Méthodologie d’une cartographie des contraintesinfoterre.brgm.fr/rapports/RP-61768-FR.pdf · Méthodologie d’une cartographie des contraintes et des risques géologiques liés

Méthodologie d’une cartographie des contraintes et des risques géologiques liés aux forages

géothermiques de minime importance Rapport final

BRGM/RP-61768-FR Mars 2013

Étude réalisée dans le cadre du projet de Service public du BRGM 12GTHC10 relevant de la convention ADEME-BRGM n° 11 05 C0037, conjointement avec les CETE de l’Est et de l’Île-de-France

Margaret Herbaux (CETE Est), Charles Kreziak (CETE IDF) Pierre Durst, Jean-Claude Martin, Romain Cochery, Dominique Midot (BRGM)

Vérificateur :

Nom : Jean-Claude Martin

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Approbateur :

Nom : Romain Vernier

Date :

Signature :

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Mots-clés : Géothermie, Minime importance, Risque géologique. En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : Herbaux M., Kreziak C., Durst P., Martin J.-C., Cochery C., Midot C. (2013) – Méthodologie d’une cartographie des contraintes et des risques géologiques liés aux forages géothermiques de minime importance. Rapport final. BRGM/RP-61768-FR, 41 p., 14 fig., 11 tab. © BRGM, 2013, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM.

Méthodologie de cartographie des risques liés à la géothermie de minime importance

BRGM/RP-61768-FR – Rapport final 3

Synthèse

La filière géothermie doit actuellement répondre à deux grands enjeux :

- se développer fortement et conformément aux objectifs de développement des énergies renouvelables (objectif de multiplication par six de la production de chaleur géothermique entre 2006 et 2020) ;

- se développer dans de bonnes conditions de durabilité, c'est-à-dire dans le respect de la ressource, des autres usages de cette ressource et de l’environnement en général.

Dans ce contexte, il a été décidé d’établir dans le cadre de la convention de service public ADEME-BRGM une méthodologie applicable à l’échelle de la région sur la collecte et la mise à disposition des données pertinentes concernant les contraintes à prendre en compte dans le montage d’une opération géothermique.

Le Ministère de l’Écologie, du Développement Durable et de l’Énergie (MEDDE) ayant décidé de réformer la règlementation applicable à la géothermie de minime importance, la décision a été prise de réorienter ce projet de manière à pouvoir apporter une contribution à cette évolution réglementaire conjointement avec les CETE de l’Est et de l’Île-de-France. Dans le cadre du projet de décret relatif aux activités géothermiques de minime importance à l’étude au MEDDE, il est prévu de réaliser une cartographie permettant de définir si l'implantation d'une telle opération de géothermie présente a priori des risques et/ou des contraintes particulières nécessitant une instruction de la part des services de l'État concernés.

Le programme de la convention ADEME-BRGM a été réorienté vers la définition d’une méthodologie permettant d’aboutir à cette cartographie.

Dans un premier temps, en s’appuyant sur les travaux déjà réalisés, en particulier dans le cadre des schémas régionaux du climat, de l'air et de l'énergie (SRCAE), un inventaire des contraintes règlementaires et de leur effet sur le montage d’une opération géothermique (interdiction, précautions particulières…) a été effectué.

Dans un deuxième temps, les aléas géologiques et hydrogéologiques ont été identifiés. Pour chaque aléa :

- le phénomène redouté a été décrit, accompagné d’une qualification de son niveau d’aléa (faible, moyen, fort) ;

- une valeur a ensuite été attribuée à chaque niveau d’aléa ;

- un facteur aggravant a ensuite été attribué en fonction de l’importance des conséquences potentielles de l’aléa, ce facteur pouvant être différent selon qu’il s’agisse de sondes géothermiques verticales (SGV) ou de doublets sur nappe ;

- enfin, la disponibilité des données a été précisée.

Les aléas pris en compte et la méthodologie applicable à chacun peuvent différer selon l’échelle de cartographie. En effet, dans un premier temps, une cartographie à l’échelle nationale sera mise en œuvre, accompagnée de cartographie plus fines pour deux régions pilotes (Alsace et Lorraine). Dans un deuxième temps, les différentes régions françaises feront l’objet d’une cartographie plus fine.


4 BRGM/RP-61768-FR – Rapport final

Aléa

Niveau d’aléa

- régional - national

Facteur aggravant (doublet

sur nappe)

Facteur aggravant

(SGV)

Aléa final (doublet sur

nappe)

Aléa final (SGV)

affaissement/surrection lié aux niveaux évaporitiques

0/1/5/7 0/3

6 10 niveau * facteur aggravant

niveau * facteur aggravant

affaissement/effondrement lié aux cavités (hors mines)

0/1/2/3 0/1/2/3



affaissement/effondrement lié aux cavités minières

0/1/5/7 0/3



mouvements de terrain (glissement)

0/1/2/3 0/1



sismique 0/1 0/1



« pollution potentielle » lié aux anciens sites industriels et activités de service

0/1 n.a.



pollution des sols et des nappes souterraines

0/1/3/5 0/1/3



artésianisme 0/1 0/1



mise en communication d'aquifères

0/1 0/1



remontée de nappe 0/1/2 0/1/2



Aléa final du pixel (500 * 500 m)

Somme Somme

Présence de zones réglementées ou nécessitant des préconisations particulières

Classement en zone verte, orange ou rouge


Les différents aléas seront ensuite croisés de manière à obtenir une classification par zone :

- zone verte : zone qui nécessite uniquement la présence d'un foreur qualifié ;

- zone orange : zone qui nécessite un foreur qualifié et l'avis d'un expert (hydrogéologue et/ou géologue) ;

- zone rouge : zone où les forages géothermiques de minime importance sont interdits. Cette zone ne sera définie qu’à l’échelle régionale.



Sommaire

1. Introduction ............................................................................................................................. 9

2. Inventaire des contraintes règlementaires actuelles ......................................................... 11

2.1. LA RÉGLEMENTATION NATIONALE .......................................................................... 11

2.2. LES RÉGLEMENTATIONS TERRITORIALISÉES ........................................................ 11

2.2.1. Schéma Directeur d’Aménagement et de Gestion des Eaux (SDAGE) ............. 11

2.2.2. Schéma d’Aménagement et de Gestion des Eaux (SAGE) ............................... 12

2.2.3. Nomenclature Loi sur l’Eau et Zones de Répartition des Eaux (ZRE) ............... 13

2.2.4. Périmètres de protection des captages d’Alimentation en Eau Potable (AEP) ................................................................................................................. 13

2.2.5. Périmètres de protection des stockages souterrains de gaz et autres structures souterraines ...................................................................................... 14

3. Réalisation des cartographies : méthodologie .................................................................. 15

3.1. DOMAINE D’APPLICATION ......................................................................................... 15

3.2. MÉTHODOLOGIE GÉNÉRALE .................................................................................... 15

3.3. GRILLES DE BASE ....................................................................................................... 18

4. Fiches d’aléa .......................................................................................................................... 21

4.1. ALÉA AFFAISSEMENT/SURRECTION LIÉ AUX NIVEAUX D’ÉVAPORITES ............. 21

4.1.1. Identification/ définition de l’aléa ........................................................................ 21

4.1.2. Données utilisables pour la définition des aléas ................................................ 22

4.2. ALÉA AFFAISSEMENT/EFFONDREMENT LIÉ AUX CAVITÉS (HORS MINES) ........ 22



4.3. ALÉA AFFAISSEMENT/EFFONDREMENT LIÉ AUX CAVITÉS MINIÈRES ................ 25



4.4. ALÉA MOUVEMENTS DE TERRAIN (GLISSEMENT) ................................................. 28


4.4.2. Qualification de l’aléa ......................................................................................... 28


4.5. ALÉA SISMIQUE ........................................................................................................... 30



4.6. ALÉA « POLLUTION POTENTIELLE » LIÉ AUX (ANCIENS) SITES INDUSTRIELS ET ACTIVITÉS DE SERVICE ....................................................................................... 32





4.7. ALÉA POLLUTION DES SOLS ET DES NAPPES SOUTERRAINES .......................... 34



4.8. ALÉA ARTÉSIANISME ................................................................................................. 36



