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Les ressources en eau de la région roannaise (Loire)

Document proposé par Monsieur Dauphin (lycée Jules Ferry) et Madame Dauphin (collège La Fontaine) Roanne (42)

La région roannaise présente différents secteurs (plaine de la Loire, Monts de la Madeleine) et les « gisements » en eau sont variés :

- La Loire et ses affluents, notamment le Renaison, sur lesquels sont installés des barrages.
- Des nappes phréatiques dont certaines ont fait l’objet d’études dans le but d’un usage industriel.
- Une eau minérale à Saint-Alban, au pied des Monts de la Madeleine.

1. Les eaux de surface

a. Eaux de barrage pour l’approvisionnement en eau de la ville de Roanne et des communes de l’ouest roannais (= barrages réservoirs).

Barrage du Chartrain : 3 600 000 m3.

Barrage du Rouchain : 7 000 000 m3.

Ces deux barrages situés sur deux confluents du Renaison approvisionnent les communes de l’ouest roannais. Les eaux sont puisées en profondeur et sont de composition à peu près identique :


    - Faible minéralisation.
    - Faible turbidité.
    - Coloration moyenne.
    - Teneur en matières organiques relativement faible.
    - En période sèche (basses eaux), le barrage du Chartrain renferme une certaine quantité de fer et manganèse.
    - Agressivité et corrosivité.
    - Rares pollutions bactériologiques, toutefois plus nombreuses au fil des années.


 

Ces eaux sont donc relativement de bonne qualité mais doivent subir traitements et contrôles dans une usine située au pied des barrages.

TRAITEMENTS ROLE
1. Préozonation ou préchloration de l'eau brute. Destruction de la matière organique.
2. Microfiltration. Elimination du plancton.
3. Ozonation automatisée sur un résiduel de 0,4 mg / l de O3. Décoloration, destruction du micro-plancton, micro-floculation du fer et du manganèse et des matières minérales.
4. Filtration rapide sur bacs à sable (quartz 8/12). Rétention des produits formés en micellisation / démicellisation.
5. Stérilisation de sécurité à la sortie de l'usine. Pureté bactériologique.
6. Possibilité de réduction de l'agressivité et de la corrosivité, à la sortie de la station. Mise à l'équilibre calcocarbonique.

Ainsi 40 à 44 000 m3 d’eau / jour sont traités, selon la qualité des eaux brutes pour une capacité de traitement de l’usine de 48 000 m3 / jour.

Analyse d’une eau à la production (eau traitée à la sortie de la station après chloration et ozonation), en février, par temps sec et couvert.

T° de l’échantillon +5°C, T° ext +7°C.

Analyse bactériologique complète
Microorganismes aérobies à 37°C (NF T90-401) < 1 par ml
Microorganismes aérobies à 22°C (NF T90-402) 4 par ml
Coliformes totaux 37°C filtration (NF T90-414) < 1 par 100 ml
Coliformes thermotolérants 44°C (NF T90-414) < 1 par 100 ml
Entérocoques (streptocoques fécaux) filt (NF T90-416) < 1par 100 ml
Anaérobies sulfito-réducteurs (spores) (NF T90-415) < 1 par 20 ml
Caractéristiques physiques
Odeur chlore
Couleur apparente (eau brute) (NF EN ISO 7887) < 5 unit.Hazen
Couleur vraie (eau filtrée) - unit.Hazen
Turbidité (NF EN ISO 7027) 0,58 N.T.U.
PH à 20°C au laboratoire (NF T 90-008) 6,55
Conductivité à 20°C : 53 µS / cm
Conductivité à 25°C (NF EN 27888) : 62 µS / cm
Température sur le terrain : 4,5°C
Caractéristiques chimiques
Indice permanganate (O2) : matières organiques (ISO 8467) 0,86 mg / l
Ammonium : NH4+ ( NFT 90-015 ) < 0,05 mg / l
Nitrites : NO2- (NF EN 26777) < 0,02 mg / l
TH : titre hydrotimétrique, dureté totale (NF T90-003) 1,5° français
Sodium : Na+ ( NF T90-019 ) 4,5 mg / l
Nitrates : NO3- ( NF EN 10304 ) 4,9 mg / l
Chlorures : Cl- ( NF EN 10304 ) 6,9 mg / l
Sulfates : SO4- ( NF EN 10304 ) 5,8 mg / l

Nouvelles normes de la qualité de l’eau de Roanne à compter de janvier 2001.

