- Les aquifères hétérogènes, à perméabilité de fissures. Ils sont surtout constitués de calcaires mais également de roches volcaniques, granitiques ou gréseuses. Les vitesses de circulation des eaux sont rapides (voir figure 1).
ECOLE NATIONALE DES PONTS ET CHAUSSEES
ANNEE 1995 - 1996
Géologie de l'Ingénieur
On distingue normalement deux types principaux de réservoirs d'eau souterraine:
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- Les aquifères homogènes, à perméabilité
d'interstices. Ceux-ci sont constitués de sables, graviers, grès,...
Les vitesses d'écoulement y sont lentes.
- Les aquifères hétérogènes, à perméabilité de fissures. Ils sont surtout constitués de calcaires mais également de roches volcaniques, granitiques ou gréseuses. Les vitesses de circulation des eaux sont rapides (voir figure 1).
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- Les grandes nappes « libres » des formations sédimentaires
sont constituées de roches poreuses et perméables (sable,
craie, calcaire) où la surface de l'eau fluctue sans contrainte.
Elles sont efficacement alimentées par la pluie mais sont ainsi
les plus vulnérables aux pollutions (voir figure
2).
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- Les nappes captives sont constituées à peu prés
des mêmes types de roches, mais sont recouvertes par une couche géologique
imperméable qui confine l'eau et sont parfois très profondes.
Les contaminations ne pourraient provenir que d'injections volontaires
de déchets liquides par forages ou de la mise en communication de
nappes par des ouvrages non étanches (voir figure
3).
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L'alimentation des nappes se fait normalement par infiltration de l'eau provenante des pluies. Le sol recueille les pluies dont une partie ruisselle selon la topographie, la pente et la perméabilité des terrains. Le proche sous-sol s'humecte et retient une partie de l'eau qui d'une part est utilisée par les plantes (évapotranspiration) et d'autre part est infiltrée vers le sous-sol profond et alimente les nappes.
Dans ce cas il suffit de recueillir le débit par un ouvrage unique, le plus souvent un puits. Le seul point délicat est d'obtenir une liaison parfaitement étanche ente la maçonnerie de l'ouvrage et le rocher.
Captage par drains.
La plupart du temps les venues d'eau se présentent à la limite de la formation aquifère et du substratum imperméable ce qui nous emmène à les capter au moyen de drains, qui peuvent être de formes variées.
Captage par galeries.
Il est souvent possible d'atteindre le gîte géologique réel au moyen d'une galerie. Ce procédé rend la visite et l'entretien du captage facile.
Il n'est pas facile d'établir une différence claire entre les forages et les puits car tous les deux sont des parois cylindriques captante verticales. En principe le diamètre d'un puits(>1,20 m) est supérieur a celui d'un forage, mais on est capable d'en forer de plus en plus de grand diamètre. Le matériel le plus fréquent pour les puits est le béton armé, pour les forages c'est le métal (acier). Le choix entre les deux se fait principalement sur l'ordre économique, est dans ce domaine, les forages sont les plus forts, mais de l'aspect technique on tend à préférer les puits.
Captage par barrage souterrain.
Captage par barrage souterrain est le plus souvent utilisé dans les zones arides. Le barrage consiste à barrer l'écoulement d'une nappe et à créer une réserve à l'amont dans la formation perméable. L'eau ainsi accumulée est utilisée, soit par gravité, au moyen d'une prise située à la base de l'ouvrage et dont le débit est réglable, soit par pompage dans la retenue souterraine.
Tranchées et galeries drainantes
Les tranchées drainantes présentent de grandes ressemblances avec les drains de captage. Elles sont cependant plus longues, tandis que le rocaillage y est plus développé dans le sens verticale.
Une eau est polluée lorsque, sous l'effet de l'activité humaine, elle devient impropre à satisfaire la demande d'utilisation ou qu'elle présente un danger pour l'environnement. Une eau souterraine renferme une teneur en substances minérales dissoutes d'origine naturelle, géologique. C'est le bruit de fond. Le degré de pollution est apprécié par la mesure de l'écart entre le bruit de fond et les caractéristiques physico- chimiques de l'eau incriminée.