4.9. ALÉA MISE EN COMMUNICATION D’AQUIFÈRES .................................................... 37

4.9.1. Identification/définition de l’aléa ......................................................................... 37

4.10. ALÉA REMONTÉE DE NAPPE .................................................................................... 40



5. Conclusion ............................................................................................................................ 41

Liste des figures

Figure 1 - Cartogaphies à produire à l’échelle nationale et régionale. .................................................... 15

Figure 2 - Grille de base à l’échelle de la France au pas de 500 m. ....................................................... 18

Figure 3 - Constitution du modèle numérique de terrain au pas de 500 m. ............................................ 18

Figure 4 - Table attributaire des grilles de base. ..................................................................................... 19

Figure 5 - Exemple d’exploitation de la BDCavité pour la cartographie de l’aléa affaissement/effondrement lié aux cavités (hors mines). ........................................................ 24

Figure 6 - Exemple d’utilisation des PPR mines pour la cartographie de l’aléa affaissement/effondrement lié aux cavités minières. .............................................................. 26

Figure 7 - Exemple d’utilisation de la BDmvt pour la cartographie de l’aléa glissement. ........................ 29

Figure 8 - Cartographie de l’aléa sismique de la France......................................................................... 31

Figure 9 - Exemple d’utilisation de l’aléa sismique de la France pour la cartographie de l’aléa sismique en Alsace-Lorraine. .................................................................................................. 31

Figure 10 - Exemple d’utilisation de BASIAS pour la cartographie de l’aléa « pollution potentielle » lié aux (anciens) sites industriels et activités de service – Sites recencés. ............................ 33

Figure 11 - Exemple d’utilisation de BASIAS pour la cartographie de l’aléa « pollution potentielle » lié aux (anciens) sites industriels et activités de service – Résultante sur la grille ................. 34

Figure 12 - Exemple d’utilisation d’un panache de pollution cartographié pour la cartogaphie de l’aléa pollution des sols et des nappes souterraines. ............................................................. 35

Figure 13 - Présence d’aquifères superposés avant traitement de la profondeur des aquifères. ............ 38

Figure 14 - Présence d’aquifères superposés dans les tranches 0-50 m, 0-100 m, 0-200 m. ................. 39



Liste des tables

Table 1 - Récapilutatif des niveaux d’aléa et de facteur aggravant proposés pour la cartogaphie réglementaire. ............................................................................................................................ 17

Table 2 - Niveaux d’aléa affaissement/surrection lié aux niveaux d’evaporites. ...................................... 22

Table 3 - Niveaux d’aléa affaissement/effondrement lié aux cavités (hors mines). ................................. 25

Table 4 - Niveaux d’aléa affaissement/effondrement lié aux cavités minières. ........................................ 27

Table 5 - Niveaux d’aléa mouvements de terrain (glissement). ............................................................... 30

Table 6 - Niveaux d’aléa sismique. ........................................................................................................... 32

Table 7 - Niveau d’aléa « pollution potentielle » lié aux (anciens) sites industriels et activités de service. ...................................................................................................................................... 33

Table 8 - Niveaux d’aléa pollution des sols et des nappes souterraines. ................................................. 36

Table 9 - Niveaux d’aléa artésianisme...................................................................................................... 37

Table 10 - Niveaux d’aléa mise en communication d’aquifères. ................................................................ 39

Table 11 - Niveaux d’aléa remontée de nappe. .......................................................................................... 40



1. Introduction

La filière géothermie doit actuellement répondre à deux grands enjeux :

- se développer fortement et conformément aux attentes (l’objectif de multiplication par six de la production de chaleur géothermique entre 2006 et 2020) ;

- se développer dans de bonnes conditions de durabilité, c'est-à-dire, dans le respect de la ressource et des autres usages de cette ressource.

Dans ce contexte, il a été décidé d’établir dans le cadre de la convention de service public ADEME-BRGM une méthodologie applicable à toutes les régions sur la collecte et la mise à disposition de toute donnée pertinente concernant les contraintes à prendre en compte dans le montage d’une opération géothermique.

Le Ministère de l’Écologie, du Développement Durable et de l’Énergie (MEDDE) ayant décidé de réformer la règlementation applicable à la géothermie de minime importance, la décision a été prise de réorienter ce projet de manière à pouvoir apporter sa contribution à cette évolution règlementaire conjointement avec les CETE de l’Est et de l’Île-de-France. Dans le cadre du projet de décret relatif aux activités géothermiques de minime importance à l’étude au MEDDE, il est prévu de réaliser une cartographie permettant de définir si l'implantation d'une telle opération de géothermie présente a priori des risques et/ou des contraintes particulières nécessitant une instruction de la part des services de l'État concernés.

Le programme de la convention ADEME-BRGM a été réorienté vers la définition d’une méthodologie permettant d’aboutir à cette cartographie.

Dans un premier temps, en s’appuyant sur les travaux déjà réalisés, en particulier dans le cadre des schémas régionaux du climat, de l'air et de l'énergie (SRCAE), un inventaire des contraintes règlementaires et de leur effet sur le montage d’une opération géothermique (interdiction, précaution particulières…) a été effectué.

Dans un deuxième temps, les aléas géologiques et hydrogéologiques ont été identifiés. Pour chaque aléa :

- le phénomène redouté a été décrit, accompagné d’une qualification de son niveau (faible, moyen, fort) ;

- un facteur de pondération a ensuite été attribué à chaque niveau ;

- un facteur aggravant a ensuite été attribué en fonction de son impact potentiel, ce facteur pouvant être différent selon qu’il s’agit de sondes géothermiques verticales (SGV) ou de doublets sur nappe ;

- enfin, la disponibilité des données a été précisée.

Les aléas pris en compte et la méthodologie applicable à chacun peuvent différer selon le niveau de cartographie. En effet, dans un premier temps, une cartographie à l’échelle nationale sera mise en œuvre, accompagné de cartographies plus fines pour deux régions pilotes (Alsace et Lorraine). Dans un deuxième temps, les différentes régions françaises feront l’objet d’une cartographie plus fine.



Les différents aléas seront ensuite croisés de manière à obtenir une classification par zone :






2. Inventaire des contraintes règlementaires actuelles

Tous projets géothermiques sur nappe ou par sondes géothermiques verticales doivent prendre en compte l’existence de certaines contraintes réglementaires ou naturelles. Les forages envisagés dans le cadre de la géothermie puis l’exploitation de l’ouvrage induisent la prise en compte de certaines précautions.

2.1. LA RÉGLEMENTATION NATIONALE La géothermie est régie par le Code minier en vertu de son article L.112-2 qui donne une définition de la géothermie et du régime juridique qui lui est applicable. Ainsi, « les gîtes renfermés dans le sein de la terre dont on peut extraire de l’énergie sous forme thermique, notamment par l’intermédiaire des eaux chaudes et des vapeurs souterraines qu’ils contiennent », sont considérés comme des mines. Une substance minière n’appartient pas au propriétaire du sol et son exploitation nécessite dès lors des autorisations accordées par l’État. Outre le Code minier, les opérations de géothermie entrent dans le champ d’application du code de l’environnement pour les prélèvements et les réinjections en nappe, le code de la santé publique et le code général des collectivités territoriales qui peuvent s’appliquer dans certains cas particuliers. Les opérations géothermiques peuvent être soumises à différents régimes d’autorisation ou de déclaration qui supposent le montage de dossiers administratifs plus ou moins approfondis selon les cas et des circuits d’approbation administrative plus ou moins longs. Les opérations de moins de 100 m de profondeur et de moins de 232 KW de puissance thermique sont considérées comme des opérations de minime importance et ne sont soumises qu’à déclaration au titre du code minier. Dans les autres cas, elles sont soumises à autorisation. Il est à noter que le ministère de l'Écologie, du Développement Durable et de l'Énergie mène actuellement une réflexion visant à simplifier la réglementation en vigueur, par exemple en élargissant à 200 m de profondeur les opérations de minime importance, de façon et à l’adapter aux types d’opérations géothermiques qui se développent actuellement (géothermie très basse énergie pour le chauffage et le rafraîchissement des bâtiments individuels, collectifs et tertiaires).

2.2. LES RÉGLEMENTATIONS TERRITORIALISÉES Certaines portions du territoire, du fait de particularités naturelles, font l’objet de mesures de protection susceptibles d’impacter le dimensionnement d’un projet de géothermie, voire de l’interdire. Les dispositifs de protection les plus courants sont présentés ci-après.

