Geotechnical investigation and testing — Geohydraulic testing — Part 4: Pumping tests

ISO 22282-4:2012 establishes requirements for pumping tests as part of geotechnical investigation service in accordance with EN 1997-1 and EN 1997-2. ISO 22282-4:2012 applies to pumping tests performed on aquifers whose permeability is such that pumping from a well can create a lowering of the piezometric head within hours or days depending on the ground conditions and the purpose. It covers pumping tests carried out in soils and rock. The tests concerned by ISO 22282-4:2012 are those intended for evaluating the hydrodynamic parameters of an aquifer and well parameters.

Reconnaissance et essais géotechniques — Essais géohydrauliques — Partie 4: Essais de pompage

General Information

Status
Withdrawn
Publication Date
31-May-2012
Withdrawal Date
31-May-2012
Technical Committee
Drafting Committee
Current Stage
9599 - Withdrawal of International Standard
Start Date
22-Mar-2021
Completion Date
22-Mar-2021
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ISO 22282-4:2012 - Geotechnical investigation and testing -- Geohydraulic testing
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ISO 22282-4:2012 - Reconnaissance et essais géotechniques -- Essais géohydrauliques
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 22282-4
First edition
2012-06-01
Geotechnical investigation and testing —
Geohydraulic testing —
Part 4:
Pumping tests
Reconnaissance et essais géotechniques — Essais géohydrauliques —
Partie 4: Essais de pompage
Reference number
ISO 22282-4:2012(E)
ISO 2012
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ISO 22282-4:2012(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2012

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Published in Switzerland
ii © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO 22282-4:2012(E)
Contents Page

Foreword ............................................................................................................................................................................iv

1 Scope ...................................................................................................................................................................... 1

2 Normative references ......................................................................................................................................... 1

3 Terms, definitions and symbols ...................................................................................................................... 2

3.1 Terms and definitions ......................................................................................................................................... 2

3.2 Symbols ................................................................................................................................................................. 2

4 Equipment ............................................................................................................................................................. 2

5 Test procedure ..................................................................................................................................................... 3

5.1 Test preparation ................................................................................................................................................... 3

5.2 Arranging the disposal of discharge water .................................................................................................. 3

5.3 Executing and equipping the well ................................................................................................................... 4

5.4 Executing and equipping the piezometers ................................................................................................... 6

5.5 Execution of the test ........................................................................................................................................... 6

5.6 Uncertainty of measurement ............................................................................................................................ 9

5.7 Interruptions in pumping ................................................................................................................................... 9

5.8 Decommissioning ............................................................................................................................................... 9

6 Test results ............................................................................................................................................................ 9

7 Reports .................................................................................................................................................................10

7.1 Field report ..........................................................................................................................................................10

7.2 Test report ........................................................................................................................................................... 11

Annex A (informative) Record of measured values and test results of the pumping test — Example .....12

Annex B (informative) Determining the pumping test discharge ........................................................................14

Annex C (informative) Interpretation of the pumping test results .......................................................................18

Bibliography .....................................................................................................................................................................25

© ISO 2012 – All rights reserved iii
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ISO 22282-4:2012(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies

(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO

technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been

established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and

non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International

Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.

The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards

adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an

International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent

rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

ISO 22282-4 was prepared by the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee

CEN/TC 341, Geotechnical investigation and testing, in collaboration with Technical Committee ISO/TC 182,

Geotechnics, Subcommittee SC 1, Geotechnical investigation and testing, in accordance with the Agreement

on technical cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).

ISO 22282 consists of the following parts, under the general title Geotechnical investigation and testing —

Geohydraulic testing:
— Part 1: General rules
— Part 2: Water permeability tests in a borehole using open systems
— Part 3: Water pressure tests in rock
— Part 4: Pumping tests
— Part 5: Infiltrometer tests
— Part 6: Water permeability tests in a borehole using closed systems
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 22282-4:2012(E)
Geotechnical investigation and testing — Geohydraulic testing —
Part 4:
Pumping tests
1 Scope

This part of ISO 22282 establishes requirements for pumping tests as part of geotechnical investigation service

in accordance with EN 1997-1 and EN 1997-2.
A pumping test consists in principle of:

— drawing down the piezometric surface of the groundwater by pumping from a well (the test well);

— measuring the pumped discharge and the water level in the test well and piezometers, before, during and

after pumping, as a function of time.

This part of ISO 22282 applies to pumping tests performed on aquifers whose permeability is such that

pumping from a well can create a lowering of the piezometric head within hours or days depending on the

ground conditions and the purpose. It covers pumping tests carried out in soils and rock.

The tests concerned by this part of ISO 22282 are those intended for evaluating the hydrodynamic parameters

of an aquifer and well parameters, such as:
— permeability of the aquifer,
— radius of influence of pumping,
— pumping rate of a well,
— response of drawdown in an aquifer during pumping,
— skin effect,
— well storage,
— response of recovery in an aquifer after pumping.
2 Normative references

The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated

references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document

(including any amendments) applies

ISO 14688-1, Geotechnical investigation and testing — Identification and classification of soil — Part 1:

Identification and description

ISO 14689-1, Geotechnical investigation and testing — Identification and classification of rock — Part 1:

Identification and description

ISO 22282-1, Geotechnical investigation and testing — Geohydraulic testing — General rules

ISO 22475-1, Geotechnical investigation and testing — Sampling methods and groundwater measurements —

Part 1: Technical principles for execution
© ISO 2012 – All rights reserved 1
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ISO 22282-4:2012(E)
3 Terms, definitions and symbols
3.1 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 22282-1 and the following apply.

3.1.1
radius of influence of pumping
R(t)

distance, measured from the axis of the well, beyond which the lowering of the piezometric surface of the

groundwater is nil

NOTE In a steady-state condition, R(t) is constant, and is thus designated by R .