Polluants physiques.
Les trois principaux agents physiques de la pollution sont la chaleur, le transport de matières solides en suspension et la radioactivité.
La chaleur, par élévation de la température de l'eau, provoque des effets écologiques sur la vie aquatique et diminuer la solubilité de l'oxygène.
Les matières solides en suspension sont introduites par les précipitations et les eaux de surface.
La radioactivité est potentiellement le plus dangereux des polluants physiques. La teneur induite dans les pluies est de l'ordre de 5 U.T. (Unités Tritium). Une U.T. correspond à la présence d'un atome de tritium pour 10E18 atomes d'Hydrogène banal. Les essais aériens de la bombe « H » dans les années '50 ont provoqué dans la stratosphère des injections successives si bien que les teneurs des précipitations ont été multipliées par 1000 en 1963.
On peut utiliser la radioactivité pour la datation des eaux.
Polluants chimiques.
L'eau dissout les substances rejetées par l'activité humaine. Les polluants chimiques sont nombreux et d'origines diverses : sels minéraux dissous, métaux lourds, pesticides, détergents et hydrocarbures.
Sels minéraux dissous.
- Les nitrates et les nitrites sont les plus importants polluants dans ce groupe. La pollution la plus fréquemment rencontrée dans les nappes libres est celle du nitrate et elle affecte des superficies importantes.
Ces composés de l'azote provoquent des troubles graves chez les jeunes vertébrés par dégradation de l'hémoglobine du sang et production de méthaemoglobine toxique. Ils peuvent aussi provoquer l'hypertension et sont les précurseurs de nitrosamines cancérigènes.
Les nitrates sont essentiellement de l'origine agricole, mais leur accroissement dans les eaux souterraines anciennes montre que cette pollution n'est pas toujours liée à des causes récentes.
- Les sulfates et les chlorures sont naturellement présents dans l'eau souterraine. Ils sont introduits par l'eau des précipitations, les engrais chimiques et les rejets industriels.
Micropolluants: métaux lourds, pesticides et détergents.
Les micropolluants groupent des substances toxiques à très faible teneur dans l'eau. Ils sont dangereux car la chaîne alimentaire a un effet cumulatif.
- L'ingestion répétée des métaux lourds par l'homme provoque des stockages nocifs dans le squelette (plomb), les reins et le foie (cadmium) ou les cellules nerveuses (mercure).
- Les pesticides sont des auxiliaires chimiques de l'agriculture moderne. Leur évolution dans le sol, aboutissant à des dérivés toxiques, est encore mal connue et la recherche systématique des pesticides dans les souterraines est récente. Les analyses faites dans le cadre de l'application des nouvelles normes d'eau potable ont mis en évidence un dépassement assez fréquent de la norme de 0,1 microgrammes/l.
- L'usage des détergents inhibait les processus d'autoépuration, limite le développement des micro-organismes du sol et bloque la réoxygénation. L'utilisation des détergents biodégradables a déjà beaucoup amélioré la situation.
Hydrocarbures.
La pollution des eaux souterraines par les produits pétroliers provient aussi bien de déversements accidentels sur le sol ou en sous-sol que d'infiltrations non contrôlées de rejets. Lorsque le produit pétrolier pénètre dans le sous-sol, il s'infiltre d'abord verticalement sous l'effet de la pesanteur. Si la quantité de produit dépasse la capacité de rétention de ce domaine d'infiltration compte tenu de sa structure plus ou moins hétérogène, l'huile atteint la frange capillaire de l'eau souterraine. Elle peut, pour une pression suffisante sous le point d'infiltration, pénétrer dans l'eau souterraine mais s'étale ensuite horizontalement dans la frange capillaire. L'huile libre existant dans ce domaine peut être relevée ou abaissée sous l'effet des fluctuations du niveau piézométrique; ainsi de l'huile à saturation résiduelle peut être piégée sous le toit de la nappe.
En milieu poreux, une durée de contact de l'ordre de 15 minutes entre l'eau mobile et l'huile immobile est suffisante pour que la concentration d'hydrocarbures dissous dans l'eau ait atteint l'équilibre.