2.2.1. Schéma Directeur d’Aménagement et de Gestion des Eaux (SDAGE) Le SDAGE est un document de planification décentralisé définissant pour une période de six ans (de 2010 à 2015) les grandes orientations pour une gestion équilibrée de la ressource en eau ainsi que les objectifs de qualité et quantité des eaux à atteindre à l’échelle des grands bassins hydrographiques. Il doit répondre à l’objectif de bon état des masses d’eau fixé par la Directive Cadre européenne sur l’Eau (DCE) du 23/10/2000.



En exemple, on peut citer le SDAGE Seine-Normandie qui comporte, concernant le domaine de la géothermie, la disposition suivante :

« Disposition 130 : Maîtriser les impacts des sondages, des forages et des ouvrages géothermiques sur les milieux. Tout ouvrage dans le sous-sol, y compris les ouvrages de géothermie, quel que soient sa profondeur et son usage, doit être réalisé, exploité et abandonné dans les règles de l’art et répondre aux contraintes réglementaires existantes, afin de préserver la ressource en eau. L’objectif est de garantir l’absence d’introduction de polluants et de préserver l’isolation des nappes traversées entre elles et vis à- vis des inondations et des ruissellements de surface.

Pour respecter ces objectifs, en particulier pour la géothermie, il est fortement recommandé :

• que le maître d’ouvrage évalue les impacts du ou des forages d’ordre physique, thermique, qualitatif ou quantitatif sur le sous-sol et les milieux aquatiques et terrestres concernés ;

• que l’autorité administrative recense les ouvrages et tienne compte de leurs impacts, notamment cumulés, dans le cadre de l’instruction administrative des dossiers ;

• que les eaux soient restituées à leur réservoir d’origine ou valorisées par un autre usage, pour les projets d’ouvrages à prélèvement en nappe. »

2.2.2. Schéma d’Aménagement et de Gestion des Eaux (SAGE) Le SAGE est un document de planification qui fixe les objectifs généraux d’utilisation, de mise en valeur, de protection quantitative et qualitative de la ressource en eau. Dans le prolongement du Schéma Directeur d’Aménagement et de Gestion des Eaux (SDAGE), il décline au niveau d’un bassin versant (eaux superficielles) ou d’une nappe d’eau souterraine, les actions et moyens à mettre en œuvre pour gérer et garantir au mieux les usages de l’eau. Du point de vue de sa nature juridique, le SAGE, tout comme le SDAGE, est un acte réglementaire qui présente quatre caractéristiques :

- il est opposable à l’administration (État, collectivités locales, établissements publics…) ;

- depuis la nouvelle Loi sur l'eau adoptée le 30 décembre 2006, il est également opposable aux tiers. Cela signifie que les modes de gestion, les projets ou les installations d'un tiers doivent être conformes au règlement du SAGE. En cas de non-respect, les contrevenants pourront être verbalisés ;

- il ne crée pas de droit, mais fixe des objectifs généraux en terme de qualité des eaux, de gestion de la ressource (aspect quantitatifs), de préservation des milieux naturels et de gestion du risque d’inondation, ainsi que des priorités pour les atteindre ;

- ses objectifs généraux s’imposent à l’administration de manière plus ou moins forte selon que celle-ci intervient dans le domaine de l’eau et de l’aménagement du territoire ou non.

Lorsqu’il est situé à l’intérieur du périmètre d’un SAGE, un prélèvement d’eau à usage géothermique (qu’il soit par ailleurs soumis à déclaration ou à autorisation) doit être compatible avec les objectifs généraux et le règlement de celui-ci (art. L.212-5-2 du Code de l’Environnement). Le règlement d’un SAGE peut limiter localement (voire interdire) l’usage géothermique des eaux souterraines.

Les documents en lien avec les SAGE sont consultables sur le site internet http://gesteau. eaufrance.fr.



2.2.3. Nomenclature Loi sur l’Eau et Zones de Répartition des Eaux (ZRE)

On distingue pour les procédures liées aux prélèvements en nappe, le cas général et celui où l’on se trouve dans une zone de répartition.

Les ZRE, comprenant les bassins, sous-bassins, fractions de sous-bassins hydrographiques et systèmes aquifères, ont été instituées au niveau national par les décrets n° 94-354 du 29 avril 1994 et n° 2003-869 du 11 septembre 2003, pris en application des articles L.211-2 et L.211-3 du Code de l’Environnement.

Ce sont des zones où sont constatées une insuffisance, autre qu'exceptionnelle, des ressources par rapport aux besoins. Dans chaque département concerné, la liste des communes incluses dans une zone de répartition des eaux est constatée par arrêté préfectoral.

Dans les communes classées en ZRE, les seuils d’autorisation et de déclaration pour les prélèvements sont abaissés par le biais de l’application de la rubrique 1.3.1.0. de la nomenclature Eau (article R214-1 du Code de l’environnement). Tous les prélèvements d’eau superficielle ou souterraine, à l’exception de ceux inférieurs à 1 000 m3/an réputés domestiques, sont soumis à autorisation ou déclaration dans les conditions suivantes :

• pour les prélèvements :

- hors zone de répartition :

· entre 10 000 et 200 000 m3/an : déclaration,

· plus de 200 000 m3/an : autorisation ;

- en zone de répartition : au-delà de 8 m3/h, on passe en régime d’autorisation ;

• pour les réinjections (en ZRE ou non) :

- entre 8 et 80 m3/h : déclaration ;

- supérieure ou égale à 80 m3/h : autorisation.

Les prélèvements en eau réalisés à des fins géothermiques dans une ZRE sont potentiellement contraints par l’abaissement des seuils. En fait, cette restriction ne s’applique pas aux installations fonctionnant en doublet, avec réinjection dans l’aquifère après prélèvement. Dans ce cas, on considère que les prélèvements sont nuls et par conséquent non concernés par les restrictions réglementaires.

2.2.4. Périmètres de protection des captages d’Alimentation en Eau Potable (AEP)

Les périmètres de protection des captages d’alimentation en eau potable, dans lesquels les activités sont susceptibles de polluer la ressource en eau souterraine (construction, mise en place d’une opération de géothermie…), sont soumis à prescription particulière. Leur objectif est de réduire les risques de pollutions ponctuelles et accidentelles de la ressource. Les différents périmètres de protection de captage sont définis par l’article L.1321-2 du Code de la Santé publique et ont été rendus obligatoires pour tous les ouvrages de prélèvement d’eau d’alimentation depuis la loi sur l’eau du 3 janvier 1992.

Ils sont définis à trois échelles correspondant à trois niveaux de protection :

- le périmètre de protection immédiate : site de captage clôturé (sauf dérogation) appartenant à une collectivité publique, dans la majorité des cas. Toutes les activités y sont interdites hormis celles relatives à l’exploitation et à l’entretien de l’ouvrage de prélèvement de l’eau et au



périmètre lui-même. Son objectif est d’empêcher la détérioration des ouvrages et d’éviter le déversement de substances polluantes à proximité immédiate du captage ;

- le périmètre de protection rapprochée : secteur plus vaste (en général quelques hectares) pour lequel toute activité susceptible de provoquer une pollution y est interdite ou est soumise à prescription particulière (construction, dépôts, rejets…). Son objectif est de prévenir la migration des polluants vers l’ouvrage de captage ;

- le périmètre de protection éloignée : facultatif, ce périmètre est créé si certaines activités sont susceptibles d’être à l’origine de pollutions importantes. Ce secteur correspond généralement à la zone d’alimentation du point de captage, voire à l’ensemble du bassin versant.

L’arrêté préfectoral d’autorisation de prélèvement et d’institution des périmètres de protection fixe les servitudes de protection opposables au tiers par déclaration d’utilité publique (DUP). Il conviendra donc de se reporter aux arrêtés de mise en place des périmètres de protection de captage pour identifier d’éventuelles contraintes à la réalisation de dispositifs géothermiques.

La réalisation de forages est toujours interdite dans le périmètre de protection immédiat. Il est fréquent que les forages géothermiques soient interdits dans le périmètre de protection rapprochée.

