Dans sa phase finale, l’observatoire O-ZNS sera composé d’un puits central (4 m et une profondeur d’environ 20 m) entouré de 13 à 15 forages positionnés à des distances soigneusement choisies pour permettre la mise en œuvre de techniques d’imagerie géophysique, des suivis de la répartition et de l’évolution des fluides, du niveau piézométrique, etc. D’autres équipements (un ou 2 lysimètres, 2 fosses pédologiques, etc.) seront installés dans la parcelle agricole du site O-ZNS couvrant une superficie de 2400 m2 (Figure 1).
Figure 1 – Vue d’ensemble de l’Observatoire O-ZNS avec le positionnement du puits central et des forages satellites environnant.
Le développement de l’Observatoire O-ZNS a consisté en plusieurs études d’investigations géotechniques et de reconnaissance de la structure géologique la Zone Non Saturée, démarrées en 2017, grâce à la réalisation de plusieurs sondages carottés ainsi qu’un forage pressiométrique de profondeur de 25 m. Trois forages carottés de 20 m environ ont déjà été réalisés au printemps 2017.
Une nouvelle campagne de réalisation de 5 nouveaux sondages carottés a démarré fin février 2020 (avant le confinement) et touche à sa fin. Cette campagne vise notamment à étendre la profondeur d’investigation à environ 25 m pour atteindre la Molasse du Gâtinais, formation d’un à deux mètres de profondeur qui joue le rôle d’interface semi-perméable délimitant la frontière entre la nappe des Calcaires du Pithiviers et celle des Calcaires d’Etampes.
Entre les 2 activités de foration, plusieurs campagnes de mesures géophysiques de surface et en forage (électrique, sismique, radar, RMP), diagraphies gamma-ray, gamma-gamma, neutron) ont été réalisées. En parallèle, plusieurs essais en laboratoire (détermination des caractéristiques physiques, mécaniques et hydriques des échantillons) ont été effectués depuis le printemps 2017. Ces travaux de recherche ont démontré que la colonne de la ZNS est fortement hétérogène, avec une séquence typique (de haut en bas) : sol / calcaire altéré (cryoturbé) / marne calcaire / calcaire micritique fracturé. Le niveau piézométrique oscille globalement entre 16 et 20 m entre 2013 et 2020. La caractérisation des propriétés mécaniques d’échantillons de sol, de sédiment meuble et de roche calcaire dure représentatifs de la colonne de ZNS ont permis de préciser les contraintes scientifiques et technologiques associées à la réalisation du puits principal notamment pour le choix de la méthode de creusement (la moins perturbante possible) et de soutènement (installation de structure la plus amagnétique possible, matériaux du parement inerte chimiquement, matériaux garantissant la durabilité de l’ouvrage de plusieurs décennies, etc.). La caractérisation des propriétés hydriques des échantillons en laboratoire a permis la réalisation de simulations permettant d’accéder à une meilleure compréhension de la dynamique hydrique au sein de la ZNS et d’obtenir une première estimation du temps de transfert de l’eau jusqu’à la nappe, évalué à 30 ans en moyenne.
Une dernière campagne de réalisation de 5 forages sera lancée courant 2021, permettant notamment la mise en place d’un piézomètre « nouvelle génération » densément équipé en outils de monitoring hydrogéologique, géochimique et physico-chimique équipé en fibre optique. Cette instrumentation sera couplée à celle prévue depuis la surface et en forage (stations lysimétrique, fosses pédologiques, etc.) pour permettre d’accéder à une meilleure compréhension des phénomènes complexes gouvernant les transferts dans la ZNS.
Les études géophysiques de terrain et les expérimentations de laboratoire pour la validation de la sélection des capteurs se poursuive. Le creusement du puits central débutera fin août – début septembre 2020 sur une période de 12 mois pour prendre fin à l’été 2021. Enfin, l’exploitation scientifique et technologique de l’Observatoire rentrera dans sa phase active en 2022.
