Pour savoir si un terrain est perméable. On regarde si le traceur pénètre dans le terrain

2.

Pour rechercher une communication directe entre deux endroits.

On

jette le traceur en a m o n t dans la nappe o u le réseau d’eau et l’on examine son apparition en aval a u x points où l’on pense qu’il doit arriver.

I1

n’est donc pas question de temps.

C’est une opération purement qualitative.

3. Pour rechercher la direction de l’écoulement. D a n s une nappe, par exemple, on injecte le traceur dans un puits central et l’on repère son arrivée dans un des puits disposés en cercle autour du puits d’injection. C’est en s o m m e une opération sem- blable à la précédente.

4.

Pour mesurer la vitesse d’une circulation souterraine d’eau.

I).

s’agit alors de calculer le temps mis par le traceur pour aller d’un point à un autre. Cette opération quanti- tative n’est pas aussi simple qu’elle apparaît a u premier abord, c o m m e nous le verrons plus loin.

5.

Pour mesurer les débits.

On

verse dans le courant d‘eau en un point a m o n t un débit donné d’eau renfermant une concentration donnée d’un traceur et l’on détermine en un point aval la concentration du traceur dans le courant.

L E S C A R A C T È R E S D ’ U N T R A C E U R I D É A L

I1

est bien évident que n’importe quelle substance n e peut servir de traceur.

Elle

doit présenter certains caractères. Elle doit pouvoir être facilement déterminée quali- tativement, voire le plus souvent quantitativement, m ê m e lorsqu’elle se trouve en très faible concentration dans l’eau, car elle sera toujours très fortement dilu6e a u x points de repérage.

D a n s ses relations avec l’eau, le traceur doit être absent o u 2 la rigueur n’exister qu’en très petite quantité dans l’eau de la nappe o u des courants souterrains, pour qu’on puisse obtenir des différences utiles de concentration entre les points d’injection et les points de repérage.

I1

doit être facilement transporté par l’eau, c’est-à-dire soit se maintenir très aisé- m e n t en suspension, soit avoir une solubilité élevée.

I1

ne doit pas se décomposer ni se précipiter dans l’eau d’injection, ni dans l’eau de la nappe.

84

Les diflérents traceurs

I1

ne doit pas pouvoir se détruire sous l’influence de micro-organismes pendant son trajet souterrain.

D a n s ses relations avec le terrain,

il

n e doit pas être absorbé, adsorbé o u retenu par le milieu poreux.

I1

ne doit pas ((contaminer ))chimiquement le terrain trop longtemps, c’est-à-dire être restitué trop tardivement par ce m ê m e terrain, ce qui écarterait les possibilités d’expériences successives, rapprochées les unes des autres.

Enfìn il

ne doit pas réagir chimiquement avec le milieu poreux.

Du

point de vue pratique,

il

doit pouvoir être obtenu facilement et à bas prix.

11

ne doit nécessiter que des opérations techniques simples, rapides et peu onéreuses.

I1

ne doit présenter aucun danger dans les conditions normales d’emploi, a u m o m e n t de l’injection, en raison de sa nocivité, car le traceur est obligatoirement utilisé e n concentration élevée. Enfin

il

ne doit pas contaminer dangereusement l’eau étudiée, surtout au-delà d’un temps raisonnable.

L E S D I F F É R E N T E S S O R T E S D E T R A C E U R S N O N R A D I O - A C T I F S

Jusqu’à ces dernières années, on avait recours à des traceurs solides entraînés par l’eau, à des traceurs chimiques facilement solubles et facilement repérables et surtout à des traceurs colorants qui, à très grande dilution, sont encore visuellement distin- guables. Ils ont rendu bien des services. Ils ont chacun leurs qualités, mais aussi des défauts. E t maintenant l’avenir s’ouvre a u x traceurs radio-actifs, à peu près tous détectables à des concentrations extrêmement faibles. Les uns ont une durée de vie faible, ce qui peut être extrêmement utile, tandis q u e d’autres ont une durée de vie très longue, ce qui est un avantage considérable dans l’étude des cheminements de très longue durée.

N o u s donnerons d’abord un aperçu des traceurs solides, chimiques et colorants, ce qui permettra de mieux distinguer les qualités et les défauts des traceurs radio-actifs, car eux non plus ne sont pas parfaits.

Traceurs solides.

Nous pouvons distinguer trois sortes de traceurs solides : ceux qui flottent, ceux qui sont immergés et ceux qui sont en suspension.

