Fiche de révision · S6

Résumé — Hydrogéologie

Tout le module en une page : les chapitres condensés en points essentiels, le vocabulaire et les pièges d'examen. Pour la veille de l'épreuve.

Généralités sur l'hydrogéologie et le cycle de l'eau

Hydrogéologie (eau souterraine) ≠ hydrologie (eaux de surface) ≠ hydraulique (écoulement des fluides, ingénieur).
Cycle de l'eau : P = E + R + I ; cycle équilibré sur le long terme à l'échelle globale.
Précipitations efficaces = P − évapotranspiration → se répartissent en ruissellement (R) et infiltration (I).
Océans = réservoir dominant ; eaux souterraines = premier réservoir d'eau douce liquide, devant lacs et rivières.
Temps de renouvellement : très court (atmosphère, biosphère) vs très long (calottes glaciaires, nappes profondes).

Systèmes emboîtés : bassin hydrologique (topographique) ⊃ bassin hydrogéologique (réel, structure géologique) ⊃ aquifère.
Indice de compacité proche de 1 → bassin compact → réponse rapide aux crues.
Pluie moyenne sur bassin : méthode arithmétique < polygones de Thiessen < isohyètes (précision croissante).
ETP (potentielle, sans limite d'eau) ≥ ETR (réelle, limitée par la disponibilité en eau du sol) toujours.
Bassin hydrogéologique peut différer fortement du bassin topographique en contexte karstique.

Jaugeage direct (moulinet, dilution) → calage d'une courbe de tarage hauteur ↔ débit pour le suivi en continu.
Hydrogramme de crue : montée → pic → décrue → tarissement (soutenu par les réserves souterraines).
Temps de concentration = durée pour qu'une goutte du point le plus éloigné atteigne l'exutoire.
Bilan hydrologique : P = ETR + R + I ± ΔS ; ΔS souvent négligé sur une année hydrologique complète.
Coefficient de ruissellement élevé en zone imperméabilisée, faible en bassin perméable et boisé.

Aquifère (perméable, productif) → aquitard (semi-perméable, drainance) → aquiclude (imperméable) → aquifuge (imperméable, non poreux).
Porosité totale vs porosité efficace : seule l'eau interconnectée non retenue par capillarité est mobilisable (argile : poreuse mais peu perméable).
Milieu poreux (écoulement diffus) vs milieu fissuré vs milieu karstique (conduits, écoulement rapide).
Nappe libre : niveau piézométrique = limite zone saturée/non saturée, coefficient d'emmagasinement ≈ porosité efficace.
Nappe captive : eau sous pression, forage artésien possible, coefficient d'emmagasinement très faible (compressibilité seule).

Loi de Darcy : débit ∝ surface de la section × gradient hydraulique, coefficient = perméabilité k.
Charge hydraulique = charge de position + charge de pression ; écoulement de la charge forte vers la charge faible.
Vitesse de Darcy (fictive, toute la section) vs vitesse réelle = vitesse de Darcy / porosité efficace.
Transmissivité = perméabilité × épaisseur saturée de l'aquifère.
Darcy valide en écoulement laminaire et milieu poreux ; limite en milieu karstique (turbulence) ou près d'un captage.

Niveau piézométrique = altitude de l'eau à l'équilibre atmosphérique, mesuré au piézomètre.
Carte piézométrique : courbes isopièzes = points de même charge ; écoulement perpendiculaire aux isopièzes.
Isopièzes resserrées → fort gradient ; isopièzes convexes vers l'aval → zone d'alimentation.
Nappe drainante (nappe > rivière) → soutien d'étiage vs nappe influente (rivière > nappe) → recharge par la rivière.
Carte à différentes saisons → suivi du battement de la nappe (hautes eaux / basses eaux).

Essai de pompage : débit contrôlé au puits + suivi du rabattement au puits et en piézomètres d'observation.
Cône de rabattement maximal au puits ; rayon d'action croît avec T, diminue avec S (captif > libre en vitesse d'extension).
Régime permanent (Thiem, Dupuit) → transmissivité T seule ; régime transitoire (Theis, Jacob) → T et coefficient d'emmagasinement S.
Nappe libre : dénoyage des pores au voisinage du puits → correction du rabattement nécessaire.
Essai par paliers de débit → performances du puits et débit d'exploitation optimal, pas les paramètres de l'aquifère.

Faciès chimique = éléments dominants (cations Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺ ; anions HCO₃⁻, SO₄²⁻, Cl⁻), hérité de la lithologie traversée.
Carbonatée → faciès bicarbonaté calcique ; évaporitique → faciès sulfaté ou chloruré sodique.
Conductivité électrique ∝ minéralisation totale ; dureté (TH) = teneur en Ca²⁺ + Mg²⁺ uniquement.
Diagramme de Piper (classification du faciès) vs diagramme de Stiff (représentation visuelle rapide, cartographiable).
Intrusion saline côtière (relation de Ghyben-Herzberg) : baisse du niveau piézométrique par surexploitation → remontée de l'interface salée.