La cartographie de l'aquifère a pour but de représenter sa configuration, sa structure et de schématiser les fonctions du réservoir et son comportement hydrodynamique.

Les cartes sont de 2 types : structurales et piézométriques.

Les cartes structurales, représentent la morphologie et la position des surfaces limites.

La carte piézométrique, en courbes hydroisohypses, synthèse essentielle de l'étude hydrogéologique, schématise la fonction conduite du réservoir et le comportement hydrodynamique de l'aquifère avec figuration des conditions aux limites.

Les cartes structurales de l'aquifère représentent sa configuration et sa structure; Elles sont établies par synthèse des données sur la géologie, les conditions aux limites et les paramètres physiques et hydrodynamiques des aquifères.

La cartographie de la configuration, ou enveloppe de l'aquifère, représente les limites géologiques et hydrodynamiques. Ces cartes permettent de déterminer les dimensions et le volume de l'aquifère. L'interpolation spatiale des données ponctuelles est figurée par 3 types de cartes en courbes d'isovaleurs :

• Cartes en courbes isohypses ou d'égale altitude, figurant la morphologie de la surface considérée, au même titre que les cartes topographiques en courbes de niveau, représentant la surface du sol ;
• Cartes en courbes isobathes ou d'égale profondeur, par référence à la surface du sol, situant dans le sous-sol la surface représentée ;
• Cartes en courbes isopaches ou d'égale épaisseur de l'aquifère, bases du calcul du volume du réservoir.

Exemple : Carte de l'aquifère multicouche des sables albiens de Paris

Les données sur les caractéristiques physiques du réservoir permettent de dresser des cartes représentant la structure de l'aquifère. Les 3 principales catégories d'information portent sur :

• La lithologie (lithofaciès) exprimée par les symboles conventionnels normalisés ;
• La granulométrie des roches meubles avec les classes granulométriques et le diamètre efficace ;
• La fissuration des roches compactes

Exemple de carte de fissuration : formation hydrogéologique perméable carbonatée fissurée du Crétacé inférieur

Les cartes piézométriques représentent à une date donnée, la distribution spatiale des charges et des potentiels hydrauliques. Elles figurent également les conditions aux limites hydrodynamiques.

Elles sont les documents de base de l'analyse et de la schématisation des fonctions capacitives et conductrices du réservoir, et du comportement hydrodynamique de l'aquifère. C'est la synthèse la plus importante d'une étude hydrogéologique.

Un exemple de carte piézométrique simplifiée est donnée page suivante.

Elles doivent être effectuées avec des piézomètres dans des conditions de stabilisation et pour l'ensemble de la région cartographiée au cours d'une période la plus courte possible. En effet ce document a une valeur de référence à une date donnée. En cas de variations importantes au cours de la campagne de relevés, il faut effectuer des corrections en rapportant les résultats à une cote de référence d'un (ou de plusieurs) ouvrage représentatif en observation continue.

Les points d'eau, affectés de leur code de référence et de leur niveau piézométrique, sont reportés sur une carte topographique en courbes de niveau à grande échelle, en général à 1/50000. L'échelle de la carte est choisi en tenant compte de la densité des points de mesure et des fonds topographiques existants. La priorité est donnée à la précision du nivellement. La date, à laquelle ont été effectuées les mesures, est portée sur la carte.

Pour les cartes à petites échelles ou poursuivant des objectifs particuliers, comme l'évaluation de la réserve, les données moyennes sont retenues.

La surface piézométrique est, comme la surface du sol, représentée par des courbes d'égale altitude de niveau d'eau, soit d'égal niveau piézométrique, dites courbes hydroisohypses. Le dessin de ces courbes comporte successivement le choix de leur équidistance et la technique de leur tracé.

• Choix de l'équidistance des courbes hydroisohypses

L'équidistance des courbes hydroisohypses est la distance constante entre des plans horizontaux d'égal niveau piézométrique.

Elle dépend de la précision et de la densité des mesures, des valeurs du gradient hydraulique, et de l'échelle de la carte. En général, elle est de l'ordre du mètre (0.5, 1 ou 2m) pour les cartes à 1/1000 et 1/20000 ; de 5 ou 10m pour celles à 1/50000 et 1/100000.

• Tracé des courbes hydroisohypses :

Il est effectué par différentes méthodes d'interpolation, adaptés à la précision et à la densité des données disponibles.

• L'interpolation approximative est effectuée par une méthode visuelle. Dans la plupart des cas, cette méthode donne des résultats satisfaisant mais elle doit être utilisée avec prudence.

• La méthode d'interpolation du triangle se réalise en groupant par 3 les données. Les côtés du triangle sont tracés et divisés en segments proportionnels. Les courbes hydroisohypses sont obtenues en joignant, par des segments de droite, les points d'égal niveau. Cette méthode donne d'excellents résultats lorsque les points de mesure sont suffisants.

L'interprétation des cartes piézométriques, appuyée sur les cartes structurales du réservoir, aboutit à 5 opérations :

• Analyse morphologique de la surface piézométrique, par traçage des lignes de courant et des axes principaux de flux ;
• Etude de la structure de l'aquifère. Anomalies structurales du réservoir. Distribution spatiale des paramètres hydrodynamiques ;
• Etude des fonctions du réservoir : distribution spatiale des stocks d'eau et régime de l'écoulement de l'eau souterraine ;
• Etude du comportement hydrodynamique de l'aquifère : débits imposés entrants et sortants, potentiels imposés ;
• Analyse des fluctuations de la surface piézométrique des aquifères à nappe libre. Prévision de l'évolution des niveaux piézométriques.

L'interprétation globale des cartes structurales et piézométriques aboutit à l'identification des zones privilégiées pour l'implantation des stations d'essais et des ouvrages de captages. Elle contribue également à la prescription des mesures de protection de la qualité des eaux souterraines captées pour l'alimentation humaine.