Un forage protégé est un trou foré de petit diamètre qui est revêtu et recouvert, où l'eau est prélevée à l'aide d'une pompe. Les forages existants peuvent être équipés rapidement pour fournir de l'eau dans la phase de réponse aiguë, mais les nouveaux forages, à l'exception des puits d’injection, sont normalement réservés à la phase de stabilisation, car leur organisation et leur réalisation peuvent prendre plusieurs mois.

Les trous de forage protégés peuvent être forés en utilisant diverses méthodes, à la fois manuellement (par exemple, forage à tarière, à percussion, à la boue, par injection) et mécaniquement (par exemple, avec une foreuse rotary à boue ou en utilisant de l'air comprimé pour entraîner un marteau fond de trou). La profondeur de forage varie largement de plusieurs mètres à 500 mètres. Le diamètre de perçage est généralement compris entre 100 et 250 mm. Le forage est une activité spécialisée nécessitant un emplacement, une conception, une construction et des tests appropriés pour un bon fonctionnement.

Considérations sur la conception

Le fonçage par injection est adapté aux aquifères sableux/limoneux peu profonds et faiblement cohésifs et peut être effectué rapidement et avec des taux de réussite élevés. Pour la plupart des forages, trouver de l'eau dans des aquifères plus profonds peut être plus difficile. Même lorsque les foreurs ont de l'expérience dans un domaine particulier, la quantité exacte d'eau et sa qualité ne peuvent être connues à l'avance. Les études hydrogéologiques (y compris géophysiques) peuvent aider à réduire les taux d'échec dans certaines zones mais ne garantissent pas le succès. Même si un forage peut fournir un certain rendement à court terme et que l'aquifère est capable de fournir de l'eau, si la nappe phréatique n'est pas reconstituée, ce rendement ne sera pas durable. Il est donc important (d'autant plus lorsque des pompes submersibles à haute production sont installées) d'évaluer cela par un calcul de bilan hydrique. Dans les zones côtières, l'intrusion d'eau salée peut également devenir un problème en fonction des taux de prélèvement (voir I.9 ).

Les forages devraient durer de 20 à 50 ans, et pour cela une conception appropriée est essentielle, prenant en compte l'épaisseur/profondeur/productivité de l'aquifère, le rendement cible, l'efficacité lors de l'utilisation et la qualité de l'eau. Tous ces éléments doivent être pris en compte dès le départ puis vérifiés pendant et après le processus de forage, or ce n'est souvent pas le cas. Le tubage stabilise les parois du puits et empêche la contamination par le sol environnant, bien qu'il ne soit pas toujours nécessaire dans une roche stable avec des fractures nettes. L'écran remplit une fonction similaire, bien qu'il soit placé dans l'aquifère et qu'il contienne des trous/fentes pour laisser passer l'eau. Les écrans sont livrés avec des fentes de différentes largeurs (par exemple, 0,5 à 1,5 mm), qui sont choisies en fonction de la taille du matériau entourant l’écran pour empêcher l'entrée de matériaux plus fins à long terme. La longueur requise des écrans dépend du type/de l'épaisseur de l'aquifère, de la demande, de la productivité attendue du puits et de la vitesse de l'eau entrant dans l’écran. La vitesse ne doit jamais dépasser 0,03 m/s en raison des turbulences et des pertes d'énergie qui en résultent, ainsi que des incrustations et des particules de sable continuellement aspirées au fil du temps. Les pompes ne doivent jamais être installées à l'intérieur des écrans et le rabattement (le niveau de la nappe phréatique pendant le pompage) ne doit jamais atteindre les écrans. Les pompes peuvent être installées sous un écran, mais un carénage doit être installé dans ce cas pour assurer le refroidissement du moteur. Un piège à sable avec un bouchon est installé au bas des écrans pour collecter le sable entrant pendant le développement du forage et son utilisation ultérieure. Dans la plupart des aquifères, une couche de gravier sera nécessaire entre l’écran et les parois du forage, car le matériau de l'aquifère est souvent plus petit que la taille de la fente d’écran disponible. Le massif de gravier est un mélange de sable grossier tamisé (généralement entre 1 et 6 mm) déterminé par une analyse par tamisage et est dimensionné de manière à ce que seulement 10 % des grains de l'aquifère passent à travers les fentes. Sa fonction supplémentaire est d'augmenter la vitesse de l'eau entrant dans le puits.