Les traceurs qui flottent n’indiquent que la vitesse la plus élevée, celle du courant supérieur, et non la vitesse moyenne, qui importe le plus.

En

outre, ils n e peuvent être utilisés dans les nappes d’eau souterraines où ils sont retenus, o u m ê m e dans les terrains calcaires ordinaires.

I1

faut qu’il

y

ait vraiment des chenaux de très grandes dimensions pour que le transport ne soit pas trop gêné.

Les traceurs immergés, c’est-à-dire ceux qui sont situés à une certaine profondeur dans la masse liquide et soutenus par un flotteur situé en surface, sont encore moins utilisables que les précédents en raison de leurs plus grandes dimensions.

Les traceurs en suspension sont plus facilement transportés par l’eau et peuvent ainsi servir en particulier dans les terrains largement fissurés.

O n

leur d e m a n d e de pouvoir se maintenir constamment en suspension, d‘être assez petits pour n e pas être arrêtés par les pores et chenaux. Leur emploi dépend donc essentiellement des dimensions de ceux-ci et de ceux-là. E t s’ils sont très finement divisés, ils ne doivent pas se fixer contre les parois des éléments constitutifs de l’aquifère.

On a utilisé les traceurs solides les plus divers : balle d’avoine, son, grains d’amidon facilement détectables par l’iode, levures (Saccharomyces cerevisiae,

S.

mycoderma), bactéries

(B.

violaceus,

B.

pyocyaneus,

M.

prodigiosus,

M.

aceti).

Traceurs chimiques solubles.

Les traceurs chimiques présentent cet avantage qu’il est facile d’en trouver

de

très solubles. Ils font ainsi vraiment corps avec l’eau

qui

les transporte.

Et,

lorsqu’ils ressortent des terrains en concentration suffisamment élevée, ils sont souvent aisément repérés par des réactions chimiques, ou m ê m e par des mesures

de

conductivité élec- trique.

Cependant ils présentent certains défauts. Leur diffusion, surtout si leur concentra- tion est élevée et si la vitesse de circulation

de

l’eau est extrêmement faible, est de nature à amener des perturbations. Mais ce n’est là, dans la plupart des cas, que leur moindre défaut.

D a n s certains cas, on ne peut les injecter qu’à des concentrations élevées pour pouvoir les repérer à l’aval. Mais la densité de leur solution est alors beaucoup plus élevée que celle de l’eau, ce qui les fait descendre a u x points les plus bas, empêche u n mélange parfait et les place souvent hors circuit.

D’autre part, certains cations sont fortement adsorbés par l’argile ou la matière organique d u terrain aquifère o u d u toit ou du m u r de celui-ci. C’est le cas des ions Na,

K,

Ca, M g ,

Li,

Ba, etc., suivant la composition de l’argile.

Enfin, quelques-uns réagissent avec l’aquifère, en particulier avec l’argile. U n e concentration élevée de N a peut peptiser l’argile et diminuer la perméabilité de l’aquifère, modifiant ainsi la vitesse de circulation de l’eau. Les ions C a agissent en sens contraire, en coagulant l’argile.

Les meilleurs traceurs seront donc les anions qui se fixent très diflicdement.

Les traceurs chimiques les plus utilisés sont les chlorures (NaCl, CaCl,, LiC1,

NH,Cl),

tous très solubles, facilement repérables par dosage classique d u chlore OU

par mesure de la conductivité électrique. Leur grand avantage est que l’ion

C1

n’est pas adsorbé et ne réagit pas avec le terrain. Par conséquent

il

ne subit pas de retard trop important lors de son cheminement et se perd peu en route, d’où un excellent rendement. Mais l’écueil est la tentation

de

l’utiliser en concentration trop élevée au point d’injection :

il

risque alors

de

s’égarer, et de ne pas apparaître. D e plus,

il

est souvent nécessaire

de

l’employer eli très grande quantité ; l’opération est alors on6reuse.

Ainsi

pour marquer une eau de

10

mg

de

N a C l par litre,

il

faut en employer

lo*

fois plus que la fluorescéine reconnaissable à la dilution de 10-9. L à où

1 kg

de fluorescéine est suffisant,

il

est nécessaire d’injecter

10

tonnes

de

NaCl. Autrement

dit,

là où 1,011 injecterait

50

litres d’eau ayant dissous de la fluorescéine,

il

faudrait injecter

38

m3 d’eau saturée en NaCl, avec les inconvénients précédemment relevés dus à la densité de la solution de NaCl.

