L'eau dans le sol
1. les mesures
le piézomètre ouvert
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  • Le piézomètre sert à mesurer le niveau d'eau, à suivre ses variations au cours du temps, à prélever l'eau pour analyse (suivi de pollution)
  • Il s'agit d'un tube mis en place dans un forage, crépiné sur une certaine hauteur et entouré dans la zone de la crépine par un massif filtrant (graviers). Il est protégé des infiltrations de surface par un bouchon de bentonite et fermé en surface par une bouche à clé ou un poteau cadenassé.
  • Le choix de la zone à crépiner est déterminé par le géologue (hydrogéologue) en fonction de la coupe du forage et des observations du sondeur.
le piézomètre fermé
C'est une cellule fermée, la pression de l'eau déforme une membrane, cette déformation est lue à l'aide d'une jauge et traduite en pression.
2. cycle de l'eau
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Nappes libres
Ce sont les nappes qui correspondent à une circulation dans des terrains perméables où elles ne subissent aucune contrainte en surface.La surface piézométrique est souvent appelée « toit de la nappe »
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Nappes captives
    • les nappes captives sont prisonnières entre deux couches de terrain imperméable ;leur alimentation ne s’effectue que par les affleurements du terrain perméable à l’intérieur duquel elles se trouvent incluses.
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  • La zone non saturée (ZNS) contient de l'air, de l'eau de rétention et de l'eau gravitaire en transit ; la base de cette zone est imprégnée d'eau provenant de la remontée capillaire à partir de la zone saturée.
  • La  zone saturée (ZS) contient de l'eau de rétention et de l'eau gravitaire ; la partie supérieure est imprégnée d'eau remontant par capillarité.
Elle ne tient pas compte de la connectivité des pores. On distingue pour cette raison deux porosités : la porosité totale et la porosité efficace (celle des pores connectés).

Du point de vue de la circulation de l’eau, on peut lier la quantité d’eau mobile dans un sol ou une roche aux vides connectés, en distinguant l’eau qui se déplace facilement (dans les fissures d’une roche, dans les pores d’un sable ou d’un gravier, entre les agrégats d’une argile) de celle qui est bloquée soit dans des pores fermés (roches), soit dans les espaces internes aux agrégats argileux.
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3. Equations

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mesure de la perméabilité
Piézométrie

  • Privilégier lanterne au lieu de piézomètre ouvert sur  toute la hauteur.
  • Crépinage - à la main (attention),
                   - industriel (de préférence).
  • Filtre :        - géotextile (attention),
                   - problème de la colle.
  • Variation        - pression atmosphérique,
                     (fente en tête).
  • Suivi dans le temps : une nécessité,
                   - relevés manuels,
                   - préférer relevés automatiques.


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Infiltromètre à double anneau.

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Méthode de Porchet
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anisotropie
Explication de l'anisotropie
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L'anisotropie de perméabilité des sols est une donnée importante qu'il faut savoir mesurer.

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Plusieurs essais Lefranc permettent d'approcher alpha
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Des essais de pompage permettent aussi de connaître l'anisotropie
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Si le puits ne descend pas jusqu'au substratum, il est imparfait

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4. Eau de surface
La pluie tombe en surface du sol. Une partie de l'eau ruisselle et une autre partie s'infiltre.
Le coefficient de perméabilité est fonction du degré de saturation du sol. Sur un sol sec, il est plus faible que sur le même sol humide. Au début de la pluie le ruissellement est donc plus important, c'est pourquoi les pluies d'hiver sont plus profitables aux aquifères.
érosion
Dépend de :
  • L’état de surface
  • La végétation.
  • Les géotextiles anti-érosion.
  • Les nattes de jute.
  • Les grillages + additifs  (ex : coquilles de noix de coco).
  • Les structures tridimensionnelles.



  • La vitesse des écoulements
  • Le modelage de la pente
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  • Descentes d’eau brises débit
  • Le fascinage
  • Les bassins de stockage
infiltration
Pluie = infiltration + ruisellement

S => surface offerte à l’infiltration
k =>   perméabilité   10-3 m/s graves morainiques
                    10-4 m/s sables propres
                    10-5 m/s sables limoneux
                    10-6 m/s limons + ou - sableux
si S = 10 ha   et   k = 5 x 10-6 m3/s           QI = 0.5 m3/s
               QI = potentiel
               pas la réalité


GESTION DE LA NON INFILTRATION
DU RUISSELLEMENT SUPERFICIEL

  • Imperméabiliser les fils d’eau des fossés ruisseaux - .
  • Imperméabiliser les accotements.
  • Eliminer les chevelus hydrographiques.
  • Eviter les parties fraîchement terrassées  foisonnées en tête,

Avec :   QI débit s’infiltrant et
          Qc débit capable d’infiltration
alors :   QI £ Qc = kSAT S
kSAT                 10-1 m/s      Pierrier,
               10-2 m/s cailloux et blocs
                    légèrement sableux,
               10-3 m/s      grave sableuse,
               10-4 m/s      grave sablo-limoneuse,
               10-5 m/s      sable molassique,
    •         5 x  10-6 m/s      éboulis de schistes.
    • avec formes de pente non régulières.
  • Limiter les temps de parcours.
  • Gérer les contre-pentes.
Acheminer les eaux vers un exutoire hors glissement.

Infiltration dans les fossés : attention au problème du linéaire.

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5. Définitions
l'eau dans le,sol
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Le déplacement de l’eau dans le sol est piloté par la
Pesanteur et la pression : loi de Bernoulli
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v est négligé (les vitesses sont petites dans les sols)
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Pour un sol saturé, on peut combiner les équations qui définissent :
- la conservation de la masse d’eau (l’eau qui quitte un volume élémentaire doit être remplacée par un volume équivalent) :
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- la relation entre la charge et le débit (loi de Darcy) :
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6. Aquifères
Les conditions limites du problème

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  • Circulations erratiques
    • Boyaux
    • Veines sableuses
    • Zones broyées
    • Karst
  • Aquifères
    • unique à surface libre
    • en charge
    • multiples
  • Autres cas
    • Pompage capillaire
    • Electro-osmose



Cas type d'écoulement
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effets d'un pompage
Conditions usuelles, la nappe alimente la rivière
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Suite au pompage, c'est la rivière qui alimente le pompage avec risques de pollution
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Les riques de pollution augmentent si d'autres infiltrations existent
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Si tout se combine, c'est un manque d'eau généralisé.
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