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Plan du cours

Plan du cours. Introduction - Cycle de l’eau. 1. De l’eau dans les roches. 2. Les écoulements souterrains 2.1. Charge hydraulique, cartes piézométriques 2.2. Perméabilité, Loi de Darcy. 3. Le forage, les puits et les pompages. 4. Transport, traçages, pollution des nappes.

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Presentation Transcript

  1. Plan du cours Introduction - Cycle de l’eau 1. De l’eau dans les roches 2. Les écoulements souterrains 2.1. Charge hydraulique, cartes piézométriques 2.2. Perméabilité, Loi de Darcy 3. Le forage, les puits et les pompages 4. Transport, traçages, pollution des nappes

  2. Notion de charge hydraulique / niveau piézométrique Dans le sol, toute eau possède un potentiel d’énergie relié à : - sa position verticale (altitude), - la pression qu’elle subit (atmosphérique ou hydraulique), - sa vitesse instantanée dans le sol Equation de BERNOUILLI : Exprime le fait que la somme des 3 énergies (potentielle, de pression et cinétique) Est constante le long d’une ligne de courant en régime permanent. Cette somme est la CHARGE HYDRAULIQUE Fluide non visqueux Écoulement unidimensionnel Energie potentielle Energie de pression Energie cinétique

  3. Notion de charge hydraulique / niveau piézométrique Margelle du puits Niveau du sol = 10 m NGF NP = zsol – heau/sol NP se mesure par rapport au niveau du sol, puis transformé en m NGF NP en 1 ? NP en 2 ?

  4. La charge hydraulique correspond à la hauteur d’équilibre de l’eau en un point donné de l’espace, càd la hauteur à laquelle s’élèverait et se stabiliserait l’eau pour se mettre en équilibre avec la pression atmosphérique. Niveau piézo : altitude du plan d’eau Charge hydraulique : poids de la colonne d’eau au dessus du niveau de référence Sur le terrain, seule la mesure du NP est accessible Par convention, les deux paramètres sont identifiés au NP

  5. Vocabulaire spécifique aux cartes piézométriques Cote piézométrique H (en m) 40 30 x Ligne de courant Gradient hydraulique i = H / X Isopièze (hydro-isohypse)

  6. Exercice : Dans une nappe artésienne, on réalise 4 forages. On les ferme au niveau du sol et on mesure la P de l’eau en tête de puits. 1. Calculer la charge hydraulique en chaque point 2. Tracer les isopièzes (éq 10m) et les lignes d’écoulement HA = 145,3m 140 HB = 127,8m 130 HC = 130,2m 120 HD = 120,3m

  7. Exercice : Soient 3 forages réalisés dans des aquifères indépendants et dont les fluides sont de nature différentes 1 – Dessinez la configuration des 3 forages 2 – calculez la charge hydraulique équivalente à la masse volumique de l’eau douce dans chaque forage 3 – dans quel sens se font les transferts entre aquifères ?

  8. H (eau douce) en A = 55 m H (eau douce) en B = 55,63 m H (eau douce) en C = 56,32 m Drainance verticale ascendante

  9. Gradient hydraulique Dans l’exercice précédent, calculez le gradient hydraulique entre A et B, A et C, B et C, B et D, A et D. Commentez.

  10. Réalisation d’une carte piézométrique Réalisation d’un premier forage Réalisation d’un second forage H = 94 m H = 94 m H = 92 m

  11. ? Réalisation d’une carte piézométrique 94 m 92 m

  12. ? 88 m Points d’observation : puits, forage, piézomètre, source 102,5 m 82 m 94 m 88 m 99 m 90 m Cote piézométrique interpolée 92 m 85 m 97 m 90 m 92,5 m 84 m 79 m 94 m

  13. ? 94 m 105 m 100 m 95 m Isopièze 92 m 90 m 85 m 80 m

  14. ? Points d’observation : puits, forage, piézomètre, source 94 m 105 m 100 m Sens d’écoulement de l’eau 95 m 92 m 90 m 85 m 80 m Deux points d’observation ne suffisent pas pour déterminer correctement le sens d’écoulement

  15. Diverses configurations d’écoulement 60 Zone divergente 59 50 58 50 40 57 40 30 30 Pompage Zone convergente Barrière imperméable Zone d’alimentation 60 40 55 35 30 50 45 25

  16. Relation Nappe/Rivière : nappe drainée par la rivière puits ou forage infiltration de la pluie plateau Rivière vallée rivière 125 surface de la nappe 124 (niveau de l’eau dans les puits) nappe écoulement 123 roche poreuse couche imperméable formant la base de la nappe

  17. Rivière 125 124 123 Relation Nappe/Rivière : nappe alimentée par la rivière puits ou forage ruissellement oued en crue infiltration surface de la nappe (niveau de l’eau dans les puits) nappe écoulement roche poreuse base de la nappe

  18. 90 120 80 90 120 80 80 70 100 70 100 120 80 90 60 80 60 50 50 90 60 80 100 50 100 80 50 60 60 60 80 80 50 60 60 50 N 50 60 50 50 60 50 40 40 40 50 40 40 30 40 50 30 30 30 20 30 30 Cote de la nappe libre (m) 40 20 Réseau hydrographique et sens d’écoulement 0 500 m 20

  19. 90 120 80 90 120 80 80 70 100 70 100 120 80 90 60 80 60 50 50 90 60 80 100 50 100 80 50 60 60 60 80 80 50 60 60 50 N 50 60 50 50 60 50 40 40 40 50 40 40 30 40 50 30 30 30 20 30 30 Cote de la nappe libre (m) 40 20 Réseau hydrographique et sens d’écoulement 0 500 m 20

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