Pour répondre à des besoins de consommation en eau croissants, qu’ils soient agricoles, industriels ou domestiques, l’homme puise l’eau superficielle ou l’eau souterraine qu’il stocke dans des réservoirs naturels ou construits. Le traitement de l’eau des cours d’eau étant coûteux, il essaye d’exploiter tant que possible des gisements d’eau souterraine, soit en prenant l’eau à l’endroit où elle " sort " naturellement (les sources, qui sont les exutoires naturels de ces gisements), ou en la captant directement en profondeur.
L’eau souterraine est contenue dans des couches géologiques appelées aquifères (du grec aqua : eau et fere : transporter), en fait elle occupe les espaces, fissures et pores, des roches – réservoirs qui constituent l’aquifère. Celui-ci est donc un réservoir souterrain naturel d’eau. Il se remplit en accumulant l’eau d’infiltration, et est situé au-dessus d’une couche imperméable qui empêche la fuite de l’eau vers les profondeurs. L’eau qui s’écoule n’est pas stagnante, et s’écoule en fait lentement.
L’eau contenue dans un aquifère est une nappe. Une nappe peut être libre, c’est à dire que son niveau supérieur n’est pas limité par une couche géologique imperméable, Elle est alors alimentée directement par les précipitations atmosphériques et par l’infiltration des cours d’eau. Une nappe libre est aussi appelée phréatique (du grec phréa : puits) lorsqu’elle est au niveau le plus superficiel.
Une nappe peut aussi être captive, c’est à dire que son niveau supérieur est limité par une couche imperméable, et que l’eau s’y trouve sous pression parfois, lorsque la nappe est suffisamment alimentée.
Un aquifère possède deux caractéristiques essentielles, qui font que la nappe existe et est exploitable :
Le niveau piézométrique est le niveau atteint par l’eau dans un forage lorsqu’elle se stabilise. L’ensemble des niveaux piézométriques mesurables en différents points de la nappe, à une date déterminée, détermine la surface piézométrique de la nappe (on l’appelle aussi le toit de la nappe). Cette surface peut être représentée sur une carte, en utilisant des courbes isopièzes, c’est à dire des courbes reliant l’ensemble des points de même niveau piézométrique.
schéma : le niveau piézométrique
Le niveau piézométrique dépend du type de nappe concernée :
Une nappe est en fait un système constamment en mouvement, on dit qu’elle est hydrodynamique :
Non seulement le niveau de précipitations varie suivant les régions ou les périodes de l’année, mais il faut également tenir compte de la part de pluie efficace dans ces précipitations, c’est à dire la part des précipitations qui se retrouve dans les cours d’eau ou dans les nappes après son infiltration dans le sol. Une partie des précipitations en effet est dégagée à nouveau en évapotranspiration (résultante de l’évaporation des sols, mais aussi de la transpiration des végétaux).
Ces phénomènes entraînent des modifications des niveaux piézométriques des nappes : les aquifères stockent de l’eau de décembre à mai en France, puis le niveau piézométrique redescend lentement tandis que les nappes souterraines ne sont plus autant alimentées.
Précipitations et nappes souterraines