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Hydrogeologie_poly - Master Professionnel DESS Cours...

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Master Professionnel –DESS Cours d’hydrogéologie Octobre 2002 François Renard
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Hydrogéologie Générale 12/10/04 - 2 - Table des matières 1 Hydrogéologie générale, cycle de l’eau : les différentes phases, volumes, flux, vitesses ............................... 4 1.1 Quelques chiffres sur l'eau ...................................................................................................................... 4 1.2 Propriétés de l’eau .................................................................................................................................. 4 1.3 Les différents types d’eau ....................................................................................................................... 4 1.4 Les origines des eaux souterraines .......................................................................................................... 4 1.5 Les réservoirs d’eau à la surface du globe .............................................................................................. 5 1.6 Systèmes et temps de résidence .............................................................................................................. 5 1.7 Constituants des eaux souterraines ......................................................................................................... 6 1.7.1 Particules solides ............................................................................................................................ 6 1.7.2 Ions majeurs (~10 0 –10 +4 mg/l) ....................................................................................................... 7 1.7.3 Ions mineurs (~10 -1 -10 1 mg/l) ........................................................................................................ 7 1.7.4 Eléments traces (~10 -4 -10 -1 mg/l) et gaz dissous ........................................................................... 7 1.8 Différentes compositions d’eaux ............................................................................................................ 8 1.9 Le cycle hydrologique ............................................................................................................................ 8 1.9.1 Le moteur ........................................................................................................................................ 8 1.9.2 Le cycle à l’échelle d’un bassin versant .......................................................................................... 8 1.10 L’équation de conservation hydraulique ............................................................................................... 11 1.11 Bilan hydrologique ............................................................................................................................... 11 2 Nappes et eaux souterraines .......................................................................................................................... 12 2.1 Notion d’aquifère .................................................................................................................................. 12 2.2 Ouvrages de captages et périmètres de protection ................................................................................ 15 2.3 Différents exemples d’aquifères ........................................................................................................... 15 2.3.1 Aquifères fluviatiles ...................................................................................................................... 15 2.3.2 Ecoulements en milieux karstiques ............................................................................................... 16 2.3.3 Ecoulement dans les milieux fissurés ........................................................................................... 20 2.4 Hydroisohypses et surface piézométrique ............................................................................................ 21 2.5 Cartes hydrogéologiques: symboles importants ................................................................................... 21 2.6 Axes d’écoulement ............................................................................................................................... 22 2.7 Interprétation des axes d’écoulement .................................................................................................... 22 2.8 Construction de cartes hydroisohypses ................................................................................................. 24 2.9 Potentiel de l’eau .................................................................................................................................. 25 3 Propriétés pétrophysiques des roches ........................................................................................................... 26 3.1 Les différents types de roches ............................................................................................................... 26 3.1.1 Roches sédimentaires .................................................................................................................... 26 3.1.2 Roches magmatiques .................................................................................................................... 26 3.1.3 Roches métamorphiques ............................................................................................................... 26 3.2 Porosité – Perméabilité ......................................................................................................................... 26 3.2.1 Porosité (n, φ ) ............................................................................................................................... 26 3.2.2 Perméabilité (k) ............................................................................................................................ 27 3.2.3 Granulométrie et connectivité ....................................................................................................... 27 3.2.4 Conductivité hydraulique (K) ....................................................................................................... 28 3.2.5 Milieu isotrope - anisotrope .......................................................................................................... 29 3.2.6 Conductivité hydraulique moyenne .............................................................................................. 29 3.2.7 Coefficient d’emmagasinement (S s , S) ......................................................................................... 29 3.2.8 Eau gravitaire et eau de rétention .................................................................................................. 30 4 Transport d’un fluide en milieu poreux ........................................................................................................ 31 4.1 Expérience de Darcy ............................................................................................................................. 31 4.2 Mesures du gradient hydraulique .......................................................................................................... 33 4.3 Diffusion et dispersion dans l’eau d’un aquifère .................................................................................. 33 4.4 Application de la loi de Darcy .............................................................................................................. 34 4.4.1 Calcul de la ligne piézométrique ................................................................................................... 34 4.4.2 Puits en nappe libre ....................................................................................................................... 35 4.4.3 Puits artésien ou en nappe captive ................................................................................................ 37 4.4.4 Évaluation des paramètres important d'une nappe aquifère .......................................................... 37 4.4.5 Cas où la ligne piézométrique n'est pas horizontale ...................................................................... 39 4.5 Ce que ces équations permettent de prédire .......................................................................................... 39 5 Formations géologiques pouvant stocker de l'eau ......................................................................................... 40
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