3.2 Symbols
Symbol Designation Unit
D drilled diameter of the well m
d thickness of the aquifer m
wetted length of screen of the perforated pipe placed in the well m
Q flow rate m /s

Q discharge rate, assessed pumping discharge at the end of the well preparation m /s

Q discharge of the pumping test m /s
R radius of influence under steady-state conditions m
R(t) radius of influence at time (t) m
S storage factor —
T transmissivity m /s
t time s
velocity —
slope of the line that characterizes the drawdown in the well —

b ordinate at the origin of the line that characterizes the drawdown in the well —

c conventional drawdown unit of the preliminary pump discharge —

d size which may be interpolated from the grading curve, of the square sieve mesh of side —

d for which the weight percent of undersize is equal to N percent

distance between the bottom of the well and the surface of the unconfined groundwater m

at rest in an aquifer
k horizontal permeability coefficient m/s
Dh drawdown of the water level in the well m
Dh’ drawdown of the water level in the well after 2 h m

Dh drawdown of the water level in the well, set during the preliminary test and not to be m

exceeded
Dh maximum drawdown of the water level in the well during the pumping test m
max
4 Equipment
Conducting a pumping test requires the following equipment and instruments:
a) a test well and piezometers (see ISO 22475-1);
2 © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO 22282-4:2012(E)

b) a pump and associated pipework capable of pumping from the test well. The pumps shall be equipped with

a suitably long discharge pipe so that the water from the pump is discharged sufficiently far away so that it

does not affect the test area. The capacity of the pump shall be sufficient to extract from the well a discharge

at least equal to that corresponding to that estimated to achieve the maximum planned drawdown;

NOTE Pumping tests are commonly carried out using electric submersible pumps, installed within the test well.

However, depending on conditions, pumping tests can also be carried out using suction pumps located at the surface,

airlift equipment, or special dewatering equipment such as wellpoints or eductors.

c) a system for regulating and measuring the discharge (m /s). Devices for measuring the discharge rate

shall be suitably calibrated and shall be accurate for a range of flow rates anticipated during the test;

d) a system for measuring the water level in the test well and piezometers. The turbulence in the test well

caused by pumping shall be considered; the devices shall be capable of measuring water levels over the

range of drawdowns anticipated during the test;
e) a time measuring and/or recording device, reading in seconds.
5 Test procedure
5.1 Test preparation
5.1.1 General

When preparing a pumping test, there are a number of things to investigate and consider in advance, such as:

— basic information on the ground and groundwater conditions according to ISO 22282-1;

— the required drawdown and/or the required discharge rate during the test;

— the discharge point for the pumped water and its location relative to the test well;

— the duration of the test.
5.1.2 Determining the discharge rate for the pumping test

The discharge rate Q must be estimated to ensure that the test well can yield sufficient water, to allow a pump of

appropriate capacity to be selected, and to ensure that the discharge can be accepted at the agreed disposal point.

The discharge rate can be estimated by one or more of the following methods:
— based on the purpose of the test and experience of local conditions;

— by theoretical assessment of the well capacity, according to the method described in Annex B;

— by analysis of information from the preliminary pumping phase, according to the method described in Annex B.

5.2 Arranging the disposal of discharge water

The disposal of discharge water shall be in accordance with relevant rules and regulations.

If the discharge water is not disposed of via an engineered sewer network, it shall be disposed of at sufficient

distance from the test well that it will not have a significant impact on the observed pattern of groundwater lowering.

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ISO 22282-4:2012(E)
5.3 Executing and equipping the well
5.3.1 Design of the test well

The test well shall be designed to satisfy the following criteria (see Figure 1):

— of sufficient depth to penetrate below the groundwater level in the strata of interest. If the test well does not

fully penetrate the aquifer, it shall penetrate the saturated part of the aquifer to a depth of at least 25 times

the well screen diameter with a minimum of 3 m;

— of sufficient drilled diameter to accommodate the necessary filter materials and well screen of sufficient

diameter to accommodate pumping equipment of adequate capacity to achieve the required discharge rate;

— with sufficient length and capacity of well screen to ensure that the required discharge rate can be achieved;

— to have appropriate filter material to ensure that the discharge water contains an acceptably low sediment

content to avoid the risk of pump damage and ground settlement as a result of the removal of fine particles

from the soil. Where the well is constructed in a stable rock, it may be possible to construct a test well

without the need for filter material.

The filter material shall be a highly permeable granular material of closely controlled particle size, and be

formed of grains of inert minerals in relation to the aquifer groundwater chemistry (e.g. quartz, feldspar). In

granular soils, the filter’s grading curve shall satisfy the double inequality:
5 d ≤ d ≤ 5 d
15 soil 15 filter 85 soil

where d designates the characteristic size of the filter or of the ground in place, such that the mass of the soil

fraction passing through a sieve with a square mesh of side d represents N % of the total mass of material.

In fine grained soils or where the well screen is equipped with a geotextile mesh designed to act as a filter, the

filter material’s purpose is to backfill the annular space between the outside of the well screen and the borehole

wall. In those circumstances the filter media should be highly permeable coarse sand or fine gravel, with a

permeability coefficient at least 100 times that of the soil or rock being tested.

The thickness of the annular space for the filter pack shall be at least 50 mm. The inner diameter of the test well

shall be selected according to the purpose.
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ISO 22282-4:2012(E)
Key
1 well screen (slotted tube)
2 filter material (filter pack)
3 submersible pump
4 borehole casing
5 tube for measuring the water level
6 sealing plug
7 plain tube
8 device for measuring the water level
9 base of the screen
L filter length
D drilled diameter of the well
Figure 1 — Test well equipped for a pumping test — Example
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ISO 22282-4:2012(E)
5.3.2 Installation procedure

The test well shall be constructed in a similar way to piezometers in accordance with ISO 22475-1. Great care

shall be taken when installing the well materials. Particular attention shall be paid to the following:

— The well screen shall be lowered into the borehole to the specified level and shall be installed centrally in

the well, with the top and bottom of the screen located at the design level. Care shall be taken that the joints

of the screen and casing do not leak, and that the screen and casing are installed vertically and straight.

