Plan du cours
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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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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


Plan du cours

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


Plan du cours

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 ?


Plan du cours

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


Plan du cours

Vocabulaire spécifique aux cartes piézométriques

Cote piézométrique H (en m)

40

30

x

Ligne de courant

Gradient hydraulique

i = H / X

Isopièze

(hydro-isohypse)


Plan du cours

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


Plan du cours

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 ?


Plan du cours

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


Plan du cours

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.


Plan du cours

Réalisation d’une carte piézométrique

Réalisation d’un premier forage

Réalisation d’un second forage

H = 94 m

H = 94 m

H = 92 m


Plan du cours

?

Réalisation d’une carte piézométrique

94 m

92 m


Plan du cours

?

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


Plan du cours

?

94 m

105 m

100 m

95 m

Isopièze

92 m

90 m

85 m

80 m


Plan du cours

?

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


Plan du cours

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


Plan du cours

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


Plan du cours

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


Plan du cours

90

120

80

90

120

80

80

70

100

70

100

120

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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


Plan du cours

90

120

80

90

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80

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100

70

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50

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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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