Types d'aquifère et drainance

Un système aquifère peut être soit simple: aquifère unique libre ou captif, oit complexe: aquifère multicouche. En fait sur le terrain, l'hydrogéologue est constamment confronté à des systèmes aquifères-aquitards anisotropes et hétérogènes à limites imprécises qui ne correspondent que rarement pleinement à ceux que l'on dessine sur le papier.

Aquifère libre et captif

Un aquifère captif est un aquifère limité par deux formations imperméables et un aquifère libre est un aquifère dont le niveau d'eau libre, dans la formation poreuse, forme la limite supérieure de la nappe, figure 34. fig34.eps Historiquement, les premières nappes exploitées étaient des nappes libres, situées à faible profondeur, que l'on captait à l'aide de puits peu profonds. On les appelle nappes phréatiques. Dans les nappes captives, l'eau est en pression dans la formation. Cette pression provient du poids de la formation géologique transmis par le squelette de l'aquifère (les grains) et de la compression de l'eau. Rappelons que le coefficient d'emmagasinement spécifique $S_s$ vaut:

$$S_s = \rho g (\alpha + n \beta)$$ (4.1)

avec $\alpha$ = compressibilité du squelette et $\beta$ = compressibilité de l'eau. La surface fictive correspondant à la valeur de la charge hydraulique $H(h+z)$, le champ de $H$, s'appelle la surface piézométrique (courbe isopièze). En nappe libre, cette surface correspond à la surface libre (courbe hydroisohypse). Lorsqu'un aquifère surmonte un aquifère libre, on l'appelle aquifère perché, figure 35. fig35.eps

Aquifère bicouche ou multicouche

On observe souvent dans les dépôts alluvionnaires ou dans les bassins sédimentaires une succession de couches perméables alternant avec des couches semi-perméables. Lorsqu'il existe de manière naturelle ou artificielle, une différence de charge hydraulique entre les formations perméables voisines, on observe un lent mais significatif transfert vertical d'eau induit par le différentiel de pression: on appelle ce phénomène la drainance, figure 35. Selon la configuration géologique régionale, le phénomène de la drainance peut s'exercer selon des directions opposées dans un même aquifère, par exemple un système tricouche en bordure de bassin, figure 36. fig36.eps

L'artésianisme

Un puits qui recoupe le sommet d'un aquifère captif est généralement envahi par l'eau sur une certaine hauteur: on l'appelle puits artésien. Lorsque la charge hydraulique est supérieure au niveau du sol, l'eau coule à la surface du sol et le puits est appelé artésien jaillissant. Différentes configurations géologiques, dessinées schématiquement sur la figure 37, illustrent les conditions dans lesquelles on observe l'artésianisme jaillissant. fig37.eps