— If necessary, filter material shall be inserted in the annular space between the screen and the temporary

casing (or borehole wall). The filter material shall be placed progressively in stages to reduce the risk of a

blockage in the annular space. The filter material shall preferably be placed via a tremie pipe.

— If necessary, a sealing plug of low permeability material (such as bentonite) shall be created in the annular

space between the borehole wall and the well casing immediately above the filter material. The purpose of

the sealing plug is to prevent infiltration of surface water, or water from other aquifers, into the well screen.

5.3.3 Preparation of the well

Prior to the pumping test the well shall be developed to increase the permeability of the soil around the shell

by washing, and to remove any drilling residues and mobile soil particles that could be entrained by the water

flow into the well. Such particles could clog the filter and damage the test pump.

Development shall be carried out by means of pumping. Possible methods include airlifting or pumping using a

robust pump that is not damaged by the presence of particles in the discharge water. If airlift pumping is used,

care shall be taken to avoid injecting air into the ground, as air bubbles in the ground can affect the permeability.

Other methods for well development may be used in combination with pumping, including:

— jetting with water inside the well screen;

— surging or swabbing inside the well screen to induce water flow into and out of the well;

— chemical treatment (e.g. use of acids in carbonate rocks).
5.4 Executing and equipping the piezometers
5.4.1 Installation procedure
Piezometers shall be installed in accordance with ISO 22475-1.

The piezometer tubes shall be installed at such a depth that the influence of the test well can be observed and

recorded adequately. Where possible, the piezometer closest to the test well shall be located at the same depth

as the bottom of the test well.
5.4.2 Preparation of piezometers

Before commencement of the test, piezometers shall be cleaned in accordance with ISO 22475-1. The water level

in the piezometers shall be measured for a period before and after the test in order to find any natural variations

in the groundwater level. Their response time shall be checked by watching the water rise in the piezometer tube.

The period of monitoring depends on the nature of the aquifer and the purpose of the pumping test.

5.5 Execution of the test
5.5.1 General
The test comprises up to four phases:
— a pre-pumping phase to monitor the undisturbed groundwater levels;
6 © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO 22282-4:2012(E)
— a preliminary pumping phase to determine the discharge from the pumping test;
— the pumping test phase;
— the post-pumping test phase to monitor recovery of groundwater levels.
5.5.2 Pre-pumping monitoring

Prior to commencement of the pumping phase of the test, water levels in the test well and piezometers shall be

monitored to determine natural groundwater levels.

NOTE The duration of the pre-pumping phase depends on the purpose of the test and local conditions. Typical

durations of pre-pumping monitoring are between one day and ten days. Longer periods of pre-pumping monitoring are

necessary when groundwater levels are subject to tidal or other variations.
5.5.3 Preliminary pumping phase

Prior to the main pumping test a short period of pumping shall be carried out to test the equipment.

NOTE Suitable durations for the equipment test are between 15 min and 2 h.

During the preliminary pumping phase the correct functioning of pumps, control systems, valves, flow

measurement devices and water level measurement devices shall be checked. Discharge pipe work shall

be checked for leaks. Any corrective action deemed necessary shall be taken prior to commencement of the

pumping test.

For large-scale or complex pumping tests, the preliminary pumping phase can be used to provide information

on discharge rate and drawdown to assist in determination of discharge rate for the pumping test (see Annex B).

5.5.4 Pumping test

The pumping test shall not be started until water levels in the test well and the piezometers have stabilized

following the preliminary pumping phase.
The pumping test can comprise:

— a variable rate test. This type of test involves pumping the test well in a step-wise fashion, either increasing

or decreasing, up to the maximum capacity of the test well or the pump. A variable rate test can be used

to assist in determination of the discharge rate for a constant rate test;
and/or

— a constant rate test. This type of test involves pumping the test well at a constant rate for the duration on the test.

If the pumping test comprises a variable rate test followed by a constant rate test, there may be a period of

post pumping monitoring following the end of the variable rate test. In this case, the period between the end of

the variable rate test and the beginning of the constant rate test should be long enough to allow water levels

to stabilize.

Whenever the discharge is started or changed, the change in pumping rate shall be carried out rapidly. At the

start of the pumping test the discharge rate shall be stabilized within 2 min after starting the pumping.

The time at the start of the test is defined as t = 0.

During the pumping test measurements of water level shall be made according to the requirements of the

purpose of the test and the ground conditions. In general, measurements shall be taken more frequently at the

start of the pumping test, or when flow rate has been changed during a variable rate test, when water levels are

likely to be changing rapidly. During the later stages of a pumping test, when water levels are changing more

slowly, readings can be taken less frequently.

The following time increments between readings should be used unless alternative time increments can be

justified based on the purpose of the test and the ground conditions. If the groundwater levels in the test well

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ISO 22282-4:2012(E)

and piezometers are likely to continue to change at a significant rate, it may be necessary to take readings

more frequently than the guidelines below:
— ≤ 30 s for t ≤ 5 min;
— ≤ 1 min for t = 5 min to 15 min;
— ≤ 5 min for t = 15 min to 30 min;
— ≤ 10 min for t = 30 min to 1 h;
— ≤ 30 min for t = 1 h to 4 h;
— ≤ 1 h for t > 4 h.

Where a pumping test is carried out in conditions where groundwater is subject to tidal variations, water

level readings shall be taken at frequent intervals throughout the test duration. In tidal conditions the interval

between readings should not exceed 15 min.

The pump discharge shall be measured at least four times in the first hour. If the discharge is stable, the discharge

can be measured once a day. If the discharge is not stable, the pump discharge shall be determined each hour.

