Webconférence « Généralités sur les eaux...

BRGM SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL WWW.BRGM.FR

Webconférence

« Généralités sur les eaux

souterraines »

ATBVB

29 mai 2020

Flora LUCASSOU, [email protected]

BRGM

Direction Régionale Bretagne

mailto:[email protected]

> 2BRGM SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL WWW.BRGM.FR

Programme de la webconférence

> Webconférence = 1ère partie de la formation

ATBVB-BRGM « Eau souterraine –

Hydrogéologie en Bretagne » reportée au 2nd

semestre 2020

• Présentation rapide du BRGM (5 min)

• Rappels sur la géologie bretonne (10 min)

• Généralités sur les eaux souterraines (1h)

– Le cycle de l’eau - Origine des eaux souterraines

– Caractéristiques des aquifères

– Ecoulements souterrains

– Les différents types d’aquifères

– Relations nappe / rivière - mer et notion de bassin versant

• Temps d’échanges (30 min)


Programme de la formation (2nd semestre)

> Suite du programme de la formation :

• Exploitation des eaux souterraines

– Où trouver des eaux souterraines ?

– Consultation des données existantes sur le sous-sol (Banque du

Sous-Sol, InfoTerre) et les eaux souterraines (SIGES Bretagne)

– L’exécution d’un forage au marteau-fond-de-trou

– Informations à recueillir en cours de foration

– Equipement d’un forage/d’un puits et abandon

– Utilisation d’un piézomètre

• Composition chimique des eaux souterraines

– Acquisition de la minéralisation

– Qualité chimique des eaux souterraines bretonnes

– Dénitrification

– Biseau salé

– Transfert de polluants

– Site internet ADES


Programme de la formation (2nd semestre)

• Réseau piézométrique régional

– Présentation du réseau

– Où trouver les données (ADES et SIGES Bretagne) ?

– Bulletins de situation des niveaux de nappe

• Essais de pompage

• Règlementation applicable aux forages (code Minier, Loi sur l’eau,

géothermie, …)

• Autres données sur les eaux souterraines disponibles dans le SIGES

Bretagne

• Echanges avec les participants et retours d’expérience


BRGMSERVICEGÉOLOGIQUENATIONAL

Le BRGM est l’établissement public

de référence dans les applications

des sciences de la Terre pour

gérer les ressources et les risques

du sol et du sous-sol.

Son action est orientée vers la recherche

scientifique, l’appui aux politiques

publiques et la coopération

internationale.

Comprendreles phénomènes géologiqueset les risques associés.

Développerdes méthodologieset des techniques nouvelles.

Produire et diffuserdes donnéespour la gestion du sol,du sous-sol et des ressources.

Mettre à dispositionles outils nécessaires à la gestion du sol, du sous-sol et des ressources,à la prévention des risques et des pollutions, aux politiques de réponse au changement climatique.

Plus de1000salariés

Présentation du BRGM (Bureau de Recherches Géologiques et Minières)


Présentation du BRGM


Le BRGM a pour ambition de répondre à des enjeux majeurs pour notre société, plus particulièrement à ceux liés au changement climatique, à la transition énergétique et au développement de l’économie circulaire.

Autour des géosciences, le BRGM développe une expertise pour contribuer à une gestion harmonisée et un usage maîtrisé du sol et du sous-sol des villes et des territoires.

Géologieet connaissance du sous-sol

Risques et aménagement du territoire

Données, serviceset infrastructures numériques

Gestion des eaux souterraines

Transition énergétique et espace souterrain

Ressourcesminérales et économie circulaire




Siège à

Orléans

Plus de1000

salariés


Rappels sur la géologie

bretonne

> 10BRGM SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL WWW.BRGM.FRBRGM SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL WWW.BRGM.FR

La géologie bretonne



Chaîne cadomienne

Chaîne hercynienne

Extension paléozoïque

La chaine cadomienne de 700 à 520 Ma

L’extension paléozoïquede 500 à 350 Ma

La chaine hercynienne de 360 à 300 Ma



Ouverture de l’Océan Atlantique Remontée de la plaque

africaine



Superpositionde l’altération,

et des failles

de la lithologie,


Généralités sur les eaux

souterraines- Cycle de l’eau

- Caractéristiques des aquifères

- Ecoulements souterrains

- Les différents aquifères

- Relations nappe – rivière – mer


Le cycle de l’eau

Infiltration


> Aquifère = roche + nappe d’eauFormation perméable qui permet l’écoulement d’une nappe d’eau

souterraine et le captage d’une quantité d’eau appréciable (exploitable)

Notion de porosité : l’eau occupe des interstices souvent

microscopiques

Définitions

Roches de socle


Définitions

Dans la zone non saturée, l’eau n’est

présente que sous forme d’humidité (les

interstices contiennent aussi de l’air).