A partir de décembre 2000, l’eau de Roanne sera minéralisée afin de s’adapter aux directives européennes.

Paramètres
actuels
à partir de juillet 2000
TH
1,2 à 1,6 ° F
8 ° Français
pH
5,9 à 6,9
8
TAC
0,3 à 0,7 ° F
8 ° Français

Le TH (titre hydrotimétrique), exprimé en ° Français (° F), indique la teneur globale de l’eau en sels de calcium et magnésium : c’est la dureté de l’eau. Une eau très dure présente un TH supérieur à 30 ° F. L’eau de Roanne restera, malgré tout, une eau douce, à TH inférieur à 10 ° F.
Le pH est relevé par rapport aux valeurs actuelles. L’eau sera ainsi légèrement basique.
Le TAC (titre alcalimétrique complet), exprimé en ° Français, indique la teneur en bicarbonates et carbonates de calcium et de magnésium dans l’eau.

La minéralisation de l’eau va être réalisée par injection de chaux et de gaz carbonique.

Ainsi, l’eau de Roanne, douce et équilibrée en sels minéraux, restera une eau de qualité pour la consommation, suffisamment douce aussi pour ne pas entartrer les canalisations, mais à TH et pH relevés pour limiter la corrosion.
 

 

b. La loire et les eaux du barrage de Villerest (= barrage de retenue).

Le barrage est situé dans un vaste massif cristallin (microgranite et rhyolite) séparant les bassins tertiaires de Roanne et de Feurs-Montbrison.

Caractéristiques principales du barrage :


    - Barrage poids arqué, en béton.
    - Volume du corps du barrage : 320 000 m3.
    - Terrains de fondation : microgranite et rhyolite.
    - Hauteur au dessus du terrain naturel : 59 m.
    - Longueur en crête : 469 m.
    - Largeur en crête : 7 m.
    - Largeur maximale au niveau du terrain naturel : 43 m.
    - Capacité de stockage : 113 millions de m3.


 

Ses rôles sont au nombre de trois.


    - Ecrêtement des crues : le barrage laisse d’abord passer les crues sans retenir l’eau. Puis, lorsque le débit sortant devient égal au débit maximal, que l’on ne doit pas dépasser et qui a été calculé, on referme progressivement les vannes pour maintenir ce débit. La retenue, alors se remplit en arrêtant l’eau de la partie la plus dangereuse de la crue : la pointe.
    - Soutien des étiages (= débit minimal d’un fleuve) : l’objectif de cette exploitation est de réaliser un débit optimal à Gien (avec l’aide d’autres réservoirs). La capacité réservée au soutien des étiages est de 113 millions de m3.
    - Production d’électricité : celle-ci constitue une production annexe pour EDF (production annuelle = 167 GWH, soit les 2/3 de la consommation de la ville de Roanne).


 

La réalisation du barrage de Villerest a entrainé quelques incidences positives et négatives.

Photographies aériennes de la région roannaise Vue actuelle (Google maps)
Avant la construction du barrage Après la construction du barrage
   


Agrandir le plan
 


 
Parmi les incidences négatives :


    - Disparition de l’ancien milieu naturel des gorges de la Loire.
    - Disparition de nombreux sites archéologiques.
    - Problèmes de « pollution » (eutrophisation avec présence de cyanobactéries Microcystis aeruginosa).
    - Modifications de la faune et de la flore.
    - Modification climatique à long terme (?).


 
Parmi les incidences positives :


    - Régularisation de la Loire.
    - Incidences économiques sur le plan agricole.
    - Intérêt touristique.


 

Le plan d’eau étant un lieu de baignade et une base de jeux nautiques, des analyses des eaux sont réalisées régulièrement.