Levels of open water bodies in the vicinity of the test site, where variation is likely to interfere with the pumping

test (and vice versa), shall be recorded periodically throughout the test.

Pumping shall be continued until the end of the specified pump test period or, if the test is required to achieve

steady-state conditions, until three successive readings, spaced at least 1 h apart, of the water levels in the

piezometers do not differ from one another by more than 1 cm.
5.5.5 Post-pumping monitoring

When pumping is stopped at the end of the pumping phase, post-pumping monitoring shall commence. During

this phase, the water levels in the well and piezometers shall be recorded. Starting from the beginning of the

post-pumping phase, the intervals between readings should be the same as during the pumping phase.

The duration of the post-pumping phase will depend on the purpose of the test and the local conditions. Unless

justified by the purpose of the test and the ground conditions, monitoring time shall be at least equal to the

duration of decreasing groundwater levels in the pumping phase, or until three successive readings, spaced at

least 1 h apart, do not differ from one another by more than 1 cm.

Once readings are less frequent, the pumping equipment may be removed by keeping the monitoring equipment

in operation, provided that monitoring is not disturbed.
Backflow should be avoided.
8 © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO 22282-4:2012(E)
5.6 Uncertainty of measurement

The uncertainty of automatic measurement shall, and of manual measurement should, not be greater than:

— 1 s for time or 1 % of the time increment, whatever gives the greater value;
— 1 cm for levels;
— 5 % of the maximum flow for discharges.
5.7 Interruptions in pumping

During the pumping test phase it is important that pumping be continuous, other than equipment shut downs

for periodic maintenance. During a variable rate test or the first 24 h of a constant rate test, there shall be no

equipment shut downs for maintenance. All pumping plants should be adequately maintained and serviced

before the test commences.

If mechanical breakdown or other problems cause interruption to pumping during a variable rate test or during

the first 24 h of a constant discharge rate test, the test shall be abandoned. Groundwater levels shall be allowed

to recover and the test restarted from t = 0 for a constant rate test, or from the start of the previous step for a

variable rate test.

Once a constant rate test has been in progress for more than 24 h, interruptions in pumping of up to 1 hr may

be acceptable depending on the purpose of the test, although any interruptions in pumping should be kept to

an absolute minimum.
5.8 Decommissioning

After the test has been completed, the pumping and monitoring equipment shall be removed. The test well and

piezometers shall be locked, backfilled or grouted up according to ISO 22475-1.
6 Test results
The principal test results are:

— drawdown and recovery of water levels in the test well and piezometer as a function of time;

— discharge from the test well as a function of time.
During the test, the test results should be plotted graphically.

The test results can be used to evaluate aquifer properties (including permeability, transmissivity, storage

coefficient) and the performance parameters of the test well.

For constant rate tests, analyses can be either steady-state or transient-state. Steady-state analyses are

relatively simple to apply, but do not allow storage coefficients to be determined. Transient-state analyses are

more complex, but allow a wider range of parameters to be determined.
The most common methods of analysis of test results are described in Annex C.
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ISO 22282-4:2012(E)
7 Reports
7.1 Field report
7.1.1 General

At the project site, a field report shall be completed. This field report shall consist of the following, if applicable:

a) summary log according to ISO 22475-1;
b) drilling record according to ISO 22475-1;
c) sampling record according to ISO 22475-1;
d) record of installation of wells and piezometers according to ISO 22475-1;

e) record of identification and description of soil and rock according to ISO 14688-1 and ISO 14689-1;

f) installation record according to 7.1.2;
g) calibration record according to ISO 22282-1;
h) decommissioning record;
i) record of measured values and test results according to 7.1.3.

All field investigations shall be reported such that third persons are able to check and understand the results.

7.1.2 Installation record

The installation record shall be attached to the summary log and include the following essential information,

if applicable:
a) type of equipment;
b) test well;
c) piezometers;
d) pumps;
e) water level measuring unit;
f) flow rate measuring unit;
g) dates and times of installation;
h) groundwater levels before and after installation;
i) name and signature of the test operator.
7.1.3 Record of measured values and test results

The record of measured values and test results shall be attached to the summary log and include the following

essential information, if applicable (see also Annex A):
a) name of the enterprise performing the test;
b) name of the cli
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 22282-4
Première édition
2012-06-01
Reconnaissance et essais
géotechniques — Essais
géohydrauliques —
Partie 4:
Essais de pompage
Geotechnical investigation et testing — Geohydraulic testing —
Part 4: Pumping tests
Numéro de référence
ISO 22282-4:2012(F)
ISO 2012
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 22282-4:2012(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2012

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Publié en Suisse
ii © ISO 2012 – Tous droits réservés
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ISO 22282-4:2012(F)
Sommaire Page

Avant-propos .....................................................................................................................................................................iv

1 Domaine d’application ....................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ...................................................................................................................................... 1

3 Termes, définitions et symboles ..................................................................................................................... 2

3.1 Termes et définitions .......................................................................................................................................... 2

3.2 Symboles ............................................................................................................................................................... 2

4 Équipement ........................................................................................................................................................... 3

5 Mode opératoire d’essai .................................................................................................................................... 3

5.1 Préparation de l’essai ......................................................................................................................................... 3

5.2 Dispositions relatives à l’évacuation de l’eau rejetée ............................................................................... 4

5.3 Réalisation et aménagement du puits ........................................................................................................... 4

5.4 Réalisation et aménagement des piézomètres ........................................................................................... 6

5.5 Réalisation de l’essai ......................................................................................................................................... 7

5.6 Incertitude de mesure ........................................................................................................................................ 9

5.7 Interruptions du pompage ................................................................................................................................ 9

5.8 Démantèlement .................................................................................................................................................... 9

6 Résultats d’essai ................................................................................................................................................. 9

7 Rapport .................................................................................................................................................................10

7.1 Procès-verbal établi sur le site ......................................................................................................................10

7.2 Rapport d’essai .................................................................................................................................................. 11

Annexe A (informative) Procès-verbal des valeurs mesurées et des résultats de l’essai de pompage

— Exemple ..........................................................................................................................................................12

Annexe B (informative) Détermination du débit de décharge de l’essai de pompage ...................................14

Annexe C (informative) Interprétation des résultats d’essai de pompage ........................................................18

Bibliographie ....................................................................................................................................................................26

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ISO 22282-4:2012(F)
Avant-propos

L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes nationaux de

normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux

comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité

technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales,

en liaison avec l’ISO participent également aux travaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission

électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.

Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2.

La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes

internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication

comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités membres votants.

L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de droits

de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir

identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.

L’ISO 22282-4 a été élaborée par le comité technique CEN/TC 341, Enquête géotechnique et test, du Comité

européen de normalisation (CEN) en collaboration avec le comité technique ISO/TC 182, Géotechnique,

sous-comité SC 1, Recherches et essais géotechniques, conformément à l’Accord de coopération technique

entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
— Partie 1: Règles générales
— Partie 2: Essais de perméabilité à l’eau dans un forage en tube ouvert
— Partie 3: Essais de pression d’eau dans des roches
— Partie 4: Essais de pompage
— Partie 5: Essais d’infiltration
— Partie 6: Essais de perméabilité à l’eau dans un forage en tube fermé
iv © ISO 2012 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 22282-4:2012(F)
Reconnaissance et essais géotechniques — Essais
géohydrauliques —
Partie 4:
Essais de pompage
1 Domaine d’application

La présente partie de l’ISO 22282 traite des exigences relatives aux essais de pompage réalisés dans le cadre

d’une mission de reconnaissance géotechnique conformément à l’EN 1997-1 et l’EN 1997-2.

En principe, un essai de pompage consiste à

— rabattre le niveau piézométrique de la nappe par pompage à partir d’un puits (puits d’essai), et

— mesurer le débit pompé et le niveau d’eau dans le puits d’essai et les piézomètres, avant, pendant et après

le pompage, en fonction du temps.

La présente partie de l’ISO 22282 s’applique aux essais de pompage réalisés sur des formations aquifères dont

la perméabilité est telle que le pompage à partir d’un puits peut créer un rabattement du niveau piézométrique

en quelques heures ou jours selon les conditions de terrain et l’objectif. Il traite des essais de pompage réalisés

dans les sols et les roches.

Les essais concernés par la présente partie de l’ISO 22282 sont ceux destinés à évaluer les paramètres

hydrodynamiques d’une formation aquifère et les paramètres du puits, tels que
— la perméabilité de la formation aquifère,
— le rayon d’influence du pompage,
— le débit de pompage d’un puits,

— la réponse en termes de rabattement dans une formation aquifère pendant le pompage,

— l’effet pariétal,
— l’emmagasinement du puits, et
— la réponse en termes de remontée dans une formation aquifère après pompage.
2 Références normatives

Les documents de référence suivants sont indispensables pour l’application du présent document. Pour les

références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du

document de référence s’applique (y compris les éventuels amendements).

ISO 14688-1, Reconnaissance et essais géotechniques — Dénomination, description et classification des

sols — Partie 1: Dénomination et description

ISO 14689-1, Recherches et essais géotechniques — Dénomination et classification des roches — Partie 1:

Dénomination et description

ISO 22282-1, Reconnaissance et essais géotechniques — Essais géohydrauliques — Partie 1: Règles générales

ISO 22475-1, Reconnaissance et essais géotechniques — Méthodes de prélèvement et mesurages

piézométriques — Partie 1: Principes techniques des travaux
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ISO 22282-4:2012(F)
3 Termes, définitions et symboles
3.1 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 22282-1 ainsi que les

suivants s’appliquent.
3.1.1
rayon d’influence du pompage
R(t)

distance mesurée par rapport à l’axe du puits, au-delà de laquelle le rabattement du niveau piézométrique de

la nappe est nul
NOTE En régime permanent, R(t) est constant et désigné par R .
3.2 Symboles
Symbole Désignation Unité
D diamètre foré du puits m
épaisseur de la formation aquifère m
L longueur mouillée de la crépine du tube perforé placé dans
le puits
Q débit du puits m /s
débit de décharge, débit de pompage évalué à la fin de la
m /s
préparation du puits
débit de l’essai de pompage m /s
R rayon d’influence en régime permanent m
rayon d’influence au temps (t)
R(t) m
coefficient d’emmagasinement —
s rabattement m
T transmissivité m /s
t temps —
v vitesse —
pente de la droite caractérisant le rabattement dans le puits
a —
b ordonnée à l’origine de la droite caractérisant le rabattement
dans le puits
c unité conventionnelle de rabattement du refoulement
préliminaire de la pompe
d dimension, qui peut être interpolée à partir de la courbe
granulométrique, de la maille carrée de tamis de dimension,
d, pour laquelle le pourcentage en poids de passant est égal
à N %
e distance entre le fond du puits et la surface de la nappe libre
au repos dans une formation aquifère
coefficient de perméabilité horizontale m/s
Dh abaissement du niveau d’eau dans le puits m
abaissement du niveau de l’eau dans le puits au bout de 2 h m
Dh’
abaissement du niveau de l’eau dans le puits, fixé pendant
l’essai préliminaire et ne devant pas être dépassé
abaissement maximal du niveau d’eau dans le puits pendant
max
l’essai de pompage
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ISO 22282-4:2012(F)
4 Équipement

La réalisation d’un essai de pompage nécessite l’équipement et les instruments suivants:

a) un puits d’essai et des piézomètres (voir l’ISO 22475-1);

b) une pompe et un tube associé permettant de pomper dans le puits d’essai. Les pompes doivent être