Les valeurs de concentration en hydrocarbures dissous dans l'eau observée à l'aval d'un corps d'imprégnation n'affectent guère les caractéristiques physiques de l'eau contaminée. La contamination de l'eau souterraine se développe essentiellement au niveau de toit de la nappe où la dispersion contribue à une dilution du polluant.
L'évolution dans le temps du transfert d'hydrocarbures solubles dans l'eau est fonction de processus d'évaporation, d'adsorption et de dégradation dont l'action globale s'exerce aussi bien sur le produit pétrolier de corps d'imprégnation lui-même que sur les traces dissoutes. Il faut en plus considérer le problème de la quantification de l'action des micro-organismes en milieux naturels qui, compte tenu du facteur temps, se traduirait par une moins grande extension de la zone contaminée, extension réduite d'autant plus que les vitesses de nappe diminuent. Il convient de porter l'attention sur l'apparition de substances nouvelles pouvant se révéler toxiques et conduire à une redéfinition de la concentration limite.
Il serait illusoire de vouloir définir une stratégie générale d'intervention valable pour tous les cas de pollution par hydrocarbures. Cependant, une analyse d'un nombre important de cas conduit à un ensemble d'informations utiles au développement des connaissances nécessaires à la protection des eaux souterraines. Une telle analyse mettra en relief les conditions particulières relatives aux sites (géologie locale, existence et circulation des eaux souterraines,...) et aux produits déverses (nature, caractéristiques physico-chimiques,...) et montrera la diversité existant dans l'application de principes de production en fonction des possibilités réelles d'intervention et de régénération du secteur contaminé.
Au niveau de la prévention comme de l'intervention, il est indispensable de faire une bonne reconnaissance du site quant à la nature et à la structure de l'aquifère, à l'existence et à la circulation des eaux souterraines. Pour protéger (à titre préventif) les points d'exploitation d'eau souterraine menacés potentiellement des principes d'ordre hydrodynamique (puits de rabattement, barrages hydrauliques,...) doivent être appliqués dans l'objectif à la fois de neutraliser la propagation des traces d'hydrocarbures dissous dans l'eau. En cas d'infiltration accidentelle, la rapidité de l'intervention est primordiale.
Les zones de protection.
Etant donné que, d'une part le déplacement des captages et des réseaux de distribution a une incidence économique importante, et que, d'autre part les zones aquifères de bonne qualité sont de plus en plus rares, surtout à proximité des pôles de forte consommation (secteurs urbanisés), mieux vaut assurer la protection des captages existants contre les pollutions de surface, chroniques ou accidentelles, en déterminant autour de ceux- ci, des périmètres de protection dans lesquels certaines activités peuvent être interdites ou réglementées. Les périmètres doivent assurer une sécurité optimale pour la protection de l'eau distribuée, mais, par ailleurs, ne pas avoir une extension et des servitudes excessives, qui ne pourraient être appliquées, notamment pour des questions de coût.
Pour bien pouvoir évaluer les limites d'une zone de protection, cinq critères doivent être pris en compte:
1. La pouvoir épurateur du sol est important pour éviter la propagation d'une pollution en direction des nappes. Il joue un rôle particulièrement déterminant vis-à-vis des problèmes d'assainissement individuel, de pollution par les décharges, d'épandage. La concentration du polluant peut avoir considérablement diminué à son entrée dans la nappe, si le pouvoir épurateur du sol et de la zone non saturée est efficace.
2. Le rabattement dépend du débit prélevé et est lié aux concepts de zone d'influence et zone d'appel définis précédemment.
3. Le temps de transfert est un critère basé sur le temps qu'il faut à un polluant pour se déplacer du point d'entrée dans la nappe jusqu'à l'arrivée au captage. La distance imposée entre le captage et la limite du périmètre de protection varie selon le critère retenu comme temps de transfert sera le temps convectif, le temps modal, ou le temps d'arrivée.
4. La distance mesurée entre le puits de pompage et un point concerné. Ce critère a l'inconvénient de ne pas tenir compte des processus d'écoulement et du transfert du polluant.