Niveau piézométrique (battement)

Dans la zone saturée, l’eau occupe la

totalité des vides disponibles (fissures,

pores des sédiments ou des roches).

Une nappe est donc l’ensemble des eaux

comprises dans la zone saturée d’un aquifère

ruissellement

infiltration


Bilan hydrologique

Bilan annuel

≈ 2/3 de la pluie

Ruissellement +

infiltration ≈ 1/3

de la pluie

≈ 50% infiltration ≈ 50% ruissellement


Réserve Facilement Utilisable (RFU)

Quantité d'eau du sol en-dessous de laquelle une

plante flétrit.

La RFU est exprimée en mm.

Calculée à partir de modèles.

RFU = 100 mm

BILAN HYDROLOGIQUE

P = ETR + Δ(RFU) + R + I

Pluie efficace (Peff) = ruissellement (R) + infiltration (I)


Évapotranspiration potentielle (ETP) :valeur maximale possible d’évapotranspiration dans des

conditions climatiques données d’une prairie en pleine

croissance, fauchée régulièrement et maintenue humideETP calculée avec des paramètres climatiques

Évapotranspiration réelle (ETR) : volume d’eau réellement

évapotranspiré selon les réserves d’eau disponibles (non connu

calcul à partir ETP)

Si P > ETP, la différence comble d’abord la RFU puis Peff

Si P < ETP, la différence ETP-P est prélevée sur la RFU jusqu’à

épuisement de celle-ci

Evapotranspiration potentielle et réelle


Précipitations

Évapotranspiration

Etat de la végétation

Humidité

du sol (RFU)

Zon

e

non

satu

rée

Zon

e

satu

rée

Aqu

ifère

Période de recharge ?

Ruissellement+ infiltration


Précipitations moyennes en Bretagne (1997-2006)


Peff = Ruissellement + Infiltration

Précipitations efficaces moyennes en Bretagne (1946-2001)


Milieu poreux / fissuré et types de nappe


Principaux types d’aquifères

Milieu poreux

Milieu fissuré

Milieu karstique


Bassin Tertiaire

Cours d’eau

AlluvionsPuits

Forage

Source

Puits

Fracture profonde

Forage implanté dans le milieu fracturé plus profond

Surface piézométriqueSource

Socle sain

Socle fissuré

Socle altéré

Forage implanté

dans le milieu

fissuré

La ressource en eau souterraine en Bretagne> Les aquifères bretons

• Aquifères de socle

• Bassins tertiaires

• Aquifères alluviaux (rivières)


Schéma de principe - Aquifères de socle

Schéma conceptuel des aquifères de socle ( R. Wyns, 1998 et 2004)


POROSITE

eau liée

eau libre

propriété d’un milieu de comporter des vides interconnectés ou non exprimée quantitativement par le rapport du volume des vides sur le volume total du milieu

POROSITE

rapport volume d’eau libre sur volume des vides

POROSITEEFFICACE

valeurs exprimées en %


Porosité efficace

----------------------------------

Graviers

Sable et graviers

Sable fin, grès

Graviers

argileux/cimentés

Sables argileux

Argile

25 %

20 %

10 %

5 %

2 - 4 %

< 1 %

Craie

(p. totale)

2 à 5 %

40%----------

Maxi

Hétérométrie

Cimentation

Eau liée


Paramètres hydrodynamiques

PERMÉABILITÉ (K) caractérise la fonction conductricede l’aquifère [en m/s]

TRANSMISSIVITE (T) caractérise la capacité de transfert de l’aquifère [en m²/s]

COEFFICIENT D’EMMAGASINEMENT (S) caractérise la fonction réservoir de l’aquifère (capacité à stocker et déstocker) [sans unité, parfois exprimé en %]


PERMEABILITE - LOI DE DARCY

Q = K . S . (H1 - H2) / L

L

H1

H2

Q

Q

S

S : section de passageK : perméabilité du milieu poreux

PERMEABILITE - LOI DE DARCY

m3/s m/s m² m m


Classement des rochesen fonction de leur

perméabilité-------------------------

Valeurs exprimées en m/s

10-2

10-5

10-9

10-13

- Graviers - Sables purs - Sables très fins - Argiles- Gravillons - Sables et - Silts et homogènesdépourvus

d’éléments finsgraviers

dépourvusd’éléments fins

mélanges sableset argiles

- Grès


Transmissivité (T)Volume d’eau qui peut traverser un prisme d’aquifère sous l’effet d’une différence

de charge unitaire (T en m²/s)

