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Les eaux souterraines

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Academic year: 2022

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(1)

Plan du cours Géodynamique externe S2

Partie II

Les eaux souterraines

Les eaux souterraines

(2)

Chapitre

Chapitre II:: Les Les eaux eaux souterraines, souterraines, milieu milieu naturel, naturel, description description et et fonctionnement fonctionnement Les

Les nappes nappes:: types types et et circulations circulations I- Définitions

II- Cycle de l’eau III- Bassin versant

1-Définition

2- Délimitation d’un bassin versant IV- Les Eaux souterraines

1

1-- Les Les aquifères aquifères et et les les nappes nappes 2

2-- L'approvisionnement L'approvisionnement en en eau eau 2

2-- L'approvisionnement L'approvisionnement en en eau eau 3- Types d’eau dans les aquifères

V- Caractéristiques hydrogéologiques du complexe eau/réservoir 1- La porosité

2- La porosité efficace

3- Coefficient de rétention spécifique

4- Notion de perméabilité

(3)

Chapitre

Chapitre II II:: Les Les eaux eaux dans dans les les roches roches karstiques karstiques I- Définition

II- Morphologie karstique

1- Le réseau souterrain ou « endokarst » 2- Les formes aériennes ou « exokarst »

III- Altération chimique des formations carbonatées et formation de Karst IV- Evolution des terrains karstiques

V- Circulation des eaux dans les terrains karstiques 1- Au niveau de l’exokarst

2- Au niveau de l’endokarst 2- Au niveau de l’endokarst 3- Aquifère karstique

VI- Critères de reconnaissance de l’aquifère karstique

1- Reconnaissance directe de la structure de l’aquifère karstique

2- Reconnaissance de l’aquifère karstique par son fonctionnement

(4)

Chapitre

Chapitre III: Hydrothermalisme III: Hydrothermalisme continental continental

I- Définition

II- Fonctionnement du système hydrothermal continental 1- Origine des eaux hydrothermales

2- Température des eaux hydrothermales 3- Classification des eaux hydrothermales 4- Circulation des eaux hydrothermales

III- Quelques manifestations de l'hydrothermalisme terrestre

III- Quelques manifestations de l'hydrothermalisme terrestre

IV- Les dépôts formés par les eaux hydrothermales

(5)

Fig

Fig 1: Cycle de l’eau 1: Cycle de l’eau

(6)

vapeur stockage

Atmosphère

Volume

Fig

Fig 2: Cycle de l’eau 2: Cycle de l’eau

liquide Flux

liquide stockage

Volume

Terre

Volume

Océan

(7)

Volumes en km 3 Pourcentages

Mers et Océans 1350 millions Eau salée 97 ,2%

Glaciers 27,8 millions Eaux

souterraines 8 millions

Fig3: Volumes d'eau disponible sur la Terre

Eau douce 2,8 %

souterraines Atmosphère, Lacs, Rivières

et Végétaux

0,2 millions

(Riser, 1999)

(8)

Atmosphère 8-10 jours

Océans et mers 4000 ans

Lacs 2 semaines

Rivières 2 semaines

Organismes 1 semaine

Sols 2 semaines-1an

Aquifères Des jours -1000ans

Fig 4: Temps de résidence moyen

Aquifères Des jours -1000ans Glace 10 ans à des milliers ans

(Newson, 1994)

En gl: le taux de renouvellement des eaux continentales est de l'ordre de quelques

jours à un an. Pour les eaux souterraines, il est de l’ordre de 10 à 50000 ans.

(9)

Condensation Evaporation Fusion

Solidification

Fig 5: Diagramme de phase de l'eau

Condensation

Sublimation

(10)

Fig 6: Le bassin-versant

(11)

Fig 7: Les aquifères et les nappes

Graviers Sable

(12)

Fig 8: Les différents types d’aquifères

(13)

Fig

Fig 9 9: Sol et saturation en eau : Sol et saturation en eau

Volume total = V solide + V Vide Volume vide = air + eau (humidité)

Volume total = V solide + V vide Volume vide = eau gravitaire

Zone non saturée

Zone saturée

(14)

Fig 10: Types d’eau dans les aquifères

Humidité Humidité

du sol du sol Eau de surface

Eaux Eaux souterraines souterraines

gravitaires gravitaires

du sol

du sol

(15)

Fig 11: Les types d’eau dans un aquifère

A plus fort grossissement

Grains

Eau hygroscopique: molécules d’eau fortement attirées par les forces électriques

Eau pelliculaire: attraction moins forte des molécules d’eau

Eau capillaire: eau retenue par les forces de tension

superficielle

(16)

Fig 12: Classification de la porosité

Porosité Primaire Porosité Primaire

Porosité Secondaire

Porosité Secondaire

(17)

