Hydrogéologie en détail 15.00 / 20

Plan :

Hydrogéologie Générale 12/10/04 - 2 - Table des matières 1 Hydrogéologie générale, cycle de l’eau : les différentes phases, volumes, flux, vitesses...............................4 1.1 Quelques chiffres sur l'eau......................................................................................................................4 1.2 Propriétés de l’eau .................................................................................................................................4 1.3 Les différents types d’eau.......................................................................................................................4 1.4 Les origines des eaux souterraines..........................................................................................................4 1.5 Les réservoirs d’eau à la surface du globe ..............................................................................................5 1.6 Systèmes et temps de résidence ..............................................................................................................5 1.7 Constituants des eaux souterraines .........................................................................................................6 1.7.1 Particules solides ............................................................................................................................6 1.7.2 Ions majeurs (~100 –10+4 mg/l).......................................................................................................7 1.7.3 Ions mineurs (~10-1 -101 mg/l)........................................................................................................7 1.7.4 Eléments traces (~10-4 -10-1 mg/l) et gaz dissous ...........................................................................7 1.8 Différentes compositions d’eaux ............................................................................................................8 1.9 Le cycle hydrologique ............................................................................................................................8 1.9.1 Le moteur.......................................................................................................................................8 1.9.2 Le cycle à l’échelle d’un bassin versant..........................................................................................8 1.10 L’équation de conservation hydraulique...............................................................................................11 1.11 Bilan hydrologique ...............................................................................................................................11 2 Nappes et eaux souterraines.........................................................................................................................12 2.1 Notion d’aquifère.................................................................................................................................12 2.2 Ouvrages de captages et périmètres de protection ................................................................................15 2.3 Différents exemples d’aquifères ...........................................................................................................15 2.3.1 Aquifères fluviatiles.....................................................................................................................15 2.3.2 Ecoulements en milieux karstiques...............................................................................................16 2.3.3 Ecoulement dans les milieux fissurés ...........................................................................................20 2.4 Hydroisohypses et surface piézométrique ............................................................................................21 2.5 Cartes hydrogéologiques: symboles importants ...................................................................................21 2.6 Axes d’écoulement ...............................................................................................................................22 2.7 Interprétation des axes d’écoulement....................................................................................................22 2.8 Construction de cartes hydroisohypses.................................................................................................24 2.9 Potentiel de l’eau .................................................................................................................................25 3 Propriétés pétrophysiques des roches ...........................................................................................................26 3.1 Les différents types de roches...............................................................................................................26 3.1.1 Roches sédimentaires...................................................................................................................26 3.1.2 Roches magmatiques ....................................................................................................................26 3.1.3 Roches métamorphiques ...............................................................................................................26 3.2 Porosité – Perméabilité .........................................................................................................................26 3.2.1 Porosité (n, φ) ...............................................................................................................................26 3.2.2 Perméabilité (k) ............................................................................................................................27 3.2.3 Granulométrie et connectivité.......................................................................................................27 3.2.4 Conductivité hydraulique (K) .......................................................................................................28 3.2.5 Milieu isotrope - anisotrope..........................................................................................................29 3.2.6 Conductivité hydraulique moyenne ..............................................................................................29 3.2.7 Coefficient d’emmagasinement (Ss, S) .........................................................................................29 3.2.8 Eau gravitaire et eau de rétention..................................................................................................30 4 Transport d’un fluide en milieu poreux ........................................................................................................31 4.1 Expérience de Darcy............................................................................................................................31 4.2 Mesures du gradient hydraulique..........................................................................................................33 4.3 Diffusion et dispersion dans l’eau d’un aquifère ..................................................................................33 4.4 Application de la loi de Darcy ..............................................................................................................34 4.4.1 Calcul de la ligne piézométrique...................................................................................................34 4.4.2 Puits en nappe libre.......................................................................................................................35 4.4.3 Puits artésien ou en nappe captive ................................................................................................37 4.4.4 Évaluation des paramètres important d'une nappe aquifère..........................................................37 4.4.5 Cas où la ligne piézométrique n'est pas horizontale......................................................................39 4.5 Ce que ces équations permettent de prédire..........................................................................................39 5 Formations géologiques pouvant stocker de l'eau.........................................................................................40 Hydrogéologie Générale 12/10/04 - 3 - 5.1 Cônes de déjection...............................................................................................................................40 5.2 Eboulis.................................................................................................................................................40 5.3 Moraines glaciaires..............................................................................................................................40 5.4 Plis .......................................................................................................................................................41 5.5 Barrage naturel par éboulement............................................................................................................41 5.6 Formations du substratum et contrôle par la tectonique .......................................................................41 5.7 Exemples de grands aquifères...............................................................................................................42 5.7.1 Le bassin de Paris .........................................................................................................................42 5.7.2 Le bassin du Sahara ......................................................................................................................45 5.8 Interface eau salée – eau douce.............................................................................................................47 6 Détérioration de la qualité de l’eau...............................................................................................................48 6.1 Vulnérabilité des nappes à la pollution.................................................................................................48 6.2 Principaux types et origine des pollutions ............................................................................................49 6.2.1 Pollution temporaire et pollution chronique .................................................................................49 6.2.2 Pollution ponctuelle et pollution diffuse.......................................................................................49 6.2.3 Origine de la pollution ..................................................................................................................49 6.2.4 La pollution minérale....................................................................................................................50 6.2.5 La pollution organique..................................................................................................................51 6.2.6 La pollution microbiologique .......................................................................................................51 6.3 Défenses naturelles contre les pollutions..............................................................................................51 6.3.1 Rôle protecteur des sols ................................................................................................................51 6.3.2 Rôle épurateur du couvert végétal et des organismes ...................................................................52 7 Définitions ...................................................................................................................................................52 8 Bibliographie ...............................................................................................................................................53