équipées d’une conduite de refoulement suffisamment longue pour décharger l’eau pompée suffisamment

loin afin de ne pas affecter la zone d’essai. Le débit de la pompe doit être suffisant pour extraire du puits

une décharge au moins égale à celle correspondant à la décharge estimée pour atteindre le rabattement

maximal programmé;

NOTE Les essais de pompage sont généralement réalisés à l’aide de pompes électriques submersibles,

installées dans le puits d’essai. Toutefois, selon les conditions, les essais de pompage peuvent également être

réalisés à l’aide de pompes aspirantes situées en surface, d’un équipement de remontés pneumatique ou d’un

équipement d’assèchement spécial tel que des pointes filtrantes ou des éjecteurs.

c) un système permettant de réguler et de mesurer le débit de décharge (m /s). Les dispositifs de mesure du

débit de décharge doivent être convenablement étalonnés et doivent être précis pour la gamme de débits

prévus pendant l’essai;

d) un système permettant de mesurer le niveau d’eau dans le puits d’essai et les piézomètres. La turbulence

provoquée par le pompage dans le puits d’essai doit être prise en compte; les dispositifs doivent être

capables de mesurer les niveaux d’eau sur la plage des rabattements prévus pendant l’essai;

e) un dispositif de mesure et/ou d’enregistrement du temps, donnant une indication en secondes.

5 Mode opératoire d’essai
5.1 Préparation de l’essai
5.1.1 Généralités

Lors de la préparation d’un essai de pompage, un certain nombre d’éléments doivent préalablement être

étudiés et pris en compte, tels que

— les informations de base relatives aux conditions du sol et de la nappe, conformément à l’ISO 22282-1;

— le rabattement requis et/ou le débit de décharge requis pendant l’essai;

— le point de rejet de l’eau pompée et son emplacement par rapport au puits d’essai;

— la durée de l’essai.
5.1.2 Détermination du débit de décharge pour l’essai de pompage

Le débit de décharge, Q , doit être estimé pour s’assurer que le puits d’essai peut fournir suffisamment d’eau,

pour pouvoir choisir une pompe ayant un débit approprié et pour s’assurer que le rejet peut être accepté au

niveau du point d’évacuation convenu.

Le débit de décharge peut être estimé par une ou plusieurs des méthodes suivantes:

— en se fondant sur l’objectif de l’essai et sur l’expérience relative aux conditions locales;

— par une évaluation théorique de la productivité du puits, selon la méthode décrite à l’Annexe B;

— par une analyse des informations obtenues lors de la phase de pompage préliminaire, selon la méthode

décrite à l’Annexe B.
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ISO 22282-4:2012(F)
5.2 Dispositions relatives à l’évacuation de l’eau rejetée

L’évacuation de l’eau rejetée doit être conforme à la législation et aux réglementations applicables.

Si l’eau rejetée n’est pas évacuée par le biais d’un réseau d’assainissement, elle doit être rejetée à une distance

suffisante du puits d’essai pour ne pas avoir d’impact significatif sur le modèle observé d’abaissement du

niveau de la nappe.
5.3 Réalisation et aménagement du puits
5.3.1 Conception du puits d’essai

Le puits d’essai doit être conçu de manière à remplir les critères suivants (voir Figure 1):

— avoir une profondeur suffisante pour pénétrer au-dessous du niveau de la nappe dans les couches

étudiées. Si le puits d’essai ne pénètre pas totalement dans la formation aquifère, il doit pénétrer dans

la partie saturée de la formation aquifère sur une profondeur au moins égale à 25 fois le diamètre de la

crépine du puits, avec un minimum de 3 m;

— avoir un diamètre foré suffisant pour mettre en place les matériaux filtrants nécessaires et une crépine de

diamètre suffisant; avoir un diamètre suffisant pour installer un équipement de pompage ayant un débit

adéquat pour atteindre le débit de décharge requis;

— avoir une crépine de longueur et de capacité suffisantes pour s’assurer que le débit de décharge requis

puisse être atteint;

— avoir un matériau filtrant approprié pour s’assurer que l’eau rejetée ait une teneur en sédiments

suffisamment faible pour éviter tout risque de détérioration de la pompe et de tassement de terrain à la

suite de l’extraction des fines particules du sol. Lorsque le puits est réalisé dans une roche stable, il se

peut qu’il soit possible de construire un puits d’essai ne nécessitant pas de matériau filtrant.

Le matériau filtrant doit être un matériau granulaire hautement perméable ayant une granulométrie étroitement

contrôlée et doit être constitué de grains de minéraux inertes par rapport à la composition chimique de

l’eau souterraine de la formation aquifère (par exemple quartz, feldspath). Dans les sols grenus, la courbe

granulométrique du filtre doit satisfaire la double inégalité suivante:
5 d ≤ d ≤ 5 d
15 sol 15 filtre 85 sol

d désigne la taille caractéristique du filtre ou du terrain en place, telle que la masse de la fraction

du sol passant à travers un tamis avec un largeur de la maille carrée de tamis de dimension, d,

représentant N % de la masse totale du matériau.

Dans les sols fins ou lorsque la crépine est équipée d’une toile géotextile conçue pour servir de filtre, le but du

matériau filtrant est de combler l’espace annulaire entre la face extérieure de la crépine et la paroi du trou de

forage. Dans certaines circonstances, il convient que le matériau filtrant soit un sable grossier ou une grave

fine hautement perméable, avec un coefficient de perméabilité au moins égal à 100 fois celui du sol ou de la

roche soumis à essai.