2.2.5. Périmètres de protection des stockages souterrains de gaz et autres structures souterraines

Certains secteurs font l’objet de contraintes réglementaires à cause de structures souterraines particulières comme les stockages souterrain de gaz, les installations souterraines du CERN (organisation européenne pour la recherche nucléaire) en région Rhône-Alpes. Il est nécessaire de consulter la réglementation spécifique de ces aménagements.



3. Réalisation des cartographies : méthodologie

Dans le cadre du projet de décret relatif aux activités géothermiques de minime importance, il est attendu de définir une cartographie permettant de définir si l'implantation d'une opération de géothermie de minime importance présente a priori des risques et/ou des contraintes particulières nécessitant une instruction de la part des services de l'état concernés. Cette cartographie se déclinera en deux étapes : dans un premier temps, une cartographie à l’échelle nationale sera réalisée, suivie par des déclinaisons régionales plus précises et intégrant des phénomènes non traitables à l’échelle nationale. Deux cartographies régionales pilotes (Alsace et Lorraine) seront réalisées en parallèle avec la cartographie nationale.

3.1. DOMAINE D’APPLICATION

Sont concernées les opérations de géothermie de minime importance à l’exclusion des systèmes horizontaux de sub-surface (sondes horizontales, corbeilles, puits canadiens… classiquement d’une profondeur inférieure à 10 m). La limite en profondeur retenue est de 200 m, correspondant à la probable extension du domaine de géothermie de minime importance (actuellement 100 m).

3.2. MÉTHODOLOGIE GÉNÉRALE

Deux cartographies seront réalisées en fonction de l'usage (SGV ou pompage sur nappe) au pixel de 500 * 500 m. Les cartes à réaliser à l’échelle nationale concerneront la tranche 10-200 m, soit deux cartes nationales. Les cartes à réaliser à l’échelle régionale seront fonction de la profondeur (0-50 m, 0-100 m, 0-200 m), soit six cartes par région.

Figure 1 - Cartogaphies à produire à l’échelle nationale et régionale.



La méthodologie employée sera basée sur une analyse multicritère et les cartes seront réalisées à l'aide d'un SIG. Chacun des aléas identifiés ainsi que les contraintes réglementaires seront représentés par une couche spécifique. Les aléas retenus sont :

- à l’échelle nationale :

· aléa affaissement/surrection lié aux formations évaporitiques,

· aléa affaissement/effondrement lié aux cavités (hors mines),

· aléa affaissement/effondrement lié aux cavités d'origine minière,

· aléa mouvements de terrain (glissement),

· aléa sismique,

· aléa pollution des sols et des nappes,

· aléa « artésianisme »,

· aléa « mise en communication d'aquifères »,

· aléa remontée de nappe ;

- à l’échelle régionale :

· aléa affaissement/surrection lié aux formations évaporitiques,

· aléa affaissement/effondrement lié aux cavités (hors mines),

· aléa affaissement/effondrement lié aux cavités d'origine minière,

· aléa mouvements de terrain (glissement),

· aléa sismique,

· aléa « pollution potentielle » lié aux (anciens) sites industriels et activités de service,

· aléa pollution des sols et des nappes,

· aléa « artésianisme »,

· aléa « mise en communication d'aquifères »,

· aléa remontée de nappe. Les éléments alimentant chacune des couches seront classés en fonction de leurs niveaux de sensibilité vis à vis de la Géothermie de minime importance. On ne considérera par exemple qu'un aléa « mouvement de terrain » considéré comme « fort » aura une incidence plus importante sur le projet qu'un aléa « moyen » ou « faible ». Une valeur de pondération, fonction de l'intensité des phénomènes redoutés (affaissement, effondrement, pollution...), sera ensuite attribuée à chacune des couches.

La pondération proposée ci-dessous n’est pas définitive. La fusion de l'ensemble des couches permettra ainsi d'obtenir une cartographie composée de deux zones à l’échelle nationale et de trois à l’échelle régionale :




Pour un même aléa final, le classement pourra être différent selon la présence ou l’absence sur le pixel d’une zone réglementée ou imposant des prescriptions particulières. Les zones



réglementées retenues sont celles concernant le sous-sol : périmètre de protection AEP et eaux minérales, stockage de gaz, ZRE.

Aléa

Niveau d’aléa - régional - national

Facteur aggravant (doublet sur nappe)

Facteur aggravant (SGV)

Aléa final (doublet sur nappe)

Aléa final (SGV)

affaissement/surrection lié aux niveaux évaporitiques

0/1/5/7 0/3



affaissement/effondrement lié aux cavités (hors mines)

0/1/2/3 0/1/2/3



affaissement/effondrement lié aux cavités minières

0/1/5/7 0/3



mouvements de terrain (glissement)

0/1/2/3 0/1



sismique 0/1 0/1



« pollution potentielle » lié aux anciens sites industriels et activités de service

0/1 n.a.



pollution des sols et des nappes souterraines

0/1/3/5 0/1/3



artésianisme 0/1 0/1



mise en communication d'aquifères

0/1 0/1



remontée de nappe 0/1/2 0/1/2



Aléa final du pixel (500 * 500 m)

Somme Somme

Présence de zones réglementées ou nécessitant des préconisations particulières



Table 1 - Récapilutatif des niveaux d’aléa et de facteur aggravant proposés pour la cartogaphie réglementaire.

Pour chaque couche d’information utilisée pour la cartographie, il faudra préciser les métadonnées avec :

- l’identification de l’origine de la donnée (origine de la couche cartographique, origine de la source de la donnée) ;

- la date d’extraction pour les données issues de bases de données.



3.3. GRILLES DE BASE

Une grille de base devant servir à l’ensemble des cartographies a été définie au pas de 500 m pour l’ensemble de la France métropolitaine. Elle a été créée dans le système géodésique officiel en France, le réseau géodésique français 1993 (RGF93). Les cartes régionales seront constituées à partir d’extraits de cette grille nationale (Figure 2).

Figure 2 - Grille de base à l’échelle de la France au pas de 500 m.

Le modèle numérique de terrain (MNT) a été constitué en prenant la moyenne des valeurs du MNT IGN au pas de 25 m sur chaque pixel de 500 * 500 m (Figure 3).

Figure 3 - Constitution du modèle numérique de terrain au pas de 500 m.



La table attributaire de cette grille (au format shapefile ou « fichier de formes ») comprend, outre les champs obligatoires FID et Shape (Figure 4) :

- ET-Index, un identifiant unique à chaque maille destiné à faciliter le travail de jointure des grilles d’aléas ;

- X_RGF93 et Y_RGF93, les coordonnées en mètres du centre de chaque maille ;

- Z_NGF, l’altitude moyenne du sol sur la maille ;

- Z_MIN et Z_MAX, les valeurs minimale et maximale du MNT au pas de 25 m sur la maille ;

- Z_var, l’amplitude de la variation du MNT au pas de 25 m sur la maille, permettant d’estimer la précision des différentes données de profondeur utilisée lors de la création des cartes d’aléa.

Figure 4 - Table attributaire des grilles de base.



4. Fiches d’aléa

4.1. ALÉA AFFAISSEMENT/SURRECTION LIÉ AUX NIVEAUX D’ÉVAPORITES

4.1.1. Identification/ définition de l’aléa

Phénomène redouté : affaissement voire effondrement ou surrection des terrains de surface liés soit à la dissolution d’un niveau d’évaporite, soit au gonflement de ce niveau en cas de présence d’anhydrite. Ces phénomènes sont provoqués par la mise en communication d’aquifères superficiels ou profonds avec les horizons évaporitiques à la faveur d’ouvrages souterrains mal réalisés ou difficilement réalisables dans ce contexte.

Qualification de l’aléa Il n’existe pas de cartographie de cet aléa actuellement en France. On connait au moins deux exemples de désordres liés à des mouvements de terrain provoqués par la mise en communication d’aquifères avec des horizons évaporitiques. Le premier est situé en Allemagne au niveau de la ville de Staufen (région de Fribourg). 200 bâtiments du centre historique ont été fissurés. Ces désordres sont survenus suite à la réalisation de forages pour la géothermie en 2007. Ces derniers ont mis en contact une couche d’anhydrite et un aquifère profond. L’hydratation de l’anhydrite a provoqué le gonflement de l’ensemble du site de plusieurs centimètres par mois et impactant tous les édifices et bâtiments qui se trouvaient à l’aplomb. Le coût des dommages est estimé à plus de 50 millions d’euros. Le second est situé en Moselle au niveau du village d’Hilsprich. Des désordres sont apparus sur une quinzaine de maisons environ un an après la réalisation de sondes géothermiques.