T (m²/s) = K (m/s) x e

avec e = épaisseur aquifère en

m

vitesse à laquelle l’eau traverse

les vides du terrain x

hauteur du terrain mouillé


Coefficient d’emmagasinement (S)

L’abaissement du niveau

dans une nappe libre

libère beaucoup plus

d’eau que dans une

nappe captive

1 m

Le coefficient d’emmagasinement S est le volume d’eau libéré par un prisme

vertical de terrain aquifère par m2 et par m.

Nappe libre

S = porosité efficace

Nappe captive

S << porosité efficace

Toit

imperméable

Zone dénoyée

Zone non saturée

Différence de

pression de 1 m

Baisse de

niveau de 1 m

Scaptif < 10-3Slibre > 10-2


Point de

mesurez

g

p

VARIABLE DESCRIPTIVE DES ÉCOULEMENTS CHARGE HYDRAULIQUE (exprimée en m)

zg

pH

est la masse volumique de l’eau (kg/m3)

g est l’accélération de la pesanteur (9.807 m/s2)

Somme d’un terme de pression et d’un terme de position Varie dans l’espace et le temps : H = H(x,y,z,t) La différence de charge entre deux points H2 –H1 est le moteur de l'écoulement

Charge hydraulique


• synthèse de données hydrogéologiques

• schématise le comportement de l’aquifère

• son interprétation permet d’étudier :

– la morphologie de la surface de la nappe

– la répartition de la perméabilité

– les trajectoires d’écoulement

Carte piézométrique


Carte piézométrique

Ligne de courant


• Liées aux facteurs météorologiques, hydrologiques ou

géologiques

• Les variations cycliques sont saisonnières,

pluriannuelles ou de courte durée et ont pour origine :

• les précipitations, l’évapotranspiration

• des variations au niveau de l’exutoire de la nappe

(nappe alluviale, nappe littorale,…)

• Le « délai de réponse » de la variation est fonction

principalement de la géologie (perméabilité, structure,..) :

nappe « réactive » ou non,…

Variations naturelles de la surface piézométrique


Bassin versant : surface, délimitée par une ligne de partage des

eaux, où toutes les eaux se dirigent vers le même exutoire (sortie)

Ligne de partage

des eaux

Bassin versant


RELATIONS NAPPES - RIVIERES

Relations nappes-rivières


Relations nappes-rivières

Mougin, 2008

Cartes SILURES Bretagne : http://sigesbre.brgm.fr/Cartes-SILURES-Bretagne-et-explications.html

http://sigesbre.brgm.fr/Cartes-SILURES-Bretagne-et-explications.html


• RDV au 2nd semestre pour la formation « Eau souterraine –

Hydrogéologie en Bretagne »

• Article du SIGES Bretagne : « Les eaux souterraines bretonnes en

bref »

• Sites internet :

Pour en savoir plus

Portail géologique national

Banque du Sous-Sol (BSS), cartes géologiques,

rapports BRGM, …

Accès aux Données sur les Eaux Souterraines

Qualité et quantité (niveau des nappes)

Système d’Information pour la Gestion

des Eaux Souterraines

Portail régional sur les eaux souterraines

EA

U S

OU

TE

RR

AIN

EG

EO

LO

GIE

http://www.sigesbre.brgm.fr

http://www.ades.eaufrance.fr

http://infoterre.brgm.fr

http://sigesbre.brgm.fr/Les-eaux-souterraines-bretonnes-l-essentiel-a-savoir.html

http://www.sigesbre.brgm.fr/

http://www.ades.eaufrance.fr/

http://infoterre.brgm.fr/


• Des questions sur ce qui a été présenté ce matin ?

• Des demandes particulières pour la formation du

2nd semestre ?

Merci de bien vouloir vous présenter

avant de poser votre question

Temps d’échanges


Siège et Centre scientifique et technique

3, avenue Claude-GuilleminBP 36009

45060 Orléans Cedex 2 - FranceTél.: +33 (0)2 38 64 34 34

Service géologique national

Le brgm en Bretagne

Direction Régionale Bretagne2, rue de Jouanet

35700 RENNESTél. : 02 99 84 26 70

Merci de votre attention !

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