L’épaisseur de l’espace annulaire pour le matériau filtrant doit être d’au moins 50 mm. Le diamètre intérieur du

puits d’essai doit être choisi en fonction de l’objectif.
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ISO 22282-4:2012(F)
Légende
1 crépine (tube crépiné)
2 matériau filtrant
3 pompe submersible
4 tubage du trou de forage
5 tube pour le mesurage du niveau d’eau
6 bouchon étanche
7 tube support de la crépine
8 dispositif de mesure du niveau d’eau
9 base de la crépine
L longueur du filtre
D diamètre du tube
Figure 1 — Puits équipé en vue d’un essai de pompage — Exemple
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ISO 22282-4:2012(F)
5.3.2 Mode opératoire d’installation

Le puits d’essai doit être construit de la même manière que les piézomètres conformes à l’ISO 22475-1. Un

grand soin doit être apporté à l’installation des matériaux dans le puits. Une attention particulière doit être

portée aux opérations suivantes:

— La crépine doit être descendue dans le trou de forage jusqu’au niveau spécifié et doit être centrée dans le puits,

le haut et le bas de la crépine étant situés au niveau de calcul. Il faut veiller à ce que les joints de la crépine et

du tubage ne fuient pas et à ce que la crépine et le tubage soient installés en position verticale et droite.

— Si nécessaire, un matériau filtrant doit être inséré dans l’espace annulaire entre la crépine et le tubage

temporaire (ou la paroi du trou de forage). Le matériau filtrant doit être mis en place progressivement

par étapes afin de réduire le risque d’obstruction dans l’espace annulaire. Le matériau filtrant doit de

préférence être mis en place à l’aide d’un tube à trémie.

— Si nécessaire, un bouchon étanche en matériau de faible perméabilité (par exemple bentonite) doit être

créé dans l’espace annulaire entre la paroi du tube de forage et le tubage du puits, juste au-dessus du

matériau filtrant. Le bouchon mâle a pour fonction d’empêcher l’infiltration de l’eau superficielle, ou de

l’eau provenant d’autres formations aquifères, dans la crépine.
5.3.3 Préparation du puits

Avant l’essai de pompage, le puits doit être préparé afin d’éliminer tous les résidus de forage et les particules

de sol mobiles qui pourraient être entraînés par l’écoulement d’eau dans le puits. Ces particules pourraient

colmater le filtre et endommager la pompe d’essai.

La préparation doit être réalisée par pompage. Les méthodes possibles comprennent la remontée pneumatique

ou le pompage à l’aide d’une pompe robuste qui n’est pas endommagée par la présence de particules dans

l’eau rejetée. Si une remontée pneumatique est utilisée, il faut veiller à ne pas injecter d’air dans le terrain car

les bulles d’air peuvent avoir une incidence sur la perméabilité du terrain.

D’autres méthodes de préparation du puits peuvent être associées au pompage, notamment

— le curage au jet d’eau à l’intérieur de la crépine,

— le pistonnage à l’intérieur de la crépine pour induire un écoulement d’eau dans et hors du puits, et

— un traitement chimique (par exemple utilisation d’acides dans les roches carbonatées).

5.4 Réalisation et aménagement des piézomètres
5.4.1 Mode opératoire d’installation
Les piézomètres doivent être installés conformément à l’ISO 22475-1.

Les tubes piézométriques doivent être installés à une profondeur telle que l’influence du puits d’essai puisse

être observée et enregistrée de manière adéquate. Si possible, le piézomètre le plus proche du puits d’essai

doit être situé à la même profondeur que le fond du puits d’essai.
5.4.2 Préparation des piézomètres

Avant le début de l’essai, les piézomètres doivent être nettoyés conformément à l’ISO 22475-1. Le niveau

d’eau dans les piézomètres doit être mesuré pendant une période avant et après l’essai afin de détecter toute

variation naturelle du niveau de la nappe. Leur temps de réponse doit être contrôlé en observant la montée de

l’eau dans le tube piézométrique. La période de surveillance dépend de la nature de la formation aquifère et

de l’objectif de l’essai de pompage.
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ISO 22282-4:2012(F)
5.5 Réalisation de l’essai
5.5.1 Généralités
L’essai comprend jusqu’à quatre phases:

— une phase préalable au pompage afin de surveiller les niveaux de la nappe non perturbée;

— une phase de pompage préliminaire afin de déterminer le débit de l’essai de pompage;

— la phase d’essai de pompage;

— la phase d’essai après pompage afin de surveiller le rétablissement des niveaux de la nappe.

5.5.2 Surveillance préalable au pompage

Avant de commencer la phase de pompage de l’essai, les niveaux d’eau dans le puits d’essai et les piézomètres

doivent être surveillés afin de déterminer les niveaux naturels de la nappe.

NOTE La durée de la phase préalable au pompage dépendra de l’objectif de l’essai et des conditions locales. Les durées

de surveillance préalable au pompage sont habituellement de 1 jour à 10 jours. Des périodes plus longues de surveillance

préalable au pompage sont nécessaires lorsque les niveaux d’eau sont soumis à la marée ou à d’autres variations.

5.5.3 Phase de pompage préliminaire

Avant l’essai de pompage principal, une courte période de pompage doit être effectuée pour soumettre à essai

l’équipement.
NOTE Les durées appropriées pour l’essai de l’équipement sont de 15 min à 2 h.

Au cours de la phase de pompage préliminaire, le bon fonctionnement des pompes, des systèmes de régulation,

des appareils de robinetterie, des dispositifs de mesure du débit et des dispositifs de mesure du niveau d’eau

doit être vérifié. L’étanchéité de la tuyauterie de refoulement doit être vérifiée. Toute action corrective jugée

nécessaire doit être entreprise avant de débuter l’essai de pompage.

Pour des essais de pompage complexes ou à grande échelle, la phase de pompage préliminaire peut être

utilisée pour obtenir des informations sur le débit de décharge et le rabattement pour faciliter la détermination

du débit de décharge requis pour l’essai de pompage (voir Annexe B).
5.5.4 Essai de pompage

L’essai de pompage ne doit pas être débuté avant que les niveaux d’eau dans le puits d’essai et les piézomètres

ne se soient stabilisés après la phase de pompage préliminaire.
L’essai de pompage peut comprendre

— un essai à débit variable. Ce type d’essai implique de pomper le puits d’essai de manière progressive,

soit croissante soit décroissante, jusqu’à la capacité maximale du puits d’essai ou au débit maximal de la

pompe. Un essai à débit variable peut être réalisé pour faciliter la détermination du débit de décharge pour

un essai à débit constant
et/ou

— un essai à débit constant. Ce type d’essai implique de pomper dans le puits d’essai à un débit constant

pendant toute la durée de l’essai.

Si l’essai de pompage comprend un essai à débit variable suivi d’un essai à débit constant, il est possible de

prévoir une période de surveillance après pompage à la fin de l’essai à débit variable. Dans ce cas, il convient

que la période entre la fin de l’essai à débit variable et le début de l’essai à débit constant soit suffisamment

longue pour permettre la stabilisation des niveaux d’eau.
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ISO 22282-4:2012(F)

Chaque fois que le débit est initié ou modifié, la variation du débit de pompage doit être effectuée rapidement.

Au début de l’essai de pompage, le débit doit se stabiliser dans les 2 min qui suivent le début du pompage.

Le temps au début de l’essai est défini comme t = 0.

Pendant l’essai de pompage, les mesurages du niveau d’eau doivent être effectués conformément aux exigences

associées à l’objectif de l’essai et aux conditions du terrain. En général, la fréquence de mesure doit être plus

élevée au début de l’essai de pompage ou lorsque le débit a été modifié pendant un essai à débit variable,

lorsque les niveaux d’eau sont susceptibles de fluctuer rapidement. Au cours des dernières étapes d’un essai

de pompage, lorsque les niveaux d’eau fluctuent plus lentement, la fréquence des relevés peut être réduite.

Il convient d’utiliser les incréments de temps suivants entre les relevés, à moins que d’autres incréments

de temps ne puissent être justifiés en se fondant sur l’objectif de l’essai et les conditions du terrain. Si les

niveaux d’eau souterraine dans le puits d’essai et les piézomètres sont susceptibles de continuer à fluctuer

à une vitesse significative, il peut être nécessaire d’effectuer les relevés à une fréquence supérieure aux

recommandations suivantes:
— ≤30 s pour t ≤ 5 min;
— ≤1 min pour t = 5 min à 15 min;
— ≤5 min pour t = 15 min à 30 min;
— ≤10 min pour t = 30 min à 1 h;
— ≤30 min pour t = 1 h à 4 h;
— ≤1 h pour t > 4 h.

Lorsqu’un essai de pompage est réalisé dans des conditions où la nappe est sujette aux variations dues à

la marée, les relevés des niveaux d’eau doivent être effectués à une fréquence plus élevée pendant toute

la durée de l’essai. Dans des conditions de marée, il convient que l’intervalle entre les relevés ne soit pas

supérieur à 15 min.

Le débit de refoulement de la pompe doit être mesuré au moins 4 fois au cours de la première heure. Si le débit

de refoulement est stable, il est possible de le mesurer une seule fois par jour. Si le débit de refoulement est

instable, il doit être déterminé toutes les heures.

Les niveaux des masses d’eau libre situées à proximité du site d’essai doivent être enregistrés périodiquement

pendant toute la durée de l’essai, lorsque leur variation est susceptible d’interférer avec l’essai de pompage

(et inversement).

Le pompage doit être poursuivi jusqu’à la fin de la période d’essai de pompage spécifiée ou, si l’essai doit

atteindre le régime permanent, jusqu’à ce que trois relevés successifs, effectués à au moins 1 h d’intervalle,

des niveaux d’eau dans les piézomètres ne diffèrent pas de plus de 1 cm.
5.5.5 Surveillance après pompage

Lorsque le pompage est arrêté à la fin de la phase de pompage, la surveillance après pompage doit commencer.

Durant cette phase, les niveaux d’eau dans le puits et les piézomètres doivent être enregistrés. Dès le début de la

phase après pompage, il convient que les intervalles entre relevés soient identiques à ceux de la phase de pompage.

La durée de la phase après pompage dépendra de l’objectif de l’essai et des conditions locales. À moins que

l’objectif de l’essai et les conditions du terrain ne le justifient, la durée de surveillance doit être au moins égale

à la durée d’abaissement des niveaux de la nappe durant la phase de pompage, ou prendre fin lorsque trois

relevés successifs, effectués à au moins 1 h d’intervalle, ne diffèrent pas de plus de 1 cm.

Dès que les relevés sont moins fréquents, l’équipement de pompage peut être retiré en maintenant l’équipement

de surveillance en service, à condition que cela ne perturbe pas la surveillance.

Il convient d’éviter tout reflux.
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ISO 22282-4:2012(F)
5.6 Incertitude de mesure

Respectivement, l’incertitude de mesure automatique ne doit pas être, et il convient que l’incertitude de mesure

manuelle ne soit pas, supérieure à

— 1 s pour le temps ou 1 % de l’incrément de temps, en retenant la valeur la plus élevée,

— 1 cm pour les niveaux, et
— 5 % du débit maximal pour les débits de décharge.
5.7 Interruptions du pompage

Pendant la phase d’essai de pompage, il est important que le pompage soit continu, excepté les arrêts de

l’équipement pour réaliser la maintenance périodique. Durant un essai à débit variable ou durant les premières

24 h d’un essai à débit constant, il ne doit pas y avoir d’arrêt de l’équipement à des fins de maintenance. Avant

que l’essai ne commence, il convient que l’installation de pompage fasse l’objet d’une maintenance et d’un

entretien adéquats.

Si une panne mécanique ou d’autres problèmes provoquent une interruption du pompage pendant un essai

à débit variable ou durant les premières 24 h d’un essai à débit constant, l’essai doit être abandonné. Il faut

laisser les niveaux de la nappe se rétablir et recommencer l’essai à t = 0 pour un essai à débit constant ou au

début de l’étape précédente pour un essai à débit variable.
...

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