Etude de la zone souterraine

Étude de la zone souterraine

 

Nous travaillons sur 6 localités dans la région de Gorgol en Mauritanie. Avant toute étude sur l'influence des forages sur la ressource en eau souterraine, il est essentiel d'avoir une connaissance la plus poussée possible des caractéristiques du ou des aquifères sur lesquels les prélèvements d'eau sont effectués.

 

Quelques généralités tout d'abord...

 

Un aquifère est une structure géologique perméable contenant de l'eau, comprenant la nappe d'eau souterraine ainsi que la zone d'infiltration. 

Afin de caractériser un aquifère, nous devons connaître sa géométrie, sa superficie, sa profondeur, ainsi que les caractéristiques intrinsèques de la roche dont il est formé, tel que la lithologie du terrain, la porosité, la perméabilité et l'homogénéité du milieu, etc.. 

        Porosité : Rapport du Volume des vides du matériau sur le Volume total

        Perméabilité K : Capacité du milieu à laisser passer un fluide (ici l'eau)

       Homogénéité : Les aquifères peuvent être hétérogènes, dans la direction verticale ou bien horizontale

Suite à la caractérisation de l'aquifère, il faut quantifier sa capacité de stockage, son importance et sa durée, notamment en relation avec l'infiltration de l'eau en provenance de la surface. Une fois que l'eau a atteint l'aquifère, elle peut transiter de quelques heures à quelques milliers d'année avant d'atteindre l'exutoire de la nappe. Il sera très difficile pour nous de quantifier ce temps de transit, par manque d'information sur la recharge et la circulation de l'eau dans l'aquifère étudié.

On parle de nappe d'eau souterraine lorsque la zone est saturée en eau en permanence. On distingue deux grands types de nappe : les nappes libres et les nappes dites captives.

Une nappe libre se localise dans des formations poreuses qui peuvent être en contact direct avec l'atmosphère. La limite supérieure est une surface libre, pour laquelle la pression de l'eau est égale à la pression atmosphérique. Le remplissage, et donc la recharge de ces nappes, est immédiat lorsque les précipitations atteignent la surface supérieure de la nappe. Suivant ce critère, l'exploitation des nappes libres parait avantageux pour ne pas impacter le volume de la ressource. Cependant, ces nappes sont en contact plus ou moins direct avec l'air et les horizons supérieurs du sol, elles sont ainsi exposées à une pollution organique de surface.

Une nappe captive est une zone saturée en eau située entre deux formations géologiques imperméables. Ces imperméabilités empêchent l'eau d'atteindre son profil de pression. La surface de l'aquifère est alors fictive et elle correspond à la surface piézométrique de la nappe, située au-dessus du toit de la nappe. L'alimentation d'une telle nappe peut se faire latéralement à travers une surface de captage, zone présentant une surface libre. De plus, la recharge peut s'effectuer verticalement si un faible flux traverse les terrains peu perméables recouvrant l'aquifère. Cependant, il faut noter que la recharge d'une telle nappe est beaucoup plus longue que pour une nappe libre. Un forage dans une nappe captive demandera plus de précautions et d'étude quand à l'évolution de la ressource au cours du pompage. Contrairement aux nappes libres, l'eau des nappes captives est plus abritée des pollutions de surface et nécessite donc moins de traitement avant d'être rendue potable.

Nappe captive et artésianismeSource : Champoux et Toutant, 1988

 

La région de Gorgol

 

L'aquifère d'étude, en bord du fleuve Sénégal, est composés principalement d'alluvions de rivière. Nous pouvons, suivant la carte présente ici, considérer que les 6 localités et forages étudiés se situent tous dans la zone de la nappe des alluvions du fleuve Sénégal.

Une carte des variations du niveau statique et de la conductivité de l'eau dans la région présente ici nous permet d'observer que la nappe draine le fleuve. L'alimentation d'une telle nappe est donc a priori assurée par les pertes du réseau hydrographique. On remarque que les niveaux statiques diminuent lorsque l'on se rapproche du fleuve. Les pentes sont différentes suivant les zones, impliquant des gradients hydrauliques variant d'un endroit à une autre. Il semble cependant que sur toute la région de Gorgol les gradients hydrauliques sont faibles. 

Les caractéristiques de cette nappe sont difficiles à obtenir, car elles nécessitent de nombreux tests et campagnes de mesures géophysiques, qui sont trop coûteux pour être mis en place dans le sud de la Mauritanie. Cependant, nous avons à notre disposition deux études qui vont nous permettre d'obtenir des données de base pour les différents sites.

Les principaux matériaux composant cette plaine alluviale sont le sable (fin, argileux, graveleux et grossier), le gravier et le grès. Ces éléments solides de grande taille forment des aquifères aux travers desquels l'eau circule gravitairement. Le substratum des aquifères est composé d'argile. Les couches argileuses non fracturées ou suffisamment épaisses soit des toits et des planchers efficaces de nappes captives. Dans certaines zones, on observe une alternance de couches argileuse et d'aquifère poreux, on pourra alors parler d'aquifère multi-couhe.

 

 

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Suite : Modélisation d'un test de forage

 

Source :

http://echo2.epfl.ch/e-drologie/chapitres/chapitre6/chapitre6.html

Hydrogéologie : Objets, méthodes, applications, 2e edition, E. Gilli, C. Mangan, J. Mudry Edition DUNOD, 2008