E n outre, lorsqu’on a affaire à des eaux souterraines très chlorurées, c o m m e dans les pays arides, l’utilisation des chlorures c o m m e traceurs devient encore plus difficile, car l’accroissement de la concentration en chlore aux points de détection est moins facile à saisir.

Aussi y a-t-il avantage, dans ce cas, à employer le bichromate

de

sodium (Crz0,Na,2H,0), dont la solubilité est

de

2,380

kg

à O0 et

de 4,330

kg (à l’état anhydre) par litre d’eau.

I1

peut être décelé à la dilution de

1

à

2 x

en employant la diphé- nylcarbazide c o m m e réactif1.

Le

nombre

P de

kilogrammes à employer dans les terrains calcaires (Ravier, Hours, Schneebeli

[210])

est de :

P = 3 - - ’ 0 . 1 V dL

Les diffërents traceurs

a

=

vitesse, en mètres/jour, du courant souterrain.

V =

réserves d’eau souterraine en milliers de mètres cubes.

Bien d’autres traceurs chimiques ont été utilisés : l’acide borique, le tétraborate de sodium, le bromoforme, les détergents commerciaux, le sucre, la dextrose, le phénol, ce dernier pouvant être décelé à l’odorat ou au goût, surtout si on le transforme en chlorophénol. Les sucres ont l’inconvénient d’être attaqués par les micro-organismes.

Traceurs colorants.

Les traceurs colorants présentent de très sérieux avantages. Leur solubilité est grande et leur détection peut se faire sur de très faibles concentrations de l’ordre de 10-9. Mais la plupart d’entre eux sont adsorbés par les matières argileuses ou les matières organiques. Certains réagissent avec le

CO,

dissous de l’eau, le

pH,

les substances ferrugineuses, les matières organiques. Aussi n’a-t-on pas enregistré uniquement des succès.

Généralement leur utilisation est à déconseiller dans les aquifères à porosité

d’in-

terstices, surtout si ceux-ci renferment des matières argileuses, ont des pores tres fins et ne laissent circuler l’eau

qu’a

très faible vitesse.

Par contre ce sont des traceurs presque parfaits pour l’étude de la circulation de l’eau dans les karst, à circulation rapide et à courants resserrés.

Le

traceur le plus connu est la fluorescéine (C,oH,oO,Na,).

On

utilise Bgalement l’uranine qui n’est qu’une fluorescéine rendue plus soluble par l’addition de carbonate de soude.

L a fluorescéine est adsorbée par les matériaux argileux. Elle réagit avec les matières organiques, les oxydes ferriques. Elle est détruite par la ludere. Elle est affaiblie par le

CO,

dissous dans l’eau et l’acidité de l’eau. Mais, dans ce dernier cas, on peut la régénérer en alcalinisant l’eau.

A

l’œil nu elle est détectée à la concentration de 10-7, avec le fluorescope Trillat

a

la concentration de

2 x

10-9 et parfois de

1 x

et avec le fluorescope électrique de Dienert à la concentration de

1 x 10-9.

C e dernier n’exige que

45

c m 3 d’eau.

I1

en faut

250

c m 3 avec le fluorescope Trillat.

On

dissout dans l’eau la fluorescéine préalablement diluée dans de l’alcool additionné d’ammo- niaque

(0’25

litre de

NH,

pour

5

litres d’alcool et pour

50

litres d’eau par kilogramme de fluorescéine). L e poids

P

de fluorescéine à employer est, d’après Ravier

[210]

:

P =

12

-

^dL

+

0,02

v

a Oil

P

est le poids en kilogrammes de fluorescéine.

k = 0’5

dans le cas de circulation en fissures o u en chenaux.

k = 3

dans le cas de circulation en interstices.

d est le débit des sources, en m3/s.

L

la longueur du trajet en mètres.

V

le volume de la réserve souterraine en milliers de mètres cubes.

a la vitesse en mètres/jour du courant souterrain.

Si

le cours d’eau ou bien l’injection d’eau pendant quarante-huit heures a un débit Dienert 1 utilisait les formules suivantes :

de plus de

5

l/s, on emploiera une quantité de fluorescéine :

P =

2,5

x

lO-’dL

Si

le cours d’eau ou bien l’injection d’eau pendant douze heures a un débit de moins de

5

l/s, on emploiera :

1. F. DIENERT. Hydrologie agricole. Parie, Baillitc, 1932, 462 pages.

a7

125

x

10-sd

x L

b

Dans le document RECENTS DES HYDROLOGIE (Page 84-88)