Une fois les écrans en place, le développement du forage est essentiel pour nettoyer toute boue ou mousse causée par le forage et pour extraire des matériaux plus fins du massif de gravier afin d'augmenter ainsi le débit d'eau, un processus long qui variera selon la technique de forage (c'est-à-dire effectué jusqu'à ce que l'eau soit claire et exempte de toute particule en suspension). Un test de pompage est également essentiel pour étudier l'efficacité du puits, le rendement durable et le placement de la pompe, et peut prendre plusieurs heures. Les forages terminés sont protégés en remblayant le tubage avec de l'argile, en scellant les cinq premiers mètres avec un joint sanitaire (par exemple, du coulis de ciment) et en installant une tête de puits (généralement métallique et visible au-dessus du sol) pour éviter la contamination du puits et protéger contre les inondations.

Matériaux

Les matériaux comprennent le revêtement/l’écran/le piège à sable (généralement en PVC ou en acier), le massif de gravier et une pompe pour extraire l'eau.

Applicabilité

Dans la phase de réponse aiguë, des puits d’injection peuvent être réalisés rapidement dans des aquifères alluviaux sableux/limoneux, et les forages existants peuvent souvent être améliorés pour fournir de l'eau rapidement, généralement à l'aide d'une pompe submersible et d'un système de distribution d'eau. Des forages plus profonds peuvent être réalisés dans tous les types de sols et aquifères. Bien que le forage soit parfois rapide, dans la pratique, il faut généralement quelques mois pour engager un foreur pour compléter un puits, de sorte que les nouveaux forages ne sont généralement envisagés que pour les phases de stabilisation et de relèvement.

Fonctionnement et entretien

Ils comprennent s'assurer que l'eau de la surface ne puisse pas s’infiltrer dans le puits (par exemple, empêcher l'accumulation d'eaux usées, vérifier la dalle et le tablier pour les fissures) et utiliser une clôture pour éloigner les animaux de pâturage. Les écrans doivent être nettoyés toutes les quelques années. La majorité du fonctionnement et de l’entretien seront liés à la fonction de la pompe.

Santé et sécurité

Les machines de forage lourdes avec des pièces mobiles sont toujours un risque, une bonne gestion du site est donc nécessaire, en particulier la gestion des spectateurs. Les lignes électriques aériennes sont un facteur de risque lors de la mise en place des plateformes de forage. Des précautions sont nécessaires pour éviter l'effondrement lors de l'installation de puits d’injection, qui sont souvent amorcés près de la nappe phréatique au fond d'un trou excavé. Dans certaines régions, il peut également y avoir des risques pour la santé associés aux niveaux de produits chimiques naturels (par exemple, l'arsenic, le fluorure et le nitrate). Lorsque le pH est <5, la corrosion des tuyaux métalliques est un problème.

Coûts

Le coût d'un puits foré typique varie de 125 à 300 USD par mètre. Les puits d’injection ont tendance à être moins chers (jusqu'à 150 USD par mètre).

Considérations sociales et environnementales

Les forages sont généralement acceptés si la qualité et le goût de l'eau sont acceptables pour les utilisateurs. Certains aquifères contiennent cependant des niveaux importants de minéraux qui peuvent affecter le goût et l'acceptabilité et amener les utilisateurs à rechercher des sources alternatives. Pour les besoins de captage élevés, l'eau prélevée dans un aquifère ne doit pas dépasser l'eau entrant dans l'aquifère (voir S.5 ).