5. Les limites d'écoulement qui peuvent être par exemple une rivière; un canal, une ligne de partage des eaux, les limites d'alimentation, une limite étanche (limite d'aquifère).
Les moyens curatifs peuvent concerner soit la dénitrification de l'eau souterraine dans son gisement, soit des interventions au niveau de la distribution.
Etant peu fréquent le cas de diversification des réseaux de distribution d'eau selon les utilisations qu'on peut en faire (alimentation et usage domestique, élevage, agriculture, industrie), en général ce sont les contraintes plus sévères qui doivent être accomplies. La qualité d'une eau captée doit donc habituellement satisfaire les réquisits de potabilité et de dureté que l'usage domestique demande, étant ces qualités largement suffisantes pour les autres usages.
Ceux-ci comportent d'habitude des remblais et des déblais. Les déblais peuvent recouper des nappes peu profondes, et dans ces cas des systèmes de drainage et rabattement de nappe sont à mettre en oeuvre pour permettre les travaux et en suite l'exploitation de la route.
Dans le cas où le niveau de nappe est tel qu'il n'intéresse que la phase de travaux, un rabattement temporaire de nappe est à prévoir. Autrement, si la nappe va être permanentement recoupée par le nouveau tracé routier, les dispositifs de drainage vont rabattre son niveau à la cote de la route de façon permanente.
Le rabattage d'une nappe avec un drainage modifie sa direction d'écoulement dans une aire plus ou moins importante. Si la nappe est communiquante avec des autres nappes ou des eaux superficielles (telles qu'une rivière), l'équilibre entre ces nappes va être altéré et un débit d'eau pourra en venir. Si les nappes ou la rivière voisines sont polluées, cette pollution pourra affecter la nappe rabattue.
Les conséquences pourront être donc la réduction du débit des captages ou leur tarissement complet, et dans certaines conditions la dégradation des eaux de la nappe. Dans les cas où des nappes plus profondes de bonne qualité ont été détectées, on peut envisager l'approfondissement des puits comme la solution la plus convenable.
Dans Fresnes, l'autoroute A86 se situe sur les coteaux et traverse la vallée de la Bièvre. Sa réalisation a nécessité la construction de parois moulées ancrées dans le sol perpendiculairement au sens d'écoulement des nappes superficielles. Des réseaux d'assainissement ont été mis en oeuvre en tranchées creusées dans les alluvions de la Bièvre et il a été nécessaire de procéder à des rabattements de nappe pendant les travaux. Des piézomètres ont été implantés aux bords du chantier de façon à mesurer les modifications d'écoulement des nappes pour vérifier qu'il n'y avait pas d'écart avec ce que les études avaient prévu.
Voie express C6, section Longjumeau-Montlhéry
En localité Longpont-sur-Orge, le projet du trajet de la voie C6 entraînait un déblai recoupant 35 m environ de galerie captante d'une source (Lormois). La présence de la nappe imposait un système de drainage pour la rabattre de façon permanente à la cote d'un mètre en dessous du fond de terrassement. Ce drainage aurait eu pour effet de tarir totalement la source, encore activement utilisée.
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Relèvement des eaux drainées:
un poste de relèvement assure l'alimentation de la source par pompage
continu de la nappe drainée en correspondance du déblai.
Un collecteur dissocié empêche aux eaux pluviales de polluer
la nappe. Le débit du système de drainage est plus important
du débit initial de la source, cela permet de moduler le débit
de la source en fonction des besoins des utilisateurs.
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Cuvelage étanche: toute la
partie de la voie qui recoupe la nappe (environ 200 m) est construite sur
un cuvelage étanche permettant le passage en siphon de la nappe.
L'étanchéité du cuvelage protège la nappe contre
la pollution des eaux pluviales lessivant la route. Le débit de
la source ne devrait pas être altéré.
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Modification du profil en long: la
voie est relevée de 2 mètres, un radier armé assure
la stabilité de la chaussée au passage de la galerie. On
évite ainsi de perturber le régime hydraulique de la source.
