Hydrogéologie en détail 56959

Extrait / Introduction

Extrait / Introduction :

L’hydrogéologie est la science de l’eau souterraine. C’est une discipline des sciences de la terre qui a pour objectifs l’étude du rôle des matériaux constituant le sous-sol et les structures hydrogéologiques (aquifères) et, par acquisition de données numériques par la prospection ou l’expérimentation sur le terrain, de permettre la planification des captages, ainsi que l’exploitation et la gestion de l’eau souterraine. L’hydrogéologie se spécialise dans la recherche et l’exploitation des eaux souterraines à usage domestique ou industriel et étudie comment les matériaux géologiques influencent la circulation et la qualité des eaux souterraines. Outre des connaissances géologiques, l’hydrogéologue doit posséder de bonnes connaissances en hydraulique. Il intervient en effet dans la recherche et l’exploitation du gisement de la nappe aquifère, dans l’étude de la qualité des eaux ainsi que dans leur protection. L’hydrogéologue doit être capable d’estimer la quantité et la qualité de l’eau et prédire son comportement dans les aquifères.

Plan

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

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