Les études entreprises par le BRGM ont montré que le phénomène à l’origine des désordres est la reprise de la dissolution d’une couche de sel de plus de 20 m d’épaisseur et située à moins de 100 m de profondeur.

La dissolution a provoqué en surface une cuvette d’affaissement de plus de 1 km de long. La zone centrale s’est affaissée d’au moins 90 cm à une vitesse de l’ordre 10 à 15 cm/an. Cet affaissement a provoqué le basculement de certaines maisons qui ne sont plus habitables, ainsi qu’une intense fissuration à la fois de maisons et des routes. La qualification de l’aléa est la suivante :

- aléa fort : présence simultanée d’un ou plusieurs horizons évaporitiques et d’un ou plusieurs aquifères dans la tranche de terrain considérée ;

- aléa moyen : présence d’un ou plusieurs horizons évaporitiques sans aquifère connu ou aquifère connu dans une formation susceptible de contenir un ou plusieurs niveaux évaporitiques ;

- aléa faible : pas d’horizons évaporitiques connus mais formation susceptible d’en contenir sans aquifère connu ;

- aléa nul : formation ne pouvant pas contenir des horizons évaporitiques.



4.1.2. Données utilisables pour la définition des aléas

Au niveau régional

Les données utilisables à l’échelle régionale sont :

- la carte géologique harmonisée à échelle de 1/50 000 (données vectorisées) ;

- la base de données du LOGISO et les logs vérifiés de la BSS pour connaitre la profondeur des niveaux évaporitiques.

Un modèle 3D pourra être établi pour obtenir une cartographie des isobathes du toit des formations salifères à l’échelle régionale. En revanche, pour les niveaux de gypse et d’anhydrite qui sont plus lenticulaires, la présence et la profondeur de ces niveaux ne seront renseignées qu’à l’aplomb et au voisinage des anciennes exploitations.

La définition des aléas va nécessiter d’intégrer la cartographie et la profondeur des principaux aquifères. Ces données sont accessibles sous forme vectorisées au niveau de la BD Lisa et surtout de l’atlas du potentiel géothermique des aquifères.

Au niveau national (le cas échéant)

Seules les formations susceptibles contenir des horizons évaporitiques sont connues à l’échelle nationale. Ces données sont disponibles sous forme vectorisée.

• Méthodologie

Les pondérations propres à caractériser le niveau d’aléa ont été définies en fonction de l’échelle de travail (régionale ou nationale).

Niveaux d’aléa

Échelle Nul Faible Moyen Fort

Régionale 0 1 5 7 Nationale 0 3 -- --

Table 2 - Niveaux d’aléa affaissement/surrection lié aux niveaux d’évaporites.

Par manque de connaissances, les niveaux d’aléa moyen et fort ne pourront pas être définis à l’échelle nationale. Aussi, la pondération de l’aléa faible a été augmentée par rapport à l’échelle régionale pour prendre en compte que, localement, les formations susceptibles de contenir des niveaux évaporitiques en contiennent !

Compte tenu des impacts potentiels liés à ce type d’aléa, le facteur aggravant potentiel est estimé de niveau fort (6) pour les doublets sur nappe à très fort (10) pour les SGV.

4.2. ALÉA AFFAISSEMENT/EFFONDREMENT LIÉ AUX CAVITÉS (HORS MINES)


Phénomène redouté : affaissement ou effondrement. Ces phénomènes pourraient être provoqués soit par la foration au cours de la mise en place du dispositif, soit, sur toute la durée de vie de l’ouvrage, par la mise en communication d’eau de surface ou d’aquifères superficiels



ou profonds avec les cavités à la faveur d’ouvrages souterrains mal réalisés ou difficilement réalisables dans ce contexte. Les cavités de dissolution des réseaux anciens (paléokarsts), potentiellement remplies de matériaux sans cohérence, sont aussi concernées (phénomène d’infiltration et de soutirage).

Les cavités sont, de plus, une difficulté pour la réalisation d’un forage, en particulier pour la cimentation.

Qualification de l’aléa

Il n’existe pas de cartographie de cet aléa à l’échelle nationale actuellement en France. Localement, sans prise en compte de la spécificité de la géothermie et de ses interactions avec les cavités, des études ont pu être menées sur l’aléa mouvements de terrain liés aux cavités non minières au niveau départemental (toutes cavités dans le Loiret -BRGM/RP-52491- FR, 2003-, cavités naturelles dans le Jura -pour l’instant sur une zone pilote représentant un tiers du département : BRGM/RP-59386-FR, 2011-, atlas départementaux des risques de mouvements de terrain) ou au niveau communal (PPRN).

On connaît un exemple de désordre lié à une cavité. À Bromley en Grande-Bretagne, une formation sableuse s’est écoulée dans une cavité karstique sous-jacente. Cela a résulté en un affaissement et des dégâts importants.

En l'absence de cartographie de cet aléa, la base de données BD Cavités mémorisant de façon homogène l'ensemble des cavités souterraines abandonnées en France métropolitaine « hors mines » pourra être utilisée. Elle pourra également être mise en relation avec les formations géologiques susceptibles de contenir des cavités (carte géologique au 1/50 000).

Les critères utilisés ici pour la définition des niveaux d'aléa seront les suivants :

- aléa fort : nombre de cavités recensées > 8 (pixel de 500 * 500 m) ;

- aléa moyen : nombre de cavités recensées : entre 4 et 8 (pixel de 500 * 500 m) ;

- aléa faible : nombre de cavités recensées : entre 1 et 4 (pixel de 500 * 500 m) ou présence d'une formation géologique susceptible d'en contenir ;

- aléa nul : nombre de cavités recensées : entre 0 et 1 (pixel de 500 * 500 m) et pas de formation géologique susceptible d'en contenir.


Au niveau régional


- la carte géologique harmonisée à échelle de 1/50 000 (données vectorisées) ;

- la BD Cavités.

Les enregistrements sont disponibles depuis le site http://www.bdcavités.net/ du BRGM au format csv.



• Carte de densité

Une zone tampon (cercle de rayon égal à l'imprécision de la donnée + zone d'influence de 50 m) sera réalisée autour de chaque cavité recensée afin de tenir compte des incertitudes de localisation.

Le nombre de cavités comptabilisées au sein de chaque maille (500 m x 500 m) correspondra à un niveau d'aléa.

Les pondérations propres à caractériser le niveau d'aléa sont définies en fonction du niveau de précision de l'information dont on dispose. La pondération ici définie à partir d’un traitement statistique de données sera donc plus faible que si elle avait été définie à partir d'une étude spécifique.

Figure 5 - Exemple d’exploitation de la BDCavité pour la cartographie de l’aléa

affaissement/effondrement lié aux cavités (hors mines).

Au niveau national

L’approche sera similaire à celle de l’échelle régionale. Concernant les formations géologiques susceptibles d'en contenir, seules les formations karstiques sont connues à l’échelle nationale. Ces données sont disponibles sous forme vectorisée.

• Méthodologie




Niveaux d’aléa


Régional 0 1 2 3 National 0 1 2 3

Table 3 - Niveaux d’aléa affaissement/effondrement lié aux cavités (hors mines).

Par manque de connaissances, les niveaux d’aléa moyen et fort ne pourront pas être définis à l’échelle nationale. Aussi, la pondération de l’aléa faible a été augmentée par rapport à l’échelle régionale pour prendre en compte que, localement, la configuration correspondant au niveau d’aléa fort (au niveau régional) peut être rencontrée dans les zones d’aléa faible (au niveau national).

Compte tenu des impacts potentiels liés à ce type d’aléa, le facteur aggravant potentiel est estimé de niveau faible (2).

