Impact de l’injection d’eau réchauffée dans la nappe

Contexte de réalisation

La nappe superficielle des alluvions du Rhône, au droit de l’agglomération lyonnaise, est l’objet d’une exploitation géothermique depuis les années 60, essentiellement orientée vers la production de froid. Elle s’est fortement développée au début des années 90. A partir de 2000, suite aux constats de dysfonctionnements et de conflits sur les usages des eaux de nappe, les premières interrogations vis-à-vis de l’augmentation de la température de l’eau au droit de l’agglomération lyonnaise apparaissent. Ainsi, certaines installations subissent une hausse de la température des eaux pompées ; un développement de bactéries filamenteuses a même été constaté sur une installation municipale.

Outre les variations saisonnières de température mises en évidence, avec des amplitudes de 1 à 2°C, les secteurs à proximité du Rhône indiquent des températures globalement plus élevées (autour de 17°C, jusqu’à 20 C) comparée aux secteurs Est et Nord (entre 15 et 16°C). En fin de saison estivale, après l’utilisation intensive de la climatisation, des températures atteignant 30°C ont été relevées ponctuellement.

C’est pourquoi la Ville de Lyon se penche sur le partage et la gestion pérenne de la ressource que constituent les eaux de nappe, ainsi que sur les éventuels risques sanitaires pouvant être induits par cette exploitation.

Dispositif expérimental pour l’approche biochimique (photo F.Garnier)

Objectifs

Il s’agissait d’évaluer les conséquences sur la qualité des eaux souterraines des variations de températures liées à l’exploitation géothermique, pour la production de froid,

En particulier, l’étude s’est focalisée sur : 

• l’impact température/physico-chimie :
  • composition de l’eau souterraine,
  • polluants organiques en présence.
• l’impact température/microbiologie :
  • impact / abondance, diversité, activité,
  • conséquences / cycles biogéochi-miques dans l’aquifère.
• l’identification d’indicateurs pertinents des impacts physicochimiques et microbiologiques.

Programme des travaux

Après une première phase consistant à sélectionner et à équiper un site, l’action a été centrée sur l’acquisition de données et leur interprétation.

Le site sélectionné est la Mairie du 8ème arrondissement de Lyon. Une installation de géothermie sur nappe y est implantée, servant à la climatisation de la mairie, du commissariat et de la Maison de la dance. Quatre piézomètres ont été implantés au cours de la première année. Ces piézomètres, ainsi que les forages de pompage et de rejet (6 au total), ont été instrumentés pour un suivi en continu des paramètres physico-chimiques.

Neuf campagnes de prélèvement et d’analyses ont été menées, de manière à caractériser l’évolution des paramètres physico-chimiques et microbiologiques dans les six points de suivi.

Résultats obtenus

Dans le cadre d’une thèse associée à ce projet, un dispositif expérimental a été élaboré, visant à reproduire, dans des conditions maîtrisées et en configuration réaliste de subsurface, les fluctuations de température et de qualité du fluide induites lors des cycles saisonniers de fonctionnement d’une installation géothermique. 

Le suivi des paramètres physico-chimiques du site ne fait pas apparaitre de perturbations significatives. Ces constatations sont étayées par les résultats de modélisation, montrant que l’on n’observe pas de changement conséquent  dans la gamme de températures observées (14 et 25°C).

Une influence significative des rejets thermiques a, en revanche été décelée au niveau de l’ensemble des paramètres microbiologiques, considérés comme témoins sensibles de ces perturbations. Néanmoins, les phénomènes observés ne semblent pas entraver le bon fonctionnement de l’écosystème.

Les seules perturbations notables constatées sont donc d’ordre thermique :

• la température de la nappe, hors impact de l’exploitation de la Mairie du 8°, est proche de 17 °C, indiquant une influence certaine du milieu urbain, sans qu’il soit possible de déterminer si celle-ci est due ou non à d’autres installations de géothermie. 
• la température au niveau des puits de rejet, de pompage et du piézomètre à l’amont immédiat est affectée pendant l’exploitation de l’aquifère, mais redescend à la température de la nappe à la fin de la période hivernale. 
• enfin, l’augmentation de température au puits de pompage durant la période de fonctionnement indique un mélange avec les eaux rejetées. L’écartement des puits est donc insuffisant pour les débits d’exploitation. Cela entraine une augmentation de la température de rejet qui, ponctuellement dépasse 30°C en tête de puits, provoquant une augmentation de la température de la nappe à l’aplomb du rejet pouvant atteindre 25°C.

Partenaire

ADEME