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Le couple recharge-décharge joue un grand rôle dans le cycle
hydrologique. Dans un bassin hydrologique bien défini, correspondant
à un bassin hydrogéologique, on exprime le bilan en se basant sur
les zones de recharge et de décharge, figure 66:
fig66.eps
Dans la zone de recharge:
![\begin{displaymath}
P = Q_s + R + E_r
\end{displaymath}](img143.gif) |
(5.1) |
Dans la zone de décharge:
![\begin{displaymath}
Q = Q_s + D - E_d
\end{displaymath}](img144.gif) |
(5.2) |
avec pour valeurs annuelles moyennes (en mm). Si
,
alors
.
= débit de surface
= débit superficiel
= évapotranspiration
= recharge
= décharge
= évaporation de la surface
= composante de l'eau souterraine
dans l'écoulement de surface.
La différenciation entre
et
peut se faire par exemple
lors de l'étude de la décomposition des hydrogrammes.
La quantification des différents paramètres du bilan hydrologique
ci-dessus est délicate. Elle n'est pas traitée ici, à
l'exception de l'évaluation de R que nous verrons plus bas.
Si la recharge due aux précipitations joue un grand rôle,
l'alimentation des nappes peut également provenir d'autres
origines. Sur le schéma général, figure 67, on peut
différencier 5 types d'alimentation différents d'une nappe
alluviale:
- A) Précipitations atmosphériques, zone non saturée, recharge
- B) Infiltration d'eau de rivière
- C) Ecoulement hypodermique, nappe de pente
- D) Drainance
- E) Sous-écoulement de la roche encaissante.
fig67.eps
fig68.eps
fig69.eps
La recharge définie de façon restrictive concerne l'eau qui
alimente 1a nappe à travers la zone non-saturée. En chapitre II,
on a établi les formules décrivant le transfert de l'eau en zone
non-saturée et observé l'évolution dans le temps d'une
infiltration théorique, figure 44.
Sur le terrain, l'équipement classique est décrit sur la figure 68.
L'utilisation des cellules de mesures électriques est aujourd'hui
remplacée par la sonde à neutrons.
L'exemple théorique classique de l'influence d'une averse de courte
durée sur la zone non-saturée et la nappe est illustré sur la
figure 69 : on observe quelques jours après l'averse une remontée
très nette du niveau de la nappe située à 1.50 m de profondeur.
Knowlton et Stephens ont réalisé des expérimentations classiques
en Californie et observé une recharge correspondant à environ 20%
des précipitations, figure 70.
fig70.eps
fig71.eps
En Suisse, le climat favorise une bonne recharge des nappes. Sur la
base des études classiques de bilan, on estime grossièrement
qu'l/3 des précipitations s'infiltre, 1/3 ruisselle, et 1/3
s'évapore; quelques exemples ( en [mm]) :
|
P |
Q |
Flot de base |
E |
Bassin de la Broye |
1175 |
617 |
308 |
|
Karst jurassien |
1531 |
1198 |
333 |
|
Le taux d'infiltration varie évidemment beaucoup en fonction de la
nature du sol, de la pente du sol, de la végétation, de la nature
du sous-sol et de sa profondeur. Si la configuration géologique est
défavorable, exemple de la Tuffière, la réalimentation peut bien
sûr être presque nulle, figure 71.
Dans nos conditions climatiques, le renouvellement annuel de l'eau
souterraine varie de 0 à 15 1/s /km
.
On le qualifie de
très faible |
1 1/s/km![$^2$](img8.gif) |
32 mm/an |
moyen |
5-10 1/s/km![$^2$](img8.gif) |
160-320 mm/an |
très élevé |
15 1/s/km![$^2$](img8.gif) |
480 mm/an |
S'il existe souvent des rivières "perchées" sur une nappe, on
observe encore plus souvent dans les régions tempérées des
relations complexes rivière-nappe variant avec le temps. Dans les
régions humides, c'est bien sûr les nappes qui, le plus souvent,
alimentent les cours d'eau. Les relations eau de surface-eau
souterraine, très importantes, feront l'objet d'un paragraphe
spécifique.
L'alimentation peut également provenir de zones latérales par
exemple par des nappes de pente, par la drainance ou par le
sous-écoulement à partir d'une roche encaissante karstifiée
très en charge.
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2002-08-27