4.3. ALÉA AFFAISSEMENT/EFFONDREMENT LIÉ AUX CAVITÉS MINIÈRES

4.3.1. Identification/définition de l’aléa

Phénomène redouté : les effondrements localisés (fontis) et généralisés ainsi que les affaissements. De par leur brutalité, les effondrements localisés et généralisés sont susceptibles de mettre en péril la sécurité des personnes. Ils généreront donc un aléa plus fort que les affaissements ; phénomènes plus lents qui n’induisent généralement qu’un risque économique « en ne mettant en péril que les constructions ». Ces phénomènes pourraient être provoqués soit par la foration au cours de la mise en place du dispositif, soit sur toute la durée de vie de l’ouvrage, par la mise en communication d’eau de surface ou d’aquifères superficiels ou profonds avec les cavités à la faveur d’ouvrages souterrains mal réalisés ou difficilement réalisables dans ce contexte. Les cavités sont, de plus, une difficulté pour la réalisation d’un forage, en particulier pour la cimentation.

Qualification de l’aléa Il n’existe pas de cartographie de cet aléa à l’échelle nationale actuellement en France. Localement, sans prise en compte de la spécificité de la géothermie et de ses interactions avec les cavités, des études ont pu être menées sur l’aléa mouvements de terrain liés aux cavités minières au niveau des bassins et concessions miniers (études préliminaires de risque dites de phase « scanning » et études d’aléas mouvements de terrain) ou au niveau communal (PPRM). L’ensemble de ces études est effectué par le GIP GEODERIS. On connait un exemple de désordre lié à une cavité (non minière). À Bromley en Grande-Bretagne, une formation sableuse s’est écoulée dans une cavité karstique sous-jacente. Cela a résulté en un affaissement et des dégâts importants.



La qualification de l’aléa est la suivante.

• Zones ayant fait l’objet de cartographie de l’aléa

Dans les communes où des PPRM sont prescrits ou des cartes d’aléas réalisées, on propose d’utiliser une qualification simplifiée de l’aléa, à savoir :

- aléa fort : correspond à des phénomènes d’effondrements localisés et généralisés ;

- aléa moyen : lié à des phénomènes d’affaissements progressifs (lents) ;

- aléa faible : correspondant à des zones exploitées qui ne peuvent engendrer en surface que des mouvements résiduels de faible ampleur ;

- aléa nul : zones sans travaux miniers.

Figure 6 - Exemple d’utilisation des PPR mines pour la cartographie de l’aléa affaissement/effondrement

lié aux cavités minières.

• Zones sans cartographie de l’aléa

Hors des grands bassins miniers, principalement exploités pour le charbon, le fer et le sel, GEODERIS a réalisé une évaluation des sites et titres miniers vis-à-vis de l’aléa mouvement de terrain et de la vulnérabilité des enjeux de surface (base Scanning des titres et sites miniers). Pour l’aléa mouvements de terrain, ont été distingués :

- les sites où l’aléa n’est pas écarté (aléa faible) ;

- les sites où l’aléa est nul à négligeable (aléa nul).




Au niveau régional Les données utilisables à l’échelle régionale sont :

- les PPRM et cartes d’aléas ;

- la base Scanning des titres et sites miniers de GEODERIS intégrant l’emprise des zones de travaux avec leur qualification vis-à-vis du risque mouvements de terrain.

La définition des aléas va nécessiter d’intégrer la cartographie et la profondeur des principaux aquifères. Ces données sont accessibles sous forme vectorisées au niveau de la BD Lisa et surtout de l’atlas du potentiel géothermique des aquifères.

Au niveau national (le cas échéant) Les données utilisables sont :

- l’emprise des principaux bassins miniers et/ou des titres miniers ;

- la base Scanning des titres et sites miniers de GEODERIS.

Ces données sont disponibles sous forme vectorisée.

• Méthodologie Les pondérations propres à caractériser le niveau d’aléa ont été définies en fonction de la précision des données de départ.

Niveaux d’aléa


PPRM et cartes d’aléa 0 1 5 7 Base scanning des titres miniers

0 3 -- --

Emprises des bassins miniers

0 3 -- --

Table 4 - Niveaux d’aléa affaissement/effondrement lié aux cavités minières.

Par manque de connaissances, les niveaux d’aléa moyen et fort ne pourront pas être définis pour les titres et sites de la base Scanning de GEODERIS ainsi que pour l’emprise des principaux bassins miniers. Aussi, la pondération de l’aléa faible a été augmentée par rapport au PPRM et carte d’aléa pour prendre en compte que, localement, la configuration correspondant au niveau d’aléa fort des PPRM peut être rencontrée dans les zones d’aléa faible des titres et sites de la base Scanning de GEODERIS. Compte tenu des impacts potentiels liés à ce type d’aléa, le facteur aggravant potentiel est estimé de niveau faible (2).



4.4. ALÉA MOUVEMENTS DE TERRAIN (GLISSEMENT)


Phénomène redouté : Le glissement de terrain. Les zones présentant les conditions géométriques et lithologiques nécessaire au glissement de terrain peuvent rester stables, en l’absence de déclencheur. Ces phénomènes pourraient être provoqués soit par la foration au cours de la mise en place du dispositif, soit par la mise en communication avec des eaux superficielles ou souterraines ou, le fluide caloporteur. Un tel phénomène est susceptible d’être amené par la foration ou l’exploitation géothermique.

En présence d’une nappe captive, on aurait également une possibilité, en cas de percement non contrôlé de l’aquifère, de saturer une couche supérieure qui ne l’était pas, ce qui, selon la couche affectée et la géométrie des couches, pourrait être très défavorable à la tenue des terrains. En dehors de la présence d’une nappe captive, l’aléa est réduit, car les volumes potentiellement infiltrés sont moins importants. Cela ne signifie pas qu’il n’y a pas d’aléa naturel glissement de terrain, mais que l’impact de la géothermie sur cet aléa est limité.

4.4.2. Qualification de l’aléa

Au niveau régional

Dans les communes disposant d’un PPRN - Mouvements de terrain ou d’une carte d’aléa, la qualification est la suivante :

- aléa nul : absence de carte, la méthodologie décrite ci-dessous s’applique ;

- aléa faible : si absence d'aléa fort dans le pixel (500 * 500 m) ;

- aléa moyen : si présence d'au moins un aléa fort dans le pixel (500 * 500 m).

En l’absence de PPRN - Mouvements de terrain dans la commune, la qualification de l’aléa sera basée sur les données de la BDMvt. Cette base de données mémorise de façon homogène, l'ensemble des informations disponibles en France, sur des situations récentes et sur des événements passés, et permet le porté à connaissance des phénomènes.

Les critères utilisés ici pour la définition des niveaux d'aléa seront les suivants :

- aléa nul : pas de mouvements de terrain recensés (pixel 500 * 500 m) ;

- aléa faible : un à quatre glissements recensés (pixel 500 * 500 m) ;

- aléa moyen : cinq à huit glissements recensés (pixel 500 * 500 m) ;

- aléa fort : plus de huit glissements recensés (pixel 500 * 500 m).

Au niveau national, par manque d’information, la qualification de l’aléa est la suivante :

- aléa faible : présence d’au moins un glissement de terrain recensés le pixel ;

- aléa nul : absence de glissements de terrain dans le pixel.




Au niveau régional


- les PPRN - Mouvements de terrain ;

- la BDMVT.

Une zone tampon (cercle de rayon égal à l'imprécision de la donnée + zone d'influence de 50 m) sera réalisée autour de chaque mouvement de terrain recensée afin de tenir compte des incertitudes de localisation.

Le nombre de mouvements de terrain comptabilisés au sein de chaque maille (500 m x 500 m) correspondra à un niveau d'aléa.

Figure 7 - Exemple d’utilisation de la BDmvt pour la cartographie de l’aléa glissement.

Au niveau national

Seule la BDMVT sera utilisée au niveau national.

• Méthodologie

Les pondérations propres à caractériser le niveau d’aléa ont été définies en fonction de l’échelle de travail (régionale ou nationale) et du niveau de précision de l'information. La pondération pour des aléas définis à l’issue d’une étude spécifique sera différente de ceux issus d’un traitement statistique de données.



Niveaux d’aléa

Échelle

Nul Faible Moyen Fort

Régional : Communes avec PPRN mouvements de terrain ou carte d’aléa

0 1 2 X

Régional : BD MVT « densité » 0 1 2 3 National : 0 1

Table 5 - Niveaux d’aléa mouvements de terrain (glissement).

Par manque de connaissances, les niveaux d’aléa moyen et fort ne pourront pas être définis à l’échelle nationale.

Compte tenu des impacts potentiels liés à ce type d’aléa, le facteur aggravant potentiel est estimé de niveau faible (2).

