rieur correspond à la pression enregistré dans le puits perturbé, et celui du dessous montre la réponse en pression dans deux puits situés à des distances différentes du puits sollicité.
Dans le cas des aquifères, une bonne compréhension des processus liés à la recharge du système et à son transfert dans le milieu, ainsi que sa quantification, sont nécessaires pour établir des exploitations d’eau souterraine pérennes13, mais aussi pour comprendre l’im- pact des changements climatiques sur les ressources en eau ainsi que prévenir les risques de
13. Bredehoeft [2002] exclut de manière vindicative le fait qu’établir correctement la recharge d’un aquifère est nécessaire pour déterminer la pérennité d’une ressource. Au risque de passer pour l’un des inexperts qu’il dénonce, je crains qu’il n’ait oublié une dimension critique : le temps. Ce n’est pas en tirant sur la paille que le verre va se remplir !
contamination [Armandine Les Landes, 2014; de Vries et Simmers, 2002; Healy, 2010; Scan- lon et al., 2002]. Notons que nous entendons par recharge, un flux d’eau entrant dans le sys- tème hydrogéologique et rejoingnant sa partie saturée. Ce flux peut provenir d’une infiltra- tion d’une fraction des eaux météoriques à travers les sols, de façon diffuse et locale, et éven- tuellement du drainage de certains compartiments hydrologiques de surface tels que les lacs ou les rivières. Estimer la recharge et comprendre d’où elle vient n’est pas une tâche aisée du fait que beaucoup de facteurs la contrôle : quantité de précipitation, température, vent, propriétés du sol, topographie, etc. [de Vries et Simmers, 2002; Healy, 2010]. Chaque confi- guration étant unique dans un certain sens, de nombreuses techniques adaptées à chaque situation se sont développées pour quantifier ce flux particulier. Ces techniques peuvent être fondées sur des mesures physiques (humidité air et sol, vent, radiations solaires, niveau pié- zométrique, précipitations, etc.) ou chimiques (par exemple, les traceurs historiques comme le CFC ou ioniques comme le chlorure), et sont interprétés à l’aide de modèles empiriques ou à base physique [Healy, 2010; Healy et Cook, 2002; Rohde et al., 2015; Scanlon et al., 2002]. Toutefois, la quantification de la recharge reste généralement sujette à une incertitude rela- tivement grande du fait l’interaction complexe des processus qui la régulent, et il convient de choisir la bonne technique d’estimation en fonction du contexte et des objectifs [Scanlon et al., 2002]. Idéalement, il faudrait également récolter un maximum de données différentes distribuées sur l’ensemble d’un bassin mais cela n’est pas aisé et constitue souvent une im- portante limite. Enfin, la principale difficulté provient du fait qu’il est très difficile de repré- senter ce qu’il advient de l’eau entre son infiltration au niveau du sol et son arrivée à la zone saturée de la nappe d’eau souterraine. Le transfert d’eau de la surface vers la profondeur est un point sur lequel les hydrologues restent très aveugles, et lorsque les caractéristiques du site sont complexes, il ne subsiste souvent aucun autre choix que de représenter ce compar- timent intermédiaire occulte par des modèles de type boîtes noires. Cela rend ces fonctions de transfert très spécifiques au site et rend périlleux voire fantaisiste la description des pro- cessus de recharge, bien que cela puisse renseigner sur leurs temps caractéristiques ainsi que sur les comportements globaux de certains réservoirs [Jiménez-Martínez et al., 2013; Mangin, 1984].
Le problème de l’échelle spatiale et temporelle
Ainsi, nous disposons d’un large éventail de méthodes qui nous permettent d’accéder à différentes propriétés des réservoirs fracturés et couvrant des échelles spatiales allant du centimètre à la dizaine de kilomètres (figure1.16). Il est donc indéniable que la difficulté de décrire un milieu peu accessible et invisible dans son ensemble est surmontée par le déve- loppement et la mise en oeuvre de ces techniques. De plus, les méthodes de caractérisation présentées jusqu’à présent disposent de certains traits communs :
1. Voir loin c’est voir long : pour augmenter l’échelle d’investigation, ou éventuellement pour suivre des processus sur plusieurs ordres14, il faut généralement augmenter le temps de la mesure ou de l’expérience15(figure1.16).
2. A chacun son rang : il n’existe pas de méthode qui démontre son potentiel à toutes les échelles spatiales, hormis éventuellement l’analyse et l’interprétation des traces de fractures depuis l’échelle du bloc [Ledésert et al., 1993] jusqu’à la cartographie des linéaments [Bour et al., 2002; Sander, 2007], mais cela reste assez fastidieux et la pro- duction des cartes de traces peut souffrir d’une certaine subjectivité de la part de l’opé- rateur [Schuite, 2013].
3. L’union fait la force : il faut souvent coupler plusieurs méthodes pour résoudre à la fois la dynamique et la structure du système de manière suffisamment efficace. Il convient donc d’associer des méthodes explorant des échelles de temps et d’espace compa- rables si l’on souhaite pallier ce problème.
4. C’est le contenu qui révèle le contenant : la plupart du temps, on quantifie un para- mètre de l’eau (température, débit, pression, volume, concentration en éléments dis- sous, etc.) ponctuellement ou en continu, afin d’en déduire les propriétés du système fracturé. Les méthodes géophysiques, pour être plus précis, recherchent généralement les contrastes entre les propriétés de l’eau et celles du milieu environnant. On cherche fréquemment à déterminer la transmissivité et l’emmagasinement du milieu. Or, nous avons évoqué précédemment que ces deux paramètres dépendent à la fois des pro- priétés du milieu et du fluide. La plupart des mesures sont donc rivées seulement sur une partie du système. Il n’est pas question de remettre en cause le bienfondé de ces
14. Par exemple, ordre 1 = écoulement dans une grande fracture ; ordre 2 = écoulement dans cette même fracture et diffusion dans les réseaux de fractures environnants ; ordre 3 = ordre 2 + diffusion dans la matrice ou les microfractures.
15. On entend par là, le temps entre le début et la fin du suivi d’un observable donné. Il n’est absolument pas question ici d’inclure la durée de la mise en place de l’expérience ou du suivi.
approches, qui ont fait leurs preuves, mais il est possible ici d’en observer une po- tentielle limite. Le volume occupé par le fluide dans le milieu fracturé est faible par rapport au volume total du réservoir. En ne regardant que le fluide, on échantillonne donc une « échelle réduite » du système.
FIGURE1.16 – Echelles d’investigation des méthodes de caractérisation en milieu fracturé, modifié