Résultats de l’ analyse de l’eau de baignade d’ un mois de juin, à la base nautique de Villerest :

Escherichia coli 15 / 100 ml (normes européennes = 100)
Streptocoques fécaux 15 / 100 ml (normes européennes = 100)
Physico-chimiques : pH = 8,4
Couleur : jaune
Transparence : 1 m
Huiles minérales, mousses, phénol : absence
Eau de bonne qualité pour la baignade


 

2. Les eaux souterraines

a. Eaux des nappes phréatiques (usage industriel).

L’étude a été réalisée par le BRGM, conjointement avec l’Agence Française pour la Maîtrise de l’Energie et l’EDF. Le but était d’identifier les aquifères productifs de la Loire et du Renaison.

Les marnes et argiles sableuses oligocène sont importantes du point de vue épaisseur, mais les passages sableux varient beaucoup et ne peuvent constituer de bons niveaux. Le débit ne peut atteindre, dans les meilleurs cas, que quelques m3 / h.

Les alluvions, en différentes terrasses, autorisent des débits plus importants, jusqu’à 50 m3 / h.

Les eaux de la nappe sont faiblement minéralisées (environ 200 mg / l), assez corrosives.

Extrait de la carte géologique de Roanne au 1 / 50000ème Carte des aquifères
]    


 

b. Eaux captées dans les alluvions de la Loire pour l’approvisionnement en eau de la ville du Coteau (côté est de la Loire).

Les stations de pompage sont installées près des rives est de la Loire. L’eau circule dans les alluvions 7 jours avant d’être récupérée. 1 million de m3 environ sont pompés par an et traités pour éliminer le manganèse et faire remonter le pH.

Analyse de l’eau distribuée par la ville du Coteau (prélèvement réalisé en octobre).

  Résultats normes

Détermination bactériologique

   
Coliformes totaux
Coliformes thermotolérants
Streptocoques fécaux
Bactéries aérobies à 22°C - 72 h
Bactéries aérobies à 37°C - 24 h
Spores bactéries anaérobies sulfito-réductrices
0 / 100 ml
0 / 100 ml
0 / 100 ml
2 / ml
0 / ml
0 / 20 ml
-
-
-
-
-
-

Paramètres organoleptiques

   
Couleur après filtration
Turbidité néphélométrique
<5 mg / l Pt
0,1 NTU
<= 15
<= 2

Paramètres physico-chimiques

   
PH à 20°C
Conductivité à 20°C
Chlorures
Sulfates
Silicates (en SiO2)
Calcium
Magnésium
Sodium
Potassium
Aluminium total
Résidu sec à 180°C
Titre alcalimétrique complet
7,7
350 µS / cm
23,4 mg / l
31 mg / l
15 mg / l
34,6 mg / l
8,9 mg / l
17,3 mg / l
5,7 mg / l
< 0,05 mg /l
236 mg / l
11,1 F

entre 6,5 et 9

-

-

<= 250

-

-

<= 50
<= 150
<= 12
<= 0,2
<= 1500

-

Equilibre calco-carbonique

   
Essai marbre, pH 8,1

-

Substances indésirables

   
Nitrates (en NO3)
Nitrites (en NO2)
Ammonium (en NH4)
Fer total
Manganèse total
4,4 mg / l
< 0,02 mg /l
0,1 mg / l
50 mg / l
< 40 mg / l
<= 50
<= 0,10
<= 0,50
<= 200
<= 50

Eau conforme aux normes des eaux de distribution pour les paramètres analysés


 

c. Eaux minérales de Saint-Alban (eau minérale naturelle gazeuse).

Depuis 2000 ans, les quatre sources de Saint-Alban-les-Eaux ont comblé de bienfaits les curistes de la Rome antique, de l’Europe du XVIIIème siècle et les habitants du Forez. On leur prêtait des vertus de longévité.

L’eau de Saint-Alban riche en sels minéraux, en magnésium, en bicarbonates et en fluor, est suavement pétillante. Cette eau est déferrisée et regazéifiée avec son propre gaz.

Cations en mg / l   Anions en mg / l  
Sodium 250 Bicarbonates 1300
Calcium 180 Chlorures 20
Magnésium 50 Sulfates 8
Potassium 28 Nitrates <1
    Fluorures
2
pH 6,2 Résidu sec à 180°C 1200 mg / l


 


Carte géologique du Mayet de Montagne (Loire)
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