4.5. ALÉA SISMIQUE


Phénomène redouté : en cas de séisme, les ondes sismiques propagées pourraient provoquer un cisaillement de l’ouvrage provoquant une fissuration ouverte dans le ciment et les tubes permettant ainsi au fluide de se répandre dans le milieu naturel.

Qualification de l’aléa L’impact d’un séisme sur des sondes verticales ou doublets géothermiques n’est pas connu précisément dans la littérature et aucun cas de cisaillement d’un ouvrage n’est actuellement connu. Il est possible de faire des analogies avec certaines études sur les ouvrages souterrains, comme par exemple sur l’étude de tunnels à proximité de failles actives au Japon lors du séisme de Kobé en 1995 (Shinsuke Sakurai (1997) - l’Endommagement des tunnels de montagne en liaison avec les champs de failles actives, in Tunnels et ouvrages souterrains, n° 144, novembre/décembre 1997, p. 373-377). Ainsi, il en ressort que, en cas de séisme majeur (le séisme de Kobé était de magnitude 7,2), la cimentation pourrait être endommagée et fissurée. Cependant, la cartographie précise de ces champs de failles actives qui n’est pas complète à l’échelle nationale empêche de sélectionner ce critère déterministe pour établir une cartographie de l’aléa. Il est aussi possible de faire une analogie avec un projet d’arrêté (relatif à la classification et aux règles de construction parasismique applicables aux canalisations, tuyauteries, silos, réservoirs, structures hautes et élancées de la classe dite « à risque normal »), dans lequel est défini un risque sismique pour les canalisations de transport et les canalisations minières en fonction du nombre de personnes présentes à proximité et de la zone de sismicité au sens de l’article R.563-4 du Code de l’Environnement.

Pour les zones de sismicité 1 et 2, aucun risque spécial n’est retenu. De plus, la présence d’une faille potentiellement active sismogène capable est un critère pour qualifier une installation en « risque spécial ».



Figure 8 - Cartographie de l’aléa sismique de la France.

Figure 9 - Exemple d’utilisation de l’aléa sismique de la France pour la cartographie

de l’aléa sismique en Alsace-Lorraine.

La qualification de l’aléa la plus simple et la plus pertinente est d’utiliser la cartographie nationale de l’aléa sismique en France, dite zonage sismique de la France (art. D.563-8-1 du Code de l’Environnement), basée sur la probabilité d’occurrence des séismes. Cette



cartographie divise le territoire en cinq zones, de sismicité très faible à forte ; aucune zone de sismicité forte n’est présente en métropole. Les niveaux de l’aléa en fonction des cinq zones seraient les suivants :

- aléa nul : zone à aléa sismique très faible, faible ou modéré ;

- aléa faible : zone à aléa sismique moyen. Il n’y a pas de zone à aléa sismique fort en métropole.


Les données utilisables sont limitées au zonage sismique de la France (art. D.563-8-1 du Code de l’Environnement).

Niveaux d’aléa


Régional et nationale 0 1

Table 6 - Niveaux d’aléa sismique. Compte tenu des impacts potentiels liés à ce type d’aléa, le facteur aggravant potentiel est estimé de niveau faible (1).

4.6. ALÉA « POLLUTION POTENTIELLE » LIÉ AUX (ANCIENS) SITES INDUSTRIELS ET ACTIVITÉS DE SERVICE


Phénomène redouté : infiltration de polluants depuis la surface.

Qualification de l’aléa :

- aléa faible : présence d'un ou plusieurs sites industriels ou activités susceptibles de polluer ;

- aléa nul : pas de site industriel ou activité susceptibles de polluer répertorié.


L'aléa « pollution potentielle liée aux (anciens) sites industriels et activités de service » ne sera traité que pour les cartographies à l'échelle régionale.

Au niveau régional

Les données disponibles sur le site http://basias.brgm.fr/ sous forme de listes au format csv par département.

• Méthodologie

La précision de l'information (adresse précise, centre de la commune...) doit être prise en compte.



Les points doivent être créés dans Mapinfo par géocodage. Deux cas de figures se présentent :

- les sites disposent de coordonnées spatiales X.Y (projection en Lambert II étendu, ou WGS84) ;

- les coordonnées des sites ne sont pas renseignées, il y a donc nécessité d'extraire les adresses postales en format « num, voie, CP, ville » puis d'extraire les coordonnées via un géocodeur en ligne type http://www.batchgeocodeur.mapjmz.com/, coordonnées en format WGS84.

Un tri est ensuite nécessaire afin de mettre de côté les sites qui possèdent des coordonnées aberrantes (situés dans un autre pays/département ou code postal obtenu différent du code postal d'origine).

La précision des données est également prise en compte. Le site de géocodage propose une précision selon un indice allant de 1 à 8 ; seuls les sites géocodés avec une précision de 6 (précision au centroïde de la voie), 7 et 8 (précision au numéro de la voie du site) seront retenus.

Compte tenu de l’imprécision des données, un tampon de 50 m sera assigné à chaque site.

Compte tenu de l’imprécision des données, aucun niveau d'aléa moyen et fort ne sera affecté.

Niveaux d’aléa


Régional 0 1 X X

Table 7 - Niveau d’aléa « pollution potentielle » lié aux (anciens) sites industriels et activités de service.

Figure 10 - Exemple d’utilisation de BASIAS pour la cartographie de l’aléa « pollution potentielle » lié aux (anciens) sites industriels et activités de service – Sites recencés.



Figure 11 - Exemple d’utilisation de BASIAS pour la cartographie de l’aléa « pollution potentielle » lié aux (anciens) sites industriels et activités de service – Résultante sur la grille.

Compte tenu du caractère non avéré de la présence ou non de pollution au droit de ces sites, le facteur aggravant potentiel est estimé de niveau faible (1).

4.7. ALÉA POLLUTION DES SOLS ET DES NAPPES SOUTERRAINES


- Phénomène redouté : infiltration de polluants depuis la surface ou mise en contact de nappes polluées.

- Qualification de l’aléa : la qualification de l'aléa sera fonction du type de pollution pris en compte et de la précision de la donnée.

Dans le cas où un recensement de sites ou nappes pollués (BASOL ou SIG permettent de localiser les pollutions avérées des sols et nappes) est disponible la qualification des aléas sera la suivante :

- BASOL :

· aléa nul : pas de sites basol répertoriés,

· aléa faible : présence d'un site basol et absence d'aquifère,

· aléa moyen : présence d'un site basol avec présence d'aquifère ;

- SIG permettant de localiser précisément une pollution avérée des sols ou des nappes d'eaux souterraines.



L'aléa sera considéré par défaut comme fort, sauf exception dûment justifiée (par la gravité de la pollution par exemple).


Au niveau régional Les données prises en compte seront :

- le recensement des sites et sols pollués (ou potentiellement pollués) appelant une action des pouvoirs publics, à titre préventif ou curatif : BASOL ;

- les pollutions connues et avérées des sols ou des nappes (localisation précise).

Nous pouvons citer par exemple la zone polluée de Pechelbronn ou le panache de pollution au COHV sur la Communauté Urbaine de Strasbourg.

Figure 12 - Exemple d’utilisation d’un panache de pollution cartographié pour la cartogaphie de l’aléa pollution des sols et des nappes souterraines.

Au niveau national, seul les sites et sols pollués issus de BASOL seront utilisés.

• Méthodologie

Les pondérations propres à caractériser le niveau d'aléa seront définies selon le niveau de précision de l'information (adresse précise, centre de la commune...).

Pour les sites BASOL, seuls les sites avec une précision de l'ordre de la voie ou numéro de la voie seront retenus.

De plus, compte tenu de l’imprécision des données, un tampon de 50 m sera assigné à chaque site et aucun niveau fort ne sera affecté.



Cela pourrait donner la matrice suivante :

Niveaux d’aléa


Régional 0 1 3 5 National 0 1 3

Table 8 - Niveaux d’aléa pollution des sols et des nappes souterraines. Compte tenu des impacts potentiels liés à ce type d'aléa, le facteur aggravant potentiel est estimé de niveau moyen (2).

4.8. ALÉA ARTÉSIANISME


Phénomène redouté : remontée non maitrisée de l’eau d’un aquifère en surface pouvant entrainer des inondations et/ou la déstabilisation d’une formation superficielle.

