L'évaluation préliminaire: la clé d'un monitoring réussi des eaux souterraines

Réussir le monitoring des eaux souterraines dès la toute première installation n'est pas une question de chance, c'est le résultat d'une préparation minutieuse. Chez iFLUX, chaque projet commence par une évaluation préliminaire : un examen structuré des données disponibles sur le sous-sol, des relevés des eaux souterraines et des conditions propres au site, qui détermine où les capteurs sont placés et à quelle profondeur. Si vous sautez cette étape, vous risquez de collecter des données dans la mauvaise couche géologique, ou pire, dans une zone où le flux des eaux souterraines est trop faible pour être mesuré. Arthur De Veirman, project manager et hydrogéologue chez iFLUX, nous explique ce qu'implique une évaluation préliminaire.

Arthur, quel est votre rôle chez iFLUX ?

Je suis project manager, je suis donc en contact direct avec le client. Une fois qu'un projet démarre, je veille à ce que les capteurs soient placés au bon endroit dans le sol, à ce que tout soit exécuté correctement sur le plan technique, et à ce que le client reçoive finalement les données dont il a besoin. J'aide aussi les clients à interpréter les données livrées et à traduire les résultats en perspectives précises et exploitables pour leurs problématiques ou leurs projets.

Quelles étapes suivez-vous au démarrage d'un projet ?

Nous commençons toujours par une évaluation préliminaire. Nous examinons les données dont le client dispose déjà et celles que nous pouvons encore rassembler pour obtenir une image claire du sous-sol. En même temps, cette première conversation avec le client est essentielle : nous devons parfaitement comprendre ce qu'il cherche à découvrir. Toutes ces informations sont ensuite combinées pour déterminer où les capteurs doivent être placés, afin de pouvoir réellement répondre aux questions du client.

Comment cartographiez-vous le sous-sol ?

Nous partons de ce que le client possède déjà : des logs de forage, des essais de pénétration au cône, etc. Au-delà de cela, nous nous tournons vers les sources de données publiques. En Flandre, par exemple, nous utilisons la DOV, la Databank Ondergrond Vlaanderen, qui propose un modèle géologique 3D accessible publiquement du sous-sol, des niveaux des eaux souterraines et d'autres informations utiles. D'autres pays disposent de leurs propres équivalents : les services géologiques nationaux, les bases de données gouvernementales ouvertes ou les agences environnementales régionales publient souvent des jeux de données similaires. Nous recherchons toujours tout ce qui est disponible publiquement dans la zone du projet et nous superposons l'ensemble pour comprendre le sous-sol et le comportement des eaux souterraines.

Combien de temps dure généralement une évaluation préliminaire ?

Cela dépend de l'ampleur du projet, mais environ un à deux jours. Une partie concerne la collecte des données, et une autre le traitement et la synthèse de l'ensemble, généralement sous la forme d'une présentation que nous partageons aussi avec le client. Nous devons expliquer pourquoi nous voulons installer un capteur ou réaliser un forage à un endroit précis.

Quelle est la plus grande valeur ajoutée d'une évaluation préliminaire ?

Elle vous donne une image claire de l'endroit où placer le capteur. Si vous travailliez à l'aveugle et installiez le capteur à une profondeur arbitraire, vous courez un risque sérieux de vous retrouver dans la mauvaise couche géologique. Les données deviennent alors inutilisables pour le client, ce que nous voulons précisément éviter. Le principe est celui du « right first time » : vous ne voulez pas forer, installer un capteur, puis constater que cela aurait dû être fait autrement.

« Les évaluations préliminaires sont la clé du "right first time". Vous ne voulez pas forer, installer un capteur, puis réaliser que cela aurait dû être fait autrement. »

— Arthur De Veirman, Project Manager chez iFLUX

Et si un capteur de flux s'avère ne pas être le bon outil pour la tâche ?

C'est quelque chose que nous évaluons déjà durant la phase commerciale. Nous nous demandons toujours où un capteur de flux apporte une réelle valeur ajoutée, et où des méthodes conventionnelles comme les mesures du niveau des eaux souterraines donneraient en réalité de meilleurs résultats. Dans un projet récent, par exemple, nous ne pouvions pas déployer les capteurs verticaux dans certaines voies d'eau parce que l'eau de surface était trop peu profonde pour une installation correcte. Dans ces cas-là, nous réfléchissons avec le client à la manière de fournir malgré tout des données pertinentes par d'autres moyens.

Quelle est l'évaluation préliminaire la plus intéressante sur laquelle vous avez travaillé jusqu'à présent ?

Nous travaillons actuellement sur un site de décharge où des puits de monitoring ont été installés autour d'une paroi d'étanchéité en argile. Une contamination est détectée dans plusieurs de ces puits, et la question centrale est la suivante : provient-elle de l'intérieur de la décharge, ou le système de drainage attire-t-il de l'eau contaminée depuis l'extérieur ? L'évaluation préliminaire nous a déjà fourni quelques pistes, mais pas encore de réponse définitive. Nous avons pu exclure une installation défectueuse des puits, ce qui constituait une première étape importante. Les capteurs de flux devraient nous aider à déterminer la direction réelle de l'écoulement des eaux souterraines et, nous l'espérons, à résoudre l'énigme.

Réalisez-vous aussi des mesures de terrain pendant l'évaluation préliminaire ?

Oui, nous pouvons réaliser des forages manuels pour décrire le sous-sol, effectuer des mesures du niveau des eaux souterraines, des slug tests et d'autres essais pertinents si nécessaire. Lors d'un slug test, nous ajoutons de l'eau dans un puits de monitoring équipé d'un capteur de pression qui mesure toutes les demi-secondes. Vous voyez le niveau d'eau monter brusquement, puis se rétablir progressivement. À partir de cette courbe de récupération, nous pouvons déterminer la conductivité hydraulique du sous-sol, autrement dit la facilité avec laquelle l'eau s'y écoule. C'est l'un des éléments essentiels pour évaluer si un capteur de flux peut réellement mesurer quelque chose de significatif dans ce sol précis. Dans un sol sableux très perméable, comme le sable grossier de plage que nous avons rencontré à Barcelone, le niveau d'eau peut se rétablir en une à cinq minutes. Dans un sol argileux moins perméable, comme sur l'un de nos sites belges, le niveau ne s'était toujours pas rétabli après une heure, ce qui vous indique quelque chose de très différent quant à ce que l'on peut attendre d'une mesure de flux.

Quelle est votre ambition pour l'avenir de la recherche sur les eaux souterraines ?

En septembre, je commence un doctorat, et l'un des objectifs centraux est d'intégrer les mesures de flux dans les modèles d'eaux souterraines. Grâce à l'analyse statistique, nous voulons identifier où les capteurs de flux ont le plus grand impact pour réduire l'incertitude des modèles. La modélisation des eaux souterraines est parfois perçue comme un concurrent du monitoring en temps réel, mais je veux réunir les deux : le capteur de flux comme donnée d'entrée essentielle pour rendre les modèles plus précis.

Exemples tirés de l'évaluation préliminaire

Les exemples suivants illustrent comment iFLUX aborde une évaluation préliminaire en pratique.

Bruges : interaction entre les eaux souterraines et les voies d'eau urbaines

Niveaux des eaux souterraines issus des puits de monitoring existants, mis en regard des niveaux de l'eau de surface dans le réseau de canaux de la ville (source publique : Waterinfo).

Un puits suit de près le schéma de l'eau de surface ; d'autres se comportent différemment, ce qui suggère que la connexion entre eaux souterraines et eau de surface varie selon l'emplacement et la saison.

Bruges : carte interpolée des niveaux piézométriques

À partir des niveaux des eaux souterraines mesurés dans plusieurs puits, une carte d'interpolation est créée.

Les lignes de contour révèlent la direction d'écoulement prédominante et aident à identifier les emplacements qui fourniront les mesures de flux les plus informatives.

Site de décharge : profils géologiques et analyse des niveaux piézométriques

Les zones autour des puits de monitoring où une contamination a été détectée sont étudiées en détail. Les informations disponibles sur le sous-sol, y compris les logs de forage et les données sur les eaux souterraines, servent à identifier les voies de migration potentielles. Les capteurs de flux sont ensuite déployés de manière ciblée aux emplacements d'intérêt.