Le développement de l’O-ZNS sur une parcelle agricole de 2400 m2 rentre dans sa phase finale avec le creusement du puits central (4 m de diamètre et 20 m de profondeur). Le dispositif scientifique intègre 8 forages de 20 à 25 m de profondeur dont 3 sont déjà équipés en fibre optique pour permettre des mesures de température, des signaux acoustiques et des micromouvements au sein de la ZNS. Un piézomètre équipé en sonde multi-paramètres permet de suivre l’évolution du niveau de la nappe ainsi que la qualité de l’eau notamment vis-à-vis de plusieurs paramètres (pH, Eh, conductivité, température, O2 dissous, nitrates). Des prélèvements d’eau de la nappe sont également réalisés à intervalles réguliers et des screenings sont menés au laboratoire de l’ISTO pour identifier les principaux polluants retrouvés dans la nappe de Beauce au droit du site O-ZNS (polluants agricoles – pesticide, nitrates-, micropolluants, polluants émergents, etc.). Afin de maitriser la dynamique des fluides et les temps de transferts depuis la surface du sol jusqu’à la nappe de Beauce, des campagnes de prélèvements d’eau intègrent également le suivi des traceurs CFC et SF6 qui ont déjà permis d’estimer, en première approximation et en recoupant avec des données obtenues à partir d’analyses sur échantillons menées au laboratoire, un temps de résidence d’environ 30 ans. Par ailleurs, deux sondes de mesures de la pression absolu et barométrique ont été installées dans ce même piézomètre afin d’estimer la vitesse des écoulements et évaluer la perméabilité des formations grâce aux effets des marées terrestres.
Image 1 – Réalisation des travaux de creusement du puits O-ZNS à l’aide d’une pelle mécanique hydraulique (0-7 m de profondeur)
Le creusement du puits d’accès en ZNS a démarré le 31/05/2021. Celui-ci est réalisé par passe de 1.30 m environ suivi d’une mise en place d’un soutènement provisoire en bois. Un programme scientifique accompagne les travaux de creusement. Le premier volet de ce programme est constitué d’un échantillonnage précis pour chaque passe creusée aux différentes profondeurs avec des conditionnements spécifiquement mis en œuvre pour (i) une conservation d’une quantité représentative des matériaux excavés, représentant 2 à 3 m3 échantillonnés en sacs ; (ii) des mesures de teneurs en eau réalisées sur une sélection d‘échantillons représentatif de chaque passe ; (iii) la conservation sous vide d’une sélection d‘échantillons représentatif de chaque passe pour analyses chimiques à réaliser a posteriori au laboratoire ; (iv) la sélection d’échantillons jugés remarquables présentant des phénomènes géologiques clefs/rares/spécifiques. Le second volet du programme scientifique d’accompagnement des travaux de creusement du puits concerne les mesures réalisées dans le puits après chaque passe, pendant la période entre le creusement de la passe et l’installation du parement provisoire (paroi encore nue). Ainsi, la paroi du puits (avec un diamètre de creusement de 6 m) est numérisée de façon précise par photogrammétrie. Des mesures LIDAR à l’aide d’une caméra thermique sont également réalisées. Cette géologie numérique constituera la mémoire du puits pour la construction des futures modèles hydrogéologiques et jumeaux numériques nécessaires à l’exploitation scientifique de l’ouvrage et l’orientation des endroits stratégiques pour l’installation des capteurs (réalisation de forages latéraux et obliques, installation des outils de monitoring, etc.).
Image 2 – Echantillonnage des matériaux excavés depuis le puits O-ZNS à l’aide de la pelle hydraulique (0-7 m de profondeur)
Le puits central de l’O-ZNS offre une chance unique pour observer la structuration complexe de la zone vadose ainsi que sa dynamique durant plusieurs décennies. Ainsi, grâce aux observations directes et hautement résolues lors de la construction du puits nous chercherons à construire un jumeau numérique du site de l’OZNS. Pour cela, trois niveaux de mesures sont réalisés : (i) des observations millimétriques à centimétriques son réalisées en laboratoire sur les carottes issues des forages (numérisation et réplique 3D des objets géologiques) ; (ii) chaque passe de creusement est numérisée dans son ensemble en 3D (scan LIDAR & photogrammétrie) ; (iii) les premiers 50cm des parois sont scannés en profondeur pour détecter les cavités ou fissures dans le massif (géoradar, caméra thermique). Cet ensemble de données spatialisée permettra la construction de l’architecture numérique de l’ouvrage afin de conserver la mémoire géologique et structurale du site nécessaire aux futures modélisations hydrogéologiques et couplages aboutissant à des modèles de transport réactif multiphasique.
Un programme d’imagerie géophysique multi-méthodes a été mis en œuvre sur le site O-ZNS grâce à plusieurs campagnes de terrain depuis plus de 3 ans avec une myriade de techniques sensibles à la structure géologique spécifique des réservoirs carbonatés en début de karstification et aux processus de transport de fluides et de chaleur. Ces techniques ont été déployées en surface et en forages. Ces méthodes devraient aider à estimer la variation temporelle et la répartition spatiale des teneurs en eau afin de mettre en évidence le mouvement de l’eau dans le réseau de pores et fractures. Des expérimentations de laboratoire sur échantillons de roches complèteront ces informations pour estimer les paramètres hydriques. Ces méthodes comprennent la tomographie par résistivité électrique, le géoradar, le potentiel spontané, la gravimétrie, le sondage par résonance magnétique et les techniques sismiques. Les campagnes se poursuivront avec la mise en œuvre de mesures radar dans le puits afin de caractériser les fractures et structures karstiques autour du puits à partir d’une profondeur de 7 m qui correspond au toit de la « roche dure ». L’imagerie de résonnance magnétique se poursuit en surface tandis que l’équipe scientifique O-ZNS envisage également de lancer quelques campagnes de sismiques pendant les travaux de creusement.
Image 3 – Photogrammétrie et numérisation des parois du puits O-ZNS (0-7 m de profondeur)
