Nappe phréatique
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| + | Au cours du cycle de l’eau, des transferts incessants d’importantes masses d’eau se produisent entre les différents réservoirs de la planète. Ce phénomène entretient souvent l’idée que l’eau est une véritable ressource renouvelable. Mais cela n’est pas aussi simple car tout dépend en fait du réservoir considéré. | ||
| + | En effet, toute l’eau ne participe pas en permanence au cycle. Autrement dit, chacune des molécules d’eau de l’hydrosphère ne circule pas constamment d’un réservoir à l’autre de la planète. Une molécule peut en effet rester durant un certain temps dans un réservoir et la durée moyenne durant laquelle une molécule d’eau réside dans un réservoir est appelée temps de résidence. Ces temps de résidence dépendent de la rapidité des transferts : plus ils sont rapides, plus les temps de résidence sont courts. | ||
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| + | Les temps de résidence moyens dans les différents réservoirs de surface sont donnés à titre indicatif dans lL’eau, Ghislain de Marsily, Dominos Flammarion, 1995. | ||
Version du 18 mars 2012 à 14:24
Les nappes phréatiques
Les nappes phréatiques sont des réservoirs d'eau souterraines.
La nappe phréatique est l'aquifère souterrain (couche de terrain ou une roche, suffisamment poreuse, qui peut stocker de l'eau et perméable, où l'eau circule librement, pour contenir une nappe d'eau souterraine) que l'on rencontre à faible profondeur et qui alimente traditionnellement les puits en eau potable.
C'est la nappe la plus exposée à la pollution en provenance de la surface. Par nappe, on entend la partie saturée du sol, c'est-à-dire celle où les interstices entre les grains solides sont entièrement remplis d'eau, ce qui permet à celle-ci de s'écouler. Au-dessus, on peut trouver des terrains non saturés, dans lesquels les interstices contiennent aussi de l'air. Cette couche est appelée la zone non saturée ou encore zone vadose.
Il peut suffire d'un petit apport supplémentaire d'eau en provenance de la surface pour faire basculer la couche non saturée à l'état saturé. Si l'épaisseur de cette tranche de terrain est importante, et si la topographie des lieux s'y prête, ce mécanisme peut déclencher une inondation par remontée de la nappe phréatique. Ce phénomène a aggravé les crues de la Somme en 2001. La nappe est dite libre lorsque son niveau peut varier sans être bloqué par une couche imperméable.
Si on crée un puits dans une telle nappe, le niveau de l'eau reste inchangé. Dans le cas contraire, on parle de nappe captive. Elle est « sous pression » et lorsque que l'on y ouvre un puits, l'eau s'élève jusqu'à un niveau d'équilibre supérieur. Il arrive même que la nappe jaillisse du sol ; c'est le phénomène d'artésianisme. Il existe également les nappes semi-captives ou à drainance. Le toit ou le substratum (parfois les deux) de l'aquifère sont fréquemment constitués par des formations semi-perméables.
Lorsque les conditions hydrodynamiques sont favorables, il peut y avoir échange d'eau avec l'aquifère superposé ou sous-jacent, c'est le phénomène de drainance. En France, la plus grande nappe est celle de Beauce dont la surface est de près de 9000 km² sur six départements. Ses réserves sont estimées à près de 20 milliards de mètres cubes.
Un forage permet de repérer le niveau supérieur de la nappe: c'est le niveau piézométrique. C'est le niveau au-dessus duquel les interstices de la roche ne sont pas saturés en eau. Les variations de ce niveau renseignent sur le degré de remplissage de la roche-réservoir</p>
Au cours du cycle de l’eau, des transferts incessants d’importantes masses d’eau se produisent entre les différents réservoirs de la planète. Ce phénomène entretient souvent l’idée que l’eau est une véritable ressource renouvelable. Mais cela n’est pas aussi simple car tout dépend en fait du réservoir considéré.
En effet, toute l’eau ne participe pas en permanence au cycle. Autrement dit, chacune des molécules d’eau de l’hydrosphère ne circule pas constamment d’un réservoir à l’autre de la planète. Une molécule peut en effet rester durant un certain temps dans un réservoir et la durée moyenne durant laquelle une molécule d’eau réside dans un réservoir est appelée temps de résidence. Ces temps de résidence dépendent de la rapidité des transferts : plus ils sont rapides, plus les temps de résidence sont courts.
Les temps de résidence moyens dans les différents réservoirs de surface sont donnés à titre indicatif dans lL’eau, Ghislain de Marsily, Dominos Flammarion, 1995.
Les temps de résidence de l'eau dans ses différents réservoirs
Océans : 2 500 ans
Eaux continentales :
Glaciers 1 600 à 9 700 ans
Eaux souterraines 1 400 ans
Mers intérieures 250 ans pour la mer Caspienne qui contient 80% de tout le volume d’eau de ce réservoir
Lacs d’eau douce 17 ans pour les grands lacs / 1 an pour les autres lacs
Humidité des sols 1 an
Rivières 16 jours
Atmosphère (humidité de l’air) 8 jours
Biosphère ( cellules vivantes) quelques heures
L’avantage de ces transferts est qu’ils permettent aux réserves de se renouveler : plus le temps de résidence dans un réservoir est court, plus l’eau de ce réservoir est rapidement renouvelée.
Les eaux souterraines, dont le stock est estimé à 8,2 millions de kilomètres cubes, ont des temps de résidence extrêmement variables. Certaines d’entre elles, étroitement liées au réseau superficiel qui les pourvoit en eau et qu’elles alimentent en retour de façon régulière, se renouvellent assez rapidement : en quelques jours ou quelques semaines pour les aquifères des terrains karstiques, comme celui de la Fontaine de Vaucluse, et en quelques années ou dizaines d’années pour la plupart des nappes superficielles en milieu sédimentaire.
D’autres en revanche, plus profondes, n’ont que peu de liens avec la surface et se renouvellent beaucoup plus lentement : en quelques centaines ou milliers d’années, et parfois plus, pour les nappes sédimentaires profondes. La nappe des Sables-Verts de l’Albien, par exemple, qui est située sous Paris, met 30 000 ans pour se renouveler ; au Havre où elle termine son voyage, elle aurait même 100 000 ans d’âge. A l’échelle humaine, de telles eaux sont donc quasiment non renouvelables. Certains aquifères contiennent même des eaux très anciennes qui ne se renouvellent plus et qui sont dites fossiles : c’est le cas des aquifères des grès Nubiens d’Égypte, de Libye, de Tunisie et d’Algérie, qui ne sont plus alimentés aujourd’hui du fait de l’aridité du climat, et dont les eaux sont retenues prisonnières dans les entrailles de la Terre depuis 6 000 ans, date de la dernière période humide du Sahara.
Le volume des eaux courantes superficielles, les eaux les plus utilisées par l’homme pour sa consommation, n’excède pas 1 700 kilomètres cubes, en terme de stock disponible à un instant donné, ce qui est peu. En revanche, leur renouvellement est très rapide.
Ainsi, grâce au cycle de l’eau qui permet le renouvellement de certaines eaux terrestres, les quantités d’eau douce dont nous pouvons réellement disposer pour notre consommation sont-elles supérieures aux stocks. Mais de combien?
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Voir aussi
[ Karstique ]