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diffuses: utilisation des engrais, des produits phytosanitaires, retombées des pollutions atmosphériques...
ponctuelles: stockages, décharges, puisards d'eaux usées domestiques, industries, aéroports...
à répartition linéaire: routes et autoroutes, voies ferrées, cours d'eau, canaux...
Elles peuvent avoir un caractère:
permanent: sites de stockage non étanches, épandage de fertilisants...
accidentel: accident de transport, incendie, rupture de cuve...
La présence au-dessus du réservoir aquifère d'une couverture peu perméable (ou imperméable) continue assure une protection naturelle assez efficace face à l'infiltration des pollutions de surface.
Les nappes libres ne bénéficiant pas d'une telle couverture, peuvent être très vulnérables.
Les nappes captives, au contraire, soit parce que parfois très profondes, mais surtout parce que situées sous un toit imperméable, bénéficient d'une très bonne protection naturelle à toute pollution de surface.
L'épaisseur et le pouvoir filtrant de la zone non saturée du réservoir, située entre la surface du sol et celle de la nappe, conditionne en grande partie le temps de transfert vers la nappe. Ce temps peut varier entre quelques jours et plusieurs années selon la nature et la granulométrie du terrain.
L'importance du stock d'eau souterrain détermine évidemment la concentration résultante de toute pollution.
L'importance du taux de renouvellement de l'eau conditionne le temps de persistance d'une pollution accidentelle et, en relation à l'intensité de l'apport en produits polluants, la capacité d'absorption d'une pollution permanente.
Le sol constitue en général un puissant moyen d'épuration des eaux. En condition de chantier, cette couverture protectrice est crevée, et ne peut plus expliquer son rôle protecteur.
Eaux pluviales: en lessivant parkings, voiries, déblais, terrils, elles se chargent de particules en suspension et dissolvent plusieurs agents polluants. Il faut éviter l'infiltration immédiate dans le sol, en les renvoyant vers des bassins de traitement et de confinement.
Chaux de consolidation des terrassements.
Emploi de sel de déveglacage sur les pistes d'accès au chantier pendant les mois hivernaux.
Des stockages ponctuels peuvent être effectués souvent sans précaution aucune. Les sites de stockage devraient être équipées à l'avance pour pouvoir confiner toute rupture et écoulement de produits polluants.
Habituellement les remblais sont réalisés avec les déchets d'excavation des déblais. Dans le cas où d'autres déchets soient employés, leur nature et provenance doivent être vérifiée. Fréquemment ce sont surtout les déchets miniers ou métallurgiques que peuvent être polluant.
Les dépôts de matériel peuvent causer des pollutions ponctuelles de carburants ou huiles minérales, permanentes ou accidentelles. En cas d'accident (incendie) la quantité de polluant peut être très importante.
Les stations d'enrobage, en raison de la nature des produits employés, peuvent être très polluantes. Bien que des mesures de sécurité très contraignantes soient prises, des pollutions de nappes par des produits solvants chlorés ont été constatées en leur proximité.
Les gravières, en mettant la nappe à nu par suppression de la couverture protectrice et filtrante que constituent la végétation et l'humus, créent des zones de sensibilité, particulièrement aux pollutions accidentelles.
Des mesures de sécurité très sévères sont à prendre pour limiter cette éventualité.
Carrières
La nécessité de produire des gros tonnages a bas prix et donc pas trop loin des centres de consommation entraîne un grand nombre de sites distribués sur le territoire. L'impact total sur l'environnement peut donc être très important, il est très important de le maîtriser et limiter.
Chaque extraction modifie les conditions locales de circulation des eaux, soient elles météoriques, de surface, profondes. Ce-ci implique l'exigence d'une campagne de reconnaissance hydrogéologique rigoureuse de chaque site élargi à sa périphérie avant toute intervention afin de:
Prévenir et quantifier les risques. Chaque site est un cas particulier dont la gestion technique doit être préparée par une étude spécifique.
Adapter méthodes et matériels. La qualité du gisement détermine le type de traitement et les étapes d'utilisation de l'eau dans la préparation des granulats. Les eaux de lavage sont traitées en circuit fermé dans un bