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G. M S 301I VILLE

ESSAI DE BILATT HYDROLOGIQUE BU BASSE!

DE L'ESCAUT

4 mars I964.V. . . . .

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D.S.G.R.è4;

BUREAU DS RECHERCHES

GEOLOGIQUES « CUTIERES

Département des servicesgéologiques régionaux

74, rue de la FédérationPARIS (15e)

Tél. s 7S3.94.OO

SERVICE GEOLOGIQUE REGIONALNORD, PAS-DE-CALAIS

20, quai des fontainettes

DOUAI (NORD)Tél. s 88-93-O5

ESSAI DE BILAN HYDROLOGIQUE DU BASSIN DE L'ESCAUT

par

G . DASSONVILLE

avec la participation de :

B.FONTENIER - J.C.ïiARIE - R.MERCIER - F „ROSSIGNOL

A . ROUMY

Paris, le 4 mars 1964

- 2 -

S 0 M M A I R

La présente étude a été suscitée par Monsieur RAIÍBAUD, Ingénieur

des mines, Secrétaire général du Comité technique de 3'eau de la zone Nord,

Elle entre dans le cadre de l'Inventaire des ressources hydrauliques du

Nord et du Pas-de-Calais.

Il s'agissait de rassembler, pour l'ensemble d'un bassin hydrogra-

phique, les données recueillies jusqu'ici fragmenta.irement et présentées

dans divers rapports partiels.

Cette étude a permis de mettre en évidence un fait important s

la dissemblance totale des limites géographiques du bassin de l'Escaut et

de celles de la nappe souterraine, et par suite, la très grande complexité

de l'étude des eaux souterraines dans cette région„

- 3 -

P L A N

Pages

INTRODUCTION 4

1 - PRESENTATION DE LA REGION ETUDIEE 5

11 - HYDROGRAPHIE 6

1 2 - METEOROLOGIE . . . 6

13 - GEOLOGIE 7

14 - SURFACE PIEZOMETRI^UE DE LA NAPPE DE LA CRAIE . . . . . . . 9

2 - ESSAI DE BILAN . . . 11

21 - ESTII-LATION DU VOLUME DES PRECIPITATIONS . . . . . 12

22 - ESTIMATION DU VOLUME DE L'EVAPCTRANSPIRATION . . . . . . . . 12

23 - ESTIMATION DU VOLUMiE DE L 'ECOULEMENT . 13

231 - VOLUÎIE DE L1 ECOULEMENT SUPIRFICIEL 13

2311 - ETÜDE DU TARISSEMENT DE LA NAPPE . . . . . . . U

231 2 - RUISSELLE/SliT . . . . 16

232 - ECOULEMENT SOUTERRAIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

233 - VOLUME DES PRELEVEMENT" PAR LES CAPTAGES . . . . . . 16

234 - CONCLUSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Remarque s "bilans des sous-bassins . 19

3 - CONCLUSIONS GENERALES . . . . . . . . . . . 25

A N N E X E S

ANNEXE I - CARTE DES ISOPACHSS DE LA CRAIEANNEXE II - CARTE DU TOIT DU TURONIEN MOYENANNEXE III- CARTE DU TOIT DE LA CRAIEANNEXE IV - CARTE DE LA SURFACE PIEZOMETRIQUE DE LA NAPPE DE LA CRAIIANNEXE V - CARTE DE LA SURFACE PIEZCMETRI^US AVEC LA POSITION DES

CAPTAGES IMPORTANTS.ANNEXE VI - COUPS GEOLOGIQUE.

- 4 -

INTRODUCTION

A la suite des travaux préliminaires d'inventaire des ressources en

eau souterraine dans la "basse vallée de l'Escaut ( 1 ), entrepris par le Comité

technique de l'eau et le Service régional du B.E.G.i'., un essai de bilan hydro-

logique intéressant une grande partie du bassin de 1'Escaut s'avérait indis-

pensable : il fallait passer des études plus ou moins ponctuelles, réalisées

ou entreprises entre Kaulde et Valenciennes, à l'étude régionale, pour tenter

d'avoir une vue d'ensemble des conditions hydrologiques intéressant le bassin

d'Escaut à l'aval de Valenciennes5 et spécialement, pour mettre en évidence les

rapports entre les eaux superficielles et les nappes souterraines.

A l'origine, l'établissement de la carte piézométrique de la nappe de

la craie pouvait sembler à lui seul suffisant pour mettre en évidence un éven-

tuel drainage de la nappe par l'Escaut.

En fait 5 il convenait d'essayer résolument, malgré des données impar-

faites, de faire un bilan. ¡lallieureusement, dans toute la région du Nord, les

différents bassins qui forment l'ensemble de la nappe de la craie sont très mal

individualisés et le problème des limites a adopter pour un tel bilan est com-

plexe. On a pris ici celles du bassin versant de l'Escaut, mais ces limites ne

concordent absolument pas avec celles de la nappe aquifère. On peut se demander

si les seules limites à peu près valables, ne seraient pas celles d'une étude

hydrologique intéressant globalement les bassins versants de l'Escaut, de la

Scarpe, de la Deûle, voire même de la Lys, étude impossible à réaliser actuelle-

ment .

(i) Des travaux de reconnaissance sont encore actuellement en cours à Fresnes.Les résultats obtenus à la suite de ces travaux, ainsi que de ceux réalisésa la fin de l'année dernière feront l'objet d'un rapport, ultérieurement,(voir rapport DSGR.63 .A.1 8) .

- 5 -

1.SSAI DE BILAN HYDROLOGIQUE

DU BASSIN DE L'ESCAUT

1 - PRESENTATION DE LA BEGION ETUDIEE

Cette étude est essentiellement fondée sur les mesures de jaugeages

effectuées par la Première Circonscripticn électrique dans le "bassin de l'Es-

caut. Far conséquent, elle intéresse toute la région drainée par l'Escaut et

ses affluents, c'est-à-dire s le Cambrésis et l'entre Sambre-Escaut, à l'ex-

ception de la vallée de la Haine dont la majeure partie se trouve en Belgique,

mais pour laquelle des données hydrogéologiques ont été néanmoins déduites.

Il s'agit par conséquent d'un vaste ensemble qu'il n'était pas possi-

ble d'étudier de façon détaillée du point de vue des eaux souterraines et pour

lequel la surface piézométrique et l'étude géologique se sont limitées aux

feuilles topographiques au 1/5O 00C de Valenciennes et de St-Amand et leurs

régions limitrophes. On remarque que la basse vallée de la Scarpe y est inté-

grée, mais, compte-tenu du substratum imperméable de cette région, on peut y

exclure a priori, un rapport direct entre les eaux superficielles et la nappe

de la craie .

Si pour le bassin versant considéré, les limites sont bien définies,

pour les eaux souterraines par contre, la notion de fuite souterraine va

prendre une importance extrême a tel point que, paradoxalement, la fermeture

occidentale du bassin versant de l'Escaut constitue une zone par laquelle

s'écoule toute la. nappe.

11 - Hydrographie

- 6 -

(1)

Le "bassin versant de l'Escaut a Condé comprend s

- le bassin versant de l'Escaut a Hordain soit .............. 720 km2

- le bassin versant de la Sensée en aval d'Àrleux3 à Bouchain 142 km2

- le bassin versant de la Selle à Noyelles 239 km2

- le bassin versant de l'Scaillon à Thiant 173 km2

- le bassin versant de la Ehonelle à Aulnoy 88 km2

- le bassin versant de la Haine à Condá 666 km2

Si on ne tient pas compte de la portion de bassin de l'ÏÏscaut en

rive gauche, comprise entre ïïordain et Condé, qui Joue un rôle négligea-

ble dans le ruissellement, la surface totale du bassin versant est de :

2030 km2.

La Première Circonscription électrique exploite une station de

jaugeages dans chacun de ces bassins a l'exception de celui de la Haine

et une station sur l'Escaut à Condé. Il est important de souligner, à la

suite de L!. Goubet, Ingénieur des Ponts et chaussées, qu'une étude des

écoulements superficiels du bassin de l'Escaut est rendue difficile par

les nombreux ouvrages de navigation construits dans cette région et qui

apportent ou emportent de l'eau dans des conditions souvent mal connues.

Toutefois, les jaugeages effectués en basses eaux sur le Vieil-Escaut

à Hordain, la Sensée à Bouchain, la Selle à Noyé Iles, l'Ecaillon à Thiant

et la Ehonelle a Aulnoy donnent des renseignements assez valables sur le

régime des cours d'eau,

1 2 - Llétéorologie

La pluviométrie calculée a partir des renseignements fournis par

la Commission météorologique départementale, pour les stations situées

dans le bassin de l'Escaut et les régions voisines (Vicq - Curgies -

(i) Voir étude n° 103 de la 1ère Circonscription électrique - Serviced'étude des débits - Novembre 1963-

- 7 -

Villers-Pol - Jolimetz - Valenciennes - Château l'Abbaye - Saint-Amand -

Lecelles - Cappelle-en-Pévèle - Abscon - Pecquencourt - Zpinoy - Solesmes)

donne les valeurs extrêmes 492 et 697 mm d'eau tombée pendant l'année 1952

et une moyenne arithmétique de 532 mm. La hauteur d'eau 5^5 m m sera rete-

nue comme hauteur moyenne pour l'ensemble de la région étudiée .(L'écart

à la normale, calculé sur la période 1921/50, à la station de Lille -

Lesquin était pour 1962 d'environ 30/£ en moins).

Des renseignements moins nombreux pour la thermométrie donnent

comme limites pour 1962 ; +8,8° et -t-3s60 (a Lille-Lesquin, l'écart à la

normale était d'environ 12$> en moins) et pour moyenne arithmétique +5?5°«

Nous retiendrons cette température^ +555° comme température moyenne pour

la région étudiée.

13 - Géologie

Le substratum crétacé de la région étudiée est constitué par la

craie, sauf s (voir carte des isopaches de la craie - Annexe i)

- a proximité de la frontière franco-belge où la craie disparait par

suite de la remontée des terrains sous-jacents,

- dans les vallées de l'Ecaillon, de la Rhonelle et de l'Aune Ile où

l'érosion fait affleurer les marnes du Turonien, voire même des ter-

rains plus anciens.

La craie est recouverte par des formations tertiaires apparte-

nant au bassin d'Orchies, sur toute la partie Wiï, et au bassin de Mons

sur la région N comprise entre l'3scaut et la frontière (voir limite

approximative sur carte - Annexe i)

II convient d'attirer ici l'attention sur quelques points :

- la nappe des sables landéniens est parfois confondue avec celle de la

craie sur le pourtour du recouvrement tertiaire, notamment dans la

région de Valenciennes et dans la région comprise entre Maulde et Condé.

- 8 -

- on peut s'attendre a de moins bonnes transmissivités par suite de

la moindre fissuration de la craie dans les zones où celle-ci est recou-

verte par des formations tertiaires, c'est-à-dire, dans le secteur

situé au S de Somain entre Aniche et Abscon d'une part, et dans celui

d'Hérin-Anzin d'autre part/ par suite, la région intermédiaire d'Ha-

ve luy-ïïélesmes-Hornaing-.3rre doit constituer une zone d'écoulement

préférentiel.

Dans la vallée de 1'Escaut, à l'aval de Valenciennes, le recou-

vrement alluvial est important. Les alluvions renferment des niveaux de

gravier à silex aquifère, Cette nappe des alluvions peut ne pas être

isolée totalement de la nappe de la craie, mais par contre l'alimenta-

tion peut procéder de circonstances particulières, recharge par les eaux

superficielles en période d'étiage de la nappe par exemple.

Pour étudier l'écoulement de la nappe aquifère de la craie, il

est indispensable de connaître la forme et les dimensions du réservoir.

La carte du toit du Turonien moyen (marnes bleues) donne l'allure struc-

turale de toute la région; les grands traits de cette structure sont

d'ailleurs conservés par la surface de la craie (voir cartes Annexe II

et Annexe III). Ce sont l'enfoncement des couches s

- d'une part vers le synclinal d'Orchies à lTTi,

- d'autre part vers le synclinal de St.Aybert a l'L, avec un pendage

d'ailleurs beaucoup plus fort, quelle que soit la direction considérée.

Une légère ride anticlinale enveloppe le bassin d'Crchies au SE,

c'est l'Cstrevent qui s'ennoie en direction de Valenciennes. Ses jalons

les plus caractéristiques sont la région de Lourches et la région com-

prise entre Denain, Hérin et la vallée de l'Escaut. On peut d'ailleurs

remarquer, sur la carte du toit de la craie, que l'Ostrevent a probable-

ment conditionné le cours de l'Escaut entre 3ouchain et Valenciennes.

Ces grands traits structuraux sont tien entendu a.fectés de

détails et 5 du point de vue des épaisseurs mouillées, il faut signaler

1'ensellement d'Hornaing dont l'importance est comparable, mais en sens

inverse à celle des "bosses" jalonnant l'Ostrevent. On peut encore re-

marquer que les directions structurales reprennent des directions hercy-

niennes s NE-SW à ETÏÏ-SE. Dans la région d'Aniche, Abscon, Somain, Hornaing,

l'épaisseur de la craie est d'ailleurs plus importante.

La carte du toit de la craie fait apparaitre en outre, bien

qu'imparfaitement, l'axe haut séparant le synclinal de St.Aybert du bassin

d'Orchies s cet axe est sensiblement parallèle a la vallée de l'Escaut

qu'il recoupe d'ailleurs^ il passe par Bruille-St-Amand, Fresnes, Onnaing,

Bstreux et prend la direction de la forêt de Mormal.

En résumé, mise a part la "cuve de St.Aybert", les directions

structurales montrent une convergence vers le bassin d'Crchies, dans la-

quelle l'Ostrevent n'y constitue qu'une perturbation accessoire s dès à

présent, on peut imaginer qu'il aura tout au plus pour rôle de ralentir

faiblement l'écoulement général vers le bassin d'Orchies,,

14 - Surface piézométrique de la nappe de la craie (voir carte Annexe IV)

La surface piézométrique montre un écoulement convergent vers

le bassin d'Orchies, alors que le synclinal de St.Aybert qui est pourtant

un trait structural très net pour la région étudiée n'implique apparemment

pas ce phénomène; en fait, il est possible qu'un déplacement de la con-

vergence existe simplement dans ce secteur, pour une cause artificielle,

vers la station de pompage de Vicq.

Cette disposition est telle qu'il n'y a pas de drainage de la

nappe par l'Escaut, alors qu'un tel drainage est très net pour le bassin

versant de la Selle.

- 10 -

La surface piézométrique montre un certain nombre de déformations !

- d'une part, probablement dues aux pompages s région de Vicq, Valenciennes,

région de Somain-Hornaing,

- d'autre part, pompages + action de seuil de l'Ostrevent s région de

Bouchain, Lourches, Denain.

La zone haute située entre Denain ot Valenciennes est donc, par

conséquent, en partie artificielle, mais aussi probablement influencée par

le recouvrement tertiaire et la confusion des nappes de la craie et du

Tertiaire., ce phénomène serait d'ailleurs à l'origine des zones hautes

de la région de ïlaulde et de celle de x<"iers (Belgique). Par contre, la

zone haute de la forêt de St.Amand serait due à une alimentation per

ascensum du type St .Amand-thermal.

Toutes ces déformations déterminent des axes d'écoulement préfé-

rentiel quoique cette notion ne soit x5as encore vérifiée ici. Ce sont les

axes s

- "iarquette-en-Ostrevent, Aniche, Pecquencourt (déjà reconnu lors

de l'étude de la Sensée)

- Bouchain - Lourches

- Haspres - Douchy (vallée de la Selle)

- Thiant - Haveluy - Centrale d'Hornaing

- Aubry - Forêt de Vicoigne

- Vallée de l'Escaut vers Vicq

- zones marginales du Hainaut

- Callenelle (Belgique) - Flines-les-Ilortagne

- région de Lecelles - lîillonfosse

Bien entendu, tous ces axes n'ont pas la même importance i

l'écoulement vers le bassin d'Orchies est selon toute vraisemblance peu

important sur le pourtour IJ-NIJ. La nappe est limitée au N par l'isopache

- 11 -

zéro de la craie. Toutefois, on sait qu'au-delà de cette courbe la cou-

verture tertiaire n'est pas toujours imperméable et il peut y avoir, du

N vers le S, alimentation de la craie par la seule nappe aquifère des

sables tertiaires 5 mais de toute façon, cette alimentation est réduite

par la faible surface d'affleurement de ces sables. De même, les arrivées

possibles en provenance du Hainaut sont également faibles à cause de la ré-

duction de la surface d'alimentation de la craie par la couverture impor-

tante de formations imperméables. Les écoulements importants s'effectuent

au S-Sm, et l'alimentation procède surtout de tout le bassin versant du

Ht-Escaut et de celui de la Sensée. Finalement, les axes d'écoulement in-

téressant sont ceux qui convergent vers Pecquencourt et mis en évidence

dans une étude précédente, avec en plus peut-être ceux de la Selle et de

l'Ecaillon.

2 - ESSAI DE BILAN

Comme nous venons de le voir ci-dessus, il n'existe pas de bassin

hydrologique souterrain aux frontières étanches. Par conséquent, deux termes

inconnus doivent apparaitre dans notre bilan s

x = apports souterrains

y = sorties d'eau souterraines

En assimilant 1'évapotranspiration au déficit d'écoulement,et en dé-

composant l'écoulement, l'équation du bilan (exprimée en volume par exemple)

s'écrira s x + P = E v + E m + R + C + y

avec P = volume des précipitations

S " de 1'évapotranspiration

E " des émergences de la nappe

R = " du ruissellement des cours d'eau

C = " des prélèvements à la nappe par captages.

- 12 -

On peut remarquer que :

(E + ït) = volume de l'écoulement superficiel

(C + y -(x))= volume de l'écoulement souterrain

21 - Estimation du volume des précipitations

Rapportée à la surface considérée, la hauteur des précipitations

correspond à un volume de :

0,565 m x 2.O3O.1O6 -•: II47.IO6 m3

22 - Estimation du volume de 1'évapotranspiration

Dans l'étude de la vallée de la Sensée, nous avons pu remarquer que les

valeurs calculées par la méthode de Turc correspondaient assez bien aux

mesures faites au "bac d'evaporation (i). Comme nous ne disposons pas de

mesures d'evaporation faites dans la vallée de l'Escaut, nous adopterons

la hauteur d'evaporation fournie par le calcul, avec les moyennes météo-

rologiques précédentes, soit 361 rnm (environ 6yfc des précipitations),

ce qui correspond à un volume annuel probable de :

0,361 x 2030.106 = 732,8.106 m3

Nous assimilerons 5 faute de mieux, ce volume de l'évapotranspiration

au volume du déficit d'écoulement.

(i) Formule de Turc employée donnant 1'évapotranspiration réelle :

P2\;0'9 +(300 + 25 T + 0,05 T3)2

Vavec P = hauteur des précipitations et T = température moyenne durantla période considérée. Pour l'année 1962, 1'evaporation mesurée àPaillencourt fut de 386 mm, c'est-à-dire 69% des précipitations. Par lecalcul avec la formule de Turc, avec s

P = 559 3 "1 m m - (hauteur d'eau tombée pendant l'année 1962 àPaillencourt)

T = +8,8° (température moyenne de 1962 à Epinoy, c'est-à-dire a 10 km environ).

on trouve 396 mm, c'est-à-dire 70% des précipitations.

- 13 -

23 - Estimation du volume de l'écoulement

Le volume de l'écoulement théorique est de

1147.1O6 - 732,8.106 414,2.10 m3

231 - Volume de l'écoulement superficiel

Les mesures de jaugeages effectuées au cours de l'année 1962

seront seules retenues dans ce paragraphe des eaux superficielles,

parce que (tableau 1 page 6 de la note de ¡I. Goubet), c'est la seule

année où les mesures sont complètes pour les stations de Noyelles et

de Thiant.

Tableau des mesures de jaugeages effectuées en 1962 par la Circonscription

électrique.

(1962)

ZSCAUT aHordain

SEWSSL aBouchain

SSLLE

5CAILLON

ESCAUT àCondé

J

3,49

2,9

2,41

1,44

26,6

P1

4,09

3,5

33,4

T. If

4,06

3,2

2,73

1,88

23,1

A

4,47

3,2

3,06

3,00

28,8

J

3,62

0,56

2,91

1,29

¡14,6

J

4,13

0,85

2,53

1,08

13,7

a.

4,03

0,47

2,06

0,96

12,2

S

3,33

0,56

2,12

0,88

11,1

0

3,41

1,0

2,12

0,76

12,3

N

3,69

0,60

1,98

1,00

13

D

Pour l'Zscaut à Condé, nous prendrons la moyenne arithmétique des

débits mesurés soit en volume environ 595,4»10 m3 pour 1962.

Une partie du volume provient du tarissement de la nappe. L'autre

partie correspond au ruissellement„

"V

- 14 -

2311 - Etude du tarissement de la nappe

Pour cela, nous admettrons que le tarissement de la nappe

est une fonction exponentielle décroissante du temps, de la forme :

0,t = Q,o e et que, pour simplifier le

tue sur la période de Juin a Septembre.

= Q,o e et que, pour simplifier le problème, ce tarissement s'effec-

ESCAUT a HORDAIN

En reportant les débits mesurés à Hordain sur diagramme semi-

logarithmique, on peut déterminer un coefficient de tarissement s

a = 9Î4.1O jours

Par suite, l'équation de tarissement du bassin du Haut-Escaut

s'écrirait : , -9,4.10

Par intégration de l'équation de tarissement, on détermine la

capacité d'emmagasinement efficace, c'est-a-dire le volume de la varia-

tion des réserves de la nappe (1) pendant la période de temps donnée :

ftfV = i <¿t.dt

J ti

avec tf ; instant où prend fin le tarissement de la nappe dans le cycle

annuel (septembre)

ti i instant où commence le tarissement (juin)

Pour le bassin du Haut-IDscaut, ce volume serait : V = 26,6.10 m3

(et V = 33,2.106 m3)

SELLS à NOYELLES

a = 5,8.1O~3

_ ( - p J\Ç~->

Equation de tarissement : '̂t = 2,91 e

Volume de la variation des réserves en 1952 (ou volume d'exhaure

de la nappe - ou volume des émergences)

(1) Dans la littérature, on donne la possibilité de calculer le volumedu stock d'eau souterraine du bassin en adoptant d'autres limitesd'intégration soit V = /"'̂ t.clt

- 15 -

V = 11,6.10 rn3 (et V1 = 43,3.10 )

ECAILLOU à THIANT

,-3a = 5,6.10

Equation de tarissement : Q = 1,29 e-5,6.10-3 t

Volume de la variation des réserves en 1962

V = 5,9-106 m3 (et V = 19, 9.1C6 )

ESCAUT à CONDE

a = 7,4.10-3

Equation de tarissement : Q,t = 14,6 e

Volume de la variation des réserves en 1962

V = 20,7.10 m3 (1,8$ des précipitations P)

(et V = 170,3.106 )

-3 t

Remarques : 1/ Si on fait la somme des volumes des émergences dessous-

bassins s rHaut-Sscaut 26,6.10 m3

Sensée 0 (voir page 19)

Selle 11,6.

3caillon 5,9

Rhone Ile 14 (?) (voir page 21 )

Total 58.10 m3 environ

et que l'on en déduit nos $3f. précédents d1evaporation, on retrouve un

volume (21,5.10 1113) dont l'ordre de grandeur est voisin de celui du

volume de l'exhaure à Conds (20,7.10 m3). Ce n'est là peut-être qu'une

coïncidence fortuite, liais, dans le cas contraire, on peut imaginer que

la part du volume des émergences se ré-infiltrant dans la nappe est fai-

ble, voire inexistante.

- 16 -

2/ Si l'on fait < V pour les sous-bassins :

Haut-Escaut 33,2.10 m3

Sensée 16,6 (voir page 19)

Selle 43,3

Scaillon 19,9

Total ...113.10 rn3

et qu'on compare cette somme a V de l'Escaut a Condé, la différence :

170,3*10 - 113 • 10 = 57 j 3•10 correspondant a la somme des volumes des

réserves du "bassin de la Rhonelle et du bassin de la Haine n'est pas ab-

surde .

2312 - Ruissellement

Le volume des émergences de la nappe, pour tout le bassin

été

ment propre :

de l'Escaut, étant ainsi évalué à 20,7*10 m3/an, on déduit le ruisselle-

595,4.106 - 2O?7.1O6 = 574,7.106

(soit 50% de P; on peut constater dès à présent au vu de ces coefficients :

6yfo pour le déficit d'écoulement et 51,8$ pour l'écoulement superficiels

que les réserves de la nappe ont été entamées en 1962).

232 - Ecoulement souterrain

Connaissant pour le bassin de l'Escaut, l'écoulement superficiel

(§ 231) on peut déduire du volume de l'écoulement (§ 23) le volume de

l'écoulement souterrain théorique s

.106 - 595,4.106 = -181S2.1O6 m3

(soit -15% de p)

233 - Volume des prélèvements par les captages

Nous avons tenté d'évaluer le volume des prélèvements pour tout

le bassin de l'Escaut, et les régions immédiatement voisines à l'W. En

mettant les choses au mieux, on arrive à un total de 80 millions de m3/an

- 17 -

(soit environ 220.00C m3/¿.)

Un rejet important de ce volume parvient à l'Escaut : on peut

l'estimer grossièrement à 50 millions de m3, volume inclus dans celui

de 574ST.1O6 m3 (} 2312).

234 - Conclusion

Le fait important à souligner dans cet essai de bilan, même

si les hypothèses simplificatrices et les calculs sont erronés, est que

l'écoulement souterrain théorique est négatif pour 1962. Autrement dit

les réserves de la nappe ont été entamées (i). En reprenant notre equa-

tion globale du bilan (§ 2), on peut chiffrer ce déficit s

x + 1147.106 = 733.106 + 21.106 + 575.IC6 + (8O-5O).106 + y

x - y = 212.106 m3

ou encore y - x = -212.10° m3 (2)

II est au moins égbl a 212 millions de m3 .

Il est clair que plusieurs études doivent être poursuivies avant

de discuter sérieusement d'un tel bilan et d'envisager des mesures à

prendre. Il importe tout d'abord d'établir l'allure de la surface piézo-

métrique sous le bassin d'Orchies et dans la vallée de la Deûle, et par

(1) 3t même, si on compare les chiffres : -I80 millions de m3 pour l'é-coulement souterrain (§ 232) et 170 millions de m3 pour le volumedu stock du bassin de l'3scaux a Condé (§ 2311 ) s ces réserves ont ététhéoriquement épuisées, mais on sait, étant donné les interdépendancesprobables des bassins souterrains de l'IDscaut et de la Somme par ex-emple, que l'on n'a pas affaire à un réservoir qui se vide, mais aucontraire à un réservoir réalimenté. Inversement, il réalimente à sontour, et d'une quantité au moins égale théoriquement a 180 millionsde m35 qui trouve son exhaure probablement dans le bassin de la Deûlea l'aval de Douai. Ce n'est pas tant la notion de réservoir qu'ilfaut considérer, mais la notion de "conduite" d'écoulement (une "con-duite" aux dimensions inhabituelles'.).

(2) - 212.10°^ (-180) + I- (8O-5O)!

I i -(§ 232) (§ 233)

- 18 -

ailleurs, l'ordre de grandeur des prélèvements dans le bassin de la Deûle.

On peut, dès à présent émettre deux hypothèses de travail s

- les courbes isopièzes se ferment sous le bassin d'Orchies, et par suite

les 18O millions de m3 dont il est question au § 232 sont prélevés dans

la région Douai-Seclin/

- au contraire 5 il n'existe pas de zone de gradient piézométrique nul sous

le bassin d'Orchies, et la Marque, voire la Deûle, drainent la nappe. Dans

ce cas, il convient de déterminer le volume d'eau de nappe passant en écou-

lement superficiel.

Ces études vont nécessiter un certain délai. En outre, ces résultats

acquis, il faudra reprendre l'étude du bilan de façon à le préciser. Comme

on ne peut envisager à brève échéance l'établissement d'un véritable bilan

apports-prélèvements (c'est-à-dire connaitre x ou y), la détermination des

réserves réelles de la nappe et leur mode de reconstitution dans une région

donnée du vaste ensemble Escaut-Scarpe-Deûle, force en est de proposer, dès

à présent, une réduction du volume du trop-plein de la nappe qui se déverse

dans le réseau superficiel. C'est d'ailleurs peut-être la seule solution du

problème et la conclusion qui apparaîtrait a la suite des études futures en-

visagées ci-dessus. Nous insistons tout particulièrement sur ce fait : la

seule quantité d'eau encore disponible n'est peut-être que celle provenant

de la réduction du drainage de la nappe dans les sous-bassins de l'Escaut.

En prenant seulement 50% du volume des émergences de la nappe en20.10 x 50

1962, le débit journalier correspondant est de ' ̂ — •: = 27.400 m3.

Or, l'année 1962 était déficitaire, et ce volume journalier serait une li-

mite inférieure .¡ pour une pluviométrie moyenne (c'est-à-dire supérieure de

30% à celle de 1962) le débit journalier correspondant serait de 35«620 m3 •

"Bien entendu, ceci ne peut être envisagé qu'en fonction des besoins

de la navigation. On peut tenter une grossière évaluation de ces besoins.

Le rapport du Service hydrologique des Ponts et chaussées à Lille, en date

du 9.1 .1963? sur les besoins en eau de la navigation sur le canal de la

Sensée, donne les consommations suivantes prévues à la saturation en 1973 s

- 19 -

- débits extrêmes 4,26 à 7,27 m3/s

- débit probable 5? 26 m 3/s

(la prévision de saturation étant une valeur maximum).

Pour l'Escaut, nous ignorons quels sont les débits prévus dans

les mêmes conditions, et nous allons majorer arbitrairement de 20% la

valeur du débit probable précédent . il vient 6,3 m3/s.

Les débits mesurés à Condé (d'après la note de M. Goubet) varient :

- en période de crue entre 9s 4 ©"t 33?4 ni3/s

- en période d'etiage entre 5?5 e^ 18,5 m3/s

On peut donc constater; à la lecture de ces seules données, qu'en

période d'etiage, il pourra ne pas y avoir d'excédent, mais en période

de crue, c'est le contraire qui se produira et il pourra y avoir même un

véritable gaspillage.

Sn réduisant seulement de 27 400 m3/jour l'exhaure de la nappe

soit 0,31 m3/s, le débit minimum d'etiage 5?5O - 0,31 = 5?19 m3/s serait

encore peut-être suffisant à la navigation. Il est clair que, mis à part

ce cas extrême, on a la possibilité d'accroitre cette réduction de l'er-

haure. Bien entendu, la question reste à étudier de près avec le Service

des Voies navigables.

Remarque : Bilans des sous-bassins et ruissellement dans le bassin de la

Haine.

SENSES à BOUCHAIN

Volume des précipitations ....0,565 x 142.10 .... 80,2.10 m3

Volume de 1'évapotranspiration 0,361 x 142.10 .... 51)2.10 m3 (63$)

Volume de l'écoulement 29*10 m3

- 20 -

Volume de l'écoulement superficiel (en prenant 1,68 mß/s ,-de moyenne arithmétique pour 1962 à Bouchain) 52,9«10

Exhaure de la nappe (1) 0

Euissellement ... 52,9.10°

Volume de l'écoulement souterrain -23,9*10

3SCAUT à HORDAPT

b

Volume des précipitations 0,565 x 720.10" 406,8.10

Volume de 1 ' évapotranspiration 0,361 x 720.10 260.10

Volume de l'écoulement 1 46,8.10

Volume de l'écoulement superficiel (en prenant 3? 82 m3/s ,-de moyenne arithmétique pour 1962 à Hordain) 120,4-10

Exhaure de la nappe 26,6.10 (

Ruissellement 93s8.1O6 (23$)

Volume de l'écoulement souterrain 26,4*10 ( 6$)

SELLS

Volume des précipitations 0,565 x 239.10 135.10

Volume de 1'évapotranspiration 0,361 x 239.10 86,2.10

Volume de l'écoulement 48,8.10

Exhaure de la nappe 11,6.10 (8$)

Ruissellement 65.10 (48/0)

Volume de l'écoulement souterrain -27,8.10 (-19$)

ECAILLOIJ

Volume des précipitations 0,565 x 173.10 97,7.10

Volume de 1'évapotranspiration 0,361 x 173=10 62,4*10

Volume de l'écoulement 35s3 »10

(1) a = 2,9.1O~3 3t = O,56.e~2'9*10 V = 0

V = 16,4.1O6

Tout ceci est assez sujet à caution, mais il faut noter que 7?3 km2c'est-à-dire à peu près 1/2O de la surface sont occupés par les marais.

- 21 -

Volume de l'écoulement superficiel (en prenant la moyennearithmétique des débits mesurés en 1962 à Thiant ; 1,36 m3/s)

» 42,8.106 m3

Exhaure de la nappe 5 s 9 • 10 n*3

Ruissellement 36 ,9 .10° m3

Volume de l'écoulement souterrain -7>5«1O m3

RHOITELLE

f> fi

Volume des précipitations 0,565 x 88,10 49>7•10 m3

Volume de l'évajjotranspiration 0,361 x 88.10 ...31»7.10 m3

Volume de l'écoulement 18,10 m3Volume de l'écoulement superficiel (en prenant faute demesures en Î962, 4$ du débit a Condé - cf .note M.Goubet¿-p.8. soit 0,75 m3/s) 23,6.10 m3Volume de l'écoulement souterrain —5» 6.10 m3

( 6$ )

(37$)

(-7$)

HESOME

¡ Ruissellementii Exhaure

1 Ecoulement sou-1 terrain

Ht-Sscaut(720 km2)

23$

6

6$

Sensée(142 km2)

65$

0

-28

Selle(239 km2)

48$

8

-19$

Ecaillon(173 km2)

37$

6

-7

FJhonelle(88 km2)

11847%129

-11

Escaut(2O3O km2)i

50$ |

1,8$

-15$

Si on compare le rapport des pourcentages de ruissellement par la surface

du bassin pour la Selle et l'Ecaillon, on trouve 0,20 et 0,21 .Pour 88 km2

de surface, le coefficient de ruissellement serait de 18$ et par suite,

29$ pour l'exhaure.

- 22 -

BASSIN NON CONTROLE (HAUTS + HOGNEAU) à CONDE

Hypothèses simplificatrices

On admet que les conditions géologiques sont sensiblement les

mêmes pour les bassins versants de la Sensée à Bouchain, l'Escaut à Hor-

dain, la Selle à Noyelles, l'Ecaillon à Thiant et la Ehonelle : le subs-

tratum est à peu près partout constitué par la craie recouverte de limons.

On va considérer le ruissellement des bassins partiels, puis du bassin de

l'Escaut et déduire le ruissellement dans le bassin de la Haine.

Par le calcul on obtient, pour le ruissellement, un volume de

m3 (soit

précipitations).

316.10 m3 (soit 84îfc de P si on conserve la valeur précédente pour les

De la même façon, pour l'exhaure, il vient -33,8.10 m3 (-9% de P)

Ceci donnerait donc pour l'écoulement superficiel théorique un volume

de 282,2.106 m3 (ou encore 75$ de P).

Pour l'écoulement souterrain, toujours d'après le calcul :

.10 m3 (-36/0 de P). On vérifie que

pondant au volume de l'écoulement (§ 23).

- 135,4.1O6 m3 (-36/0 de P). On vérifie que 75 + (-36) ,?& 37% de P corres-

En conservant les données météorologiques précédentes, on arrive

à des résultats erronés :

- déficit d'écoulement 237.10

- écoulement (282,2 + (-135,4) 146,8.1O6

383,8.10 m3

Or, le volume des précipitations serait de s

0,565 x 666.106 = 376,3.106 m3

Un réajustement parait donc nécessaire avec des données météoro-

logiques plus proches de la réalité, bien que l'erreur soit ici de 0,2$>.

INTERPRETATION

On arrive donc pour le ruissellement à un coefficient plus élevé

pour le bassin de la Haine. Ceci peut s'expliquer par le fait que la ma-

jeure partie du bassin versant est recouverte par des formations tertiaires

imperméables. Apparemment, il y aurait un déficit en eau souterraine dans

la région, qui serait compensé, d'une part par une recharge de la nappe

à partir des eaux superficielles, d'autre part par un appel à partir des

régions voisines comme par exemple peut-être le bassin de St-Aybert (cette

idée rejoindrait celle émise lors de l'étude de la surface piézométrique

à propos du déplacement de la convergence vers la station de Vicq).

Toutefois, on peut tenter la comparaison suivante pour l'écoule-

ment superficiel :

- en prenant les 31% d-u débit de l'Escaut à Condé, de la note de M.Goubet

(p.8), pour les apports du bassin de la Haine, et la moyenne arithmétique

des débits de l'Escaut à Condé en 1962, on en arrive à un débit de 5s85

m3/s pour le bassin versant de la Haine 5

- avec un coefficient de ruissellement propre de 40%s pour une pluviométrie

de TOO mm, on trouve un débit de 5 s91 m3/s. (700 mm s valeur arbitraire

supérieure aux 5^5 m m adoptas dans cette étude, donnée comme hauteur

moyenne annuelle do la pluviométrie à Mons).

Par conséquent, un ordre de grandeur de 40% pour le ruissellement

ne doit pas être par trop éloigné de la réalité s on peut même probable-

ment le considérer comme limite inférieure.

En conclusion, il y a lieu d'exclure tout apport éventuel d'eau

souterraine en provenance du Hainaut dans la région qui nous intéresse.

- 24 -

TABLEAU RECAPITULATIF

DES PRINCIPALES DONNEES HYDROLOGIQUES

I Surface desi bassins (s)

i Coefficient de¡ tarissement (a)

j Coefficient dej ruissellement

i

! ïï!* Coefficient d1

i exhaure (Ex)

¡ Ex! s' Ecoulementj souterrain

! Bi S

Ht-Escaut

720 km2

O , 9 . 1 O ~ 3

23/o de P

3,1.1O~2/o

6/0

8.10"3/o

6/0

8.1O~3/o

Sensée '(bassin E)

142 km2

2,9.1O~3

65,2

45,7 .1O" 2

0

-28 /0

-0,1*

Selle

239 km2

5,8.1O" 3

48,3

20.10

8/0

33.10"3^

-19 /0

- 0 , 7 / 0

Ecaillon

173 km2

5,6.1O~3

37,2

_221.3.10

6/0

0 34-1O"3

-If

-0 ,4 /0

RhoneIle

88 km2

18

20,4.10"2

29/0

! 329.1o"3

— 1 1^

- 0 , 1 2 / 0

Haine

666 km2

(40)

i

Escaut à jCondé ¡

1

2030 km2 j1

1

7 , 4 . 1 O " 3 i

50 i

2,4.10"2 ¡

1 , 8 / o ¡

0,8.10~3 !

- 1 5 / 0 I

-7,3.1o"3 ¡

P = hauteur des précipitations en 1962,

H Y

En considérant les indices d'exhaure (•«—) on peut constater,

si l'on exclut le bassin de la Rhonelle où l'écoulement est probablement

du type hypodermique, que la Selle et l'Ecaillon jouent un rôle beaucoup

plus important que le bassin du Haut-Escaut dans ce phénomène. La réduc-

tion des émergences doit s'opérer dans ces deux bassins. Bien entendu, il

serait extrêmement intéressant de pouvoir y étudier convenablement le

tarissement de la nappe et aussi, y déterminer des valeurs de la trans-

missivité et de la porosité efficace.

Les indices d'écoulement souterrain( _ ) , pris en valeur absolue,

- faible pour le Haut-Escaut

- importants pour la Sensée, la Rhonelle, la Selle et l'Ecaillon.

Il ne serait pas surprenant en effet de trouver des valeurs de la trans-

missivité plus faibles dans le Haut-Escaut (région de plateau = magasin)

que dans les autres sous-bassins.

3 - CONCLUSIONS GENERALES

Le bilan dont nous venons de présenter un essai pour 1962 est

difficile à réaliser :

- le régime des eaux superficielles est mal connu et difficile à juger

en raison de sa complexité et surtout des travaux d'aménagement qui

ont été réalisés : une voie navigable garnie d'écluses est beaucoup

plus difficile à jauger qu'une rivière à cours libre\

- l'écoulement de la nappe souterraine a une allure totalement différente

de l'écoulement des eaux de surface. Il est de ce fait impossible de

superposer aux bassins hydrographiques des bassins versants souterrains

et par suite, d'effectuer des bilans homogènes^

- l'année 1962, seule année pour laquelle des facteurs hydrologiques

sont connus de façon relativement complète, a été assez exceptionnelle

et le bilan qui en découle est de ce fait lui aussi exceptionnel.

- 26 -

Pour ces raisons, le bilan présenté n'a qu'une valeur relative,

mais il est néanmoins probable que l'année 1962 correspond à un déficit

d'au moins 200 millions de m3,(soit 98 mm de hauteur d'eau pour la sur-

face du bassin considéré dans cette étude). Pour une année de pluviomé-

trie normale, il serait à peu près équilibré (1).

Il est donc nécessaire de faire en sorte que ce bilan soit repris

sur des données hydrologiques plus précises. Et, il est possible que l'é-

tude présentée conduise à élargir de façon très importante l'inventaire s

peut-être faudra-t-il considérer, non plus seulement Escaut, Sensée, Scarpe,

mais aussi Deûle et peut-être Lys. Ce serait là une tentative vers un

accord avec les phénomènes naturels, car on oublie trop généralement, é-

tant donné que la plupart de ses affluents rejoignent l'Escaut en Belgique,

quel est le véritable bassin de l'Escaut.

Toutefois, on peut dire qu'un certain volume d'eau pourrait être

prélevé dans la nappe (bassins du Haut-Escaut, de la Sensée et de la Selle)

mais que cette action aurait pour but de tarir les émergences naturelles

de la nappe qui contribuent a l'alimentation des voies navigables. Ce stade

pourrait même être dépassé et l'on pourrait entrevoir d'exploiter la nappe

au-delà du débit naturel des émergences, la nappe jouant dans ce cas un

rôle de volant : le débit prélevé au-delà du volume normal des émergences

devant être compensé par une recharge de la nappe en période de crue des

eaux superficielles.

Tout cela revient à dire que tout volume prélevé dans la nappe

le sera finalement aux dépens des eaux superficielles. Nous reviendrions

(1) à noter que pour 1963» le déficit persiste et s'accuse (à titre docu-mentaire, pluviométrie a la station d'Epinoy s

1958 789 mm1959 461 mm1960 705 mm1961 738 mm1962 629 mm1963 626,5 mm )

- 27 -

ainsi aux mêmes conclusions que celles que nous avons présentées pour

l'étude du bassin de la Sensée, c'est-à-dire que les voies navigables

ayant besoin en période d'étiage de la totalité du volume disponible

dans les cours d'eau, nous pourrions admettre ces nouveaux prélèvements

à condition que des barrages de régularisation soient effectués sur la

partie haute des cours d'eau et notamment sur le Haut-Escaut.

G.DASSCNVILLE, Ingénieur au B.R,G.M.