Porosité efficace Porosité efficace

Fig 13: La porosité et la porosité efficace

(18)

Fig 14: Ordre de grandeur de la porosité

Types de sédiments Porosité (n)% Porosité efficace (n e )%

Gravier moyen 45 40

Sable gros 38 34

Sable moyen 40 30

Sable fin 40 28

Sable très fin 40 24

Sable très fin 40 24

Sable silteux 32 5

Silt 36 3

Silt argileux 38 ≈≈≈≈ 0

Argile 47 ≈≈≈≈ 0

(19)

Fig 15: Ordre de grandeur de la porosité efficace

Types de réservoirs

Porosité efficace %

Types de réservoirs

Porosité efficace % Gravier gros 30 Sable gros + silt 5

Gravier moyen 25 Silt 2

Gravier fin 20 Vases 0.1

Gravier + sable 15 à 25 Calcaire fissuré 2 à 10

Alluvions 8 à10 Craie 2 à 5

Alluvions 8 à10 Craie 2 à 5

Sable gros 20 Grès fissuré 2 à 15 Sable moyen 15 Granite fissuré 0.1 à 2

Sable fin 10 Basalte fissuré 8 à 10

Sable très fin 5 schistes 0.1 à 2

(20)

Fig 16: Relation :Sédiments/Porosités

n

S r

n e

Argiles Limons Sables Graviers

n e

(21)

Types de sédiments Porosité (n) Porosité efficace (n e )

Coefficient de perméabilité K

Gravier moyen 45 40 3.10 -1

Sable gros 38 34 2.10 -3

Sable moyen 40 30 6.10 -4

Sable fin 40 28 7.10 -4

Fig 17: Ordre de grandeur de la perméabilité

Sable très fin 40 24 2.10 -5

Sable silteux 32 5 1.10 -9

Silt 36 3 3.10 -8

Silt argileux 38 ≈≈≈≈ 0 1.10 -9

Argile 47 ≈≈≈≈ 0 5.10 -10

(22)

Fig 18: Eléments géomorphologiques d'un paysage karstique

(23)

les stalagmites et les stalactites Les draperies

Fig 19: Les spéléothèmes

Pisolithes

(24)

Fig 20: Altération chimique des formations carbonatées et formation de Karst

CO 2

(25)

Fig 21: Evolution des terrains karstiques

(26)

Fig 22: Circulation des eaux dans un système karstique

(27)

Fig 23: Système hydrothermal

(28)

Fig 24- Classification des eaux hydrothermales

Sources Température en °C

Sources hyperthermales 50 <<<< T <<<< 100 Sources mésothermales 35 <<<< T <<<< 50

Sources hypothermales 20 <<<< T <<<< 35

Sources froides T <<<< 20

(29)

Fig 25: Circulation des eaux hydrothermales

(30)

Fig 26: Quelques manifestations de l'hydrothermalisme continental

Fumerolles

Fumerolles

(31)

Bibliographie:

• Allen, P.A. 1997. Earth Surface Processes. Blackwell Science, Oxford. 404 p. ISBN 0-632-03507-2.

•Bakalowicz M., Mangin, A. (1980). L'aquifère karstique. Sa définition, ses caractéristiques et son identification. Mém. h.série Soc. géol. France, 11, p.71-79.

•Bakalowicz M. (2002). Hydrogéologie karstique. Caractéristiques et concepts. Méthodes d’exploration, d’exploitation et de gestion active, Cours DEA H.H.G.G. Université Paris-6.

•Bourque P.A. , 2006, Planète terre, Département de Géologie et de Génie Géologique de l’Université de Laval , ttp://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html

• Castany G. (1967). Traité pratique des eaux souterraines. Dunod, Paris.

•Marsily Marsily G G.. ((1986 1986))..Quantitative Quantitative Hydrogeology Hydrogeology ,, Groundwater Groundwater for for engineer engineer,,

• http http:://www //www..cig cig..ensmp ensmp..fr/~hhgg/hydr/marsily/gdm fr/~hhgg/hydr/marsily/gdm--hydrogeologie hydrogeologie..pdf pdf

•Site de la Commission du karst de l’Association Internationale des Hydrogéologues (AIH) : http//www.karst-hydrogeology.de

http//www.karst-hydrogeology.de

•Site de l’Agence de l’Eau RMC pour télécharger la note technique « karst » au format PDF:

http//rdb.eaurmc.fr

•Site de la Commission d’hydrogéologie karstique de l’Union Internationale de Spéléologie (UIS) avec liens vers différents sites « karstiques »: http://uis-karst.kiev.ua

•Cours Hydrologie Générale (Prof. André Musy) http://hydram.epfl.ch/e- drologie/general/index.html

• Keller, E.A. 1999. Introduction to environmental geology. Prentice Hall, Upper Saddle River,

Références

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