Aquifère, conduite d'eau souterraine
La fonction conduite du réservoir permet le transport de quantités d'eau et la transmission d'influences. Elle est imposée par la structure de l'aquifère : paramètres géométriques et hydrodynamiques.
La loi de Darcy, établie expérimentalement, est la base de l'hydrodynamique souterraine. Elle est applicable sur le terrain dans des conditions bien définies.
Loi de Darcy : dispositif expérimental
Le dispositif expérimental comportait des tubes verticaux de 2.5m de haut et de 0.35m de diamètre intérieur, remplis de sable naturel, sur une hauteur, l. La partie supérieure du tube est alimentée en eau à un niveau maintenu à une altitude constante, H, au-dessus d'un plan fixe de référence; Le volume d'eau, recueilli à la base, est mesurée en fonction du temps, en secondes ou en heures.
Le poids de la colonne d'eau, de hauteur équivalente à H, est la charge hydraulique, notée h, exprimée en mètres de hauteur d'eau.
Avec ce dispositif, H. Darcy a montré que le volume d'eau, Q en m3/s, filtrant de haut en bas dans la colonne de sable de hauteur l en m, à travers la section totale, perpendiculaire à la direction verticale d'écoulement, A en m², est fonction d'un coefficient de proportionnalité, K en m/s, caractéristique du sable et de la perte de charge par unité de longueur du cylindre de sable, h/l sans dimension; D'où l'expression de la loi de Darcy :
Le terme , K, défini par Darcy comme un coefficient dépendant de la perméabilité de la couche, est appelé coefficient de perméabilité. La perte de charge h/l, est défini comme le gradient hydraulique, noté i.
L'expression précédente devient donc :
Q = K.A.i
La perméabilité est l'aptitude d'un réservoir à se laisser traverser par l'eau, sous l'effet d'un gradient hydraulique. Elle exprime la résistance du milieu à l'écoulement de l'eau qui le traverse.
Le coefficient de perméabilité est le volume d'eau gravitaire en m3 traversant en une seconde, sous l'effet d'une section en m² orthogonale à la direction de l'écoulement, à la température de 20°C
La productivité d'un captage dans un aquifère est fonction de son coefficient de perméabilité, K et de son épaisseur, b. C'est pourquoi la transmissivité, notée T, a été crée. Il régit le débit d'eau qui s'écoule, par unité de largeur, L, d'un aquifère, sous l'effet d'une unité de gradient hydraulique, i. Il évalue la fonction conduite de l'aquifère par la relation suivant :
T = K.b
K(m/s) |
101 1 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 |
|||||||||||||||
Granulométrie |
homogène |
Gravier pur |
Sable pur |
Sable très fin |
Silt |
Argile |
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variée |
Gravier gros et moyen |
Gravier et sable |
Sable et argile-limons |
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Degrés de perméabilité |
Très bonne |
Mauvaise |
Nulle |
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Types de formations |
Perméables |
Semi-perméables |
Imperméables |