexité de la relation mise en évidence entre l’aquifère et le canal d’Hagneck.
    Summary
    Under temperate climates, alluvial aquifers linked with surface water constitute important reserves of exploitable groundwater for drinking water supply. The Seeland aquifer is representative of such aquifers, which are mainly fed by surface water.
    This study focuses on the specific relationship between surface waters (here the Hagneck canal) and the North-Seeland aquifer, and the influence of this relationship on the volumes of water collected at the Gimmiz pumping wells, which represent the closest pumping stations to the channel.

    First, the general functioning of the aquifer was studied during several months through piezometric surveys, sampling campaigns and use of automatic recorders. A section of water infiltration from channel was identified between Aarberg and the Gimmiz PW5 pumping well. The influence of this infiltrative reach is highlighted by hydrochemical measurements : the canal water, poor mineralized, dilutes the aquifer water and contributes to the good quality of the water from this part of the aquifer. Depending on the location, the groundwater contains from 40 % to more than 80 % canal water.
    The continuous monitoring of temperature data, water levels in the canal and piezometric surface of the aquifer allowed the characterization of the infiltration dynamics of stream water. Infiltration takes place during day time, as a result of the functioning of the hydroelectric plant of Aarberg, situated upstream. Indeed, the functioning of the Aarberg dam induces metric increases of the water level in the channel, entailing an effective infiltration by its banks. During low water period, infiltration is low.

    Second, a long duration pumping test in the Gimmiz stations was conducted, in order to monitor the impact of the infiltration dynamics on the composition of the aquifer water. The absence of effective canal water infiltration induces an income of water from the western and northern part of the aquifer, which are characterized by reductive conditions and high mineralization rates. More than half of the collected water came from the stock of the aquifer, and the contribution of surface water to the entire pumped water volume is less than 20 %.

    Finally, the observation of the reactivity of the piezometric surface after pumping did not show any significant piezometric level rebound, due to the absence of effective rainfall and to the surface water infiltration mode. The Gimmiz pumping stations seem extremely dependent on the hydroelectric plant of Aarberg, therefore, any significant pumping rate increase should take into account the complexity of the relationship established between the aquifer and the Hagneck channel.