Qualification de l’aléa Il n’existe pas de cartographie de cet aléa actuellement en France. La qualification de l’aléa est la suivante :

- aléa moyen : présence d’un aquifères ayant un niveau piézométrique connu pour être supérieur à la surface du sol dans la tranche de terrain considérée ;

- aléa nul : pas d’aquifère artésien connu dans la tranche de terrain considérée.


Au niveau régional


- les atlas des potentiels géothermiques superficiels disponibles sur http://www.geothermie-perspectives.fr. Ils contiennent souvent des données de profondeur et de piézométrie pour les aquifères superficiels. Néanmoins, certains sont limités à la tranche 0-100 m et seules onze régions sont actuellement disponibles ;

- les modèles hydrogéologiques locaux ;

- les niveaux piézométriques et les niveaux du sol recensés dans la BSS ;

- les cartes piézométriques locales ;

- les cartes géologiques.

Lorsqu’un atlas des potentiels et/ou un modèle hydrogéologique comportant les données nécessaires existent, ils seront utilisés pour la cartographie.

Lorsque cela n’est pas le cas une extraction de la BSS sera utilisée pour faire apparaitre les indices ponctuels d’artésianisme observés. Dans les secteurs où un artésianisme a été repéré,



le zonage se fera soit à partir des zones topographiquement basses, soit à partir des terrains alluvionnaires de la carte géologique.

Au niveau national

Seuls les atlas des potentiels géothermiques superficiels et les modèles hydrogéologiques locaux seront utilisés. S’ils ne sont pas disponibles ou s’ils ne contiennent pas les données nécessaires, cet aléa ne pourra être défini.

• Méthodologie


Niveaux d’aléa

Échelle Nul Moyen

Régionale 0 1 Nationale 0 1

Table 9 - Niveaux d’aléa artésianisme.

Compte tenu des impacts potentiels liés à ce type d’aléa, le facteur aggravant potentiel est estimé de niveau faible (2) pour les doublets sur nappe et moyen (4) pour les sondes géothermiques verticales

4.9. ALÉA MISE EN COMMUNICATION D’AQUIFÈRES


Phénomène redouté : écoulement de l’eau d’un aquifère dans un autre pouvant entraîner :

- une dégradation de la qualité de l’eau dans un des aquifères si l’autre est pollué ou se caractérise par une eau d’une chimie différente ;

- la baisse du niveau piézométrique dans un aquifère pouvant entraîner des asséchements de captages voisins, voire des désordres géotechniques ;

- l’augmentation du niveau piézométrique d’un aquifère superficiel pouvant entraîner une remontée d’eau à la surface.

Qualification de l’aléa

Il n’existe pas de cartographie de cet aléa actuellement en France. On connait au moins trois exemples de désordres liés à la mise en communication d’aquifères :

- le transfert d’une pollution vers un aquifère inférieur à La Saussaye en France ;

- l’inondation de terrains due à la remontée d’un aquifère artésien vers un aquifère supérieur à Lochwiller en France ;

- l’assèchement de plusieurs puits dû à l’écoulement d’un aquifère superficiel dans un aquifère inférieur à Rennigen en Allemagne.



L’aléa est d’autant plus fort que la différence de niveau piézométrique entre les aquifères est importante. La qualification de l’aléa est la suivante :

- aléa moyen : présence d’au moins deux aquifères connus pour être proche de l’équilibre piézométrique dans la tranche de terrain considérée ;

- aléa nul : pas plus d’un aquifère dans la tranche de terrain considérée. Données utilisables pour la définition des aléas Au niveau régional


- BD-LISA (Base de données des LImites des Systèmes Aquifères) fournissant les contours des entités hydrogéologiques françaises. Cette base ne contient pas de donnée de profondeur des aquifères ;

- les atlas des potentiels géothermiques superficiels disponibles sur http://www.geothermie-perspectives.fr. Ils contiennent souvent des données de profondeur et de piézométrie pour les aquifères superficiels. Néanmoins, certains sont limités à la tranche 0-100 m et seules onze régions sont actuellement disponibles ;

- les modèles géologiques et hydrogéologiques locaux ;

- les logs vérifiés de la BSS pour connaitre la profondeur des niveaux aquifères. La définition des aléas va nécessiter d’intégrer la cartographie et la profondeur des principaux aquifères. Ces données sont accessibles sous forme vectorisées au niveau de la BD Lisa et surtout de l’atlas du potentiel géothermique des aquifères. Il n’est cependant pas certain que les profondeurs puissent être définies de façon suffisamment précise dans toutes les régions sans études complémentaires.

Figure 13 - Présence d’aquifères superposés avant traitement de la profondeur des aquifères.



Figure 14 - Présence d’aquifères superposés dans les tranches 0-50 m, 0-100 m, 0-200 m.

Au niveau national

Seuls BD-LISA et les atlas des potentiels géothermiques superficiels seront utilisés. Lorsque aucun atlas ne sera disponible ou s’il ne contient pas les données nécessaires, les aquifères notoirement plus profonds que 200 m dans un secteur seront écartés à dire d’expert. La piézométrie ne sera prise en compte, entrainant un aléa moyen systématique lors de la présence de plus d’un aquifère dans les 200 premiers mètres.

• Méthodologie


Niveaux d’aléa

Échelle Nul Moyen

Régionale 0 1 Nationale 0 1

Table 10 - Niveaux d’aléa mise en communication d’aquifères.

Compte tenu des impacts potentiels liés à ce type d’aléa, le facteur aggravant potentiel est estimé de niveau faible (2) pour les doublets sur nappe et moyen (4) pour les sondes géothermiques verticales.



4.10. ALÉA REMONTÉE DE NAPPE


• Phénomène redouté

Remontée de nappe due à la surcote provoquée à la réinjection dans le cadre du fonctionnement d’un doublet géothermique. Ce phénomène est susceptible de provoquer une inondation des terrains en surface, voir une déstabilisation géotechnique.

• Qualification de l’aléa Un aléa similaire concernant les risques d’inondation par remontée de nappe en France a été réalisé. L’aléa est d’autant plus fort que le niveau piézométrique de l’aquifère est proche de la surface du sol. La qualification de l’aléa est la suivante :

- aléa moyen : présence d’un aquifère ayant un niveau piézométrique connu pour être à moins de d’un mètre de la surface en hautes eaux ;

- aléa faible : présence d’un aquifère ayant un niveau piézométrique connu pour être entre un et cinq mètres de la surface en hautes eaux ;

- aléa nul : pas d’aquifère ayant un niveau piézométrique connu pour être à moins de cinq mètres de la surface en hautes eaux.


Au niveau régional et national

Les données utilisables à l’échelle régionale et nationale sont issues de http://www.inondations nappes.fr.

• Méthodologie


Niveaux d’aléa

Échelle Nul Faible Moyen

Régionale 0 1 2 Nationale 0 1 2

Table 11 - Niveaux d’aléa remontée de nappe. Compte tenu de la nature du phénomène redouté et des impacts potentiels liés à ce type d’aléa, le facteur aggravant potentiel est estimé de niveau nul (0) pour les sondes géothermiques verticales et moyen (2) pour les doublets sur nappe.



5. Conclusion

Le décret à venir sur la géothermie de minime importance devrait fixer des limites moins sévères qu’actuellement en matière de profondeur notamment. Il devrait également clarifier les procédures applicables.

Pour accompagner ce décret, les pouvoirs publics ont exprimé le besoin d’une cartographie des risques associés à la localisation du projet géothermique considéré (sur SGV ou sur nappe).

Ce rapport constitue une base méthodologique pour la réalisation de ces cartes. Il est le fruit d’un travail de collaboration entre le BRGM et les CETE de l’Est et de l’Île-de-France.

Ce projet se poursuivra par la réalisation effective de la carte nationale et de deux cartes régionales portant sur la Lorraine et l’Alsace.

Centre scientifique et technique

Direction des Géoressources 3, avenue Claude-Guillemin – BP 36009

45060 – Orléans Cedex 2 – France – Tél. : 02 38 64 34 34 www.brgm.fr

Documents

Méthodologie d’une cartographie des contraintesinfoterre.brgm.fr/rapports/RP-61768-FR.pdf · Méthodologie d’une cartographie des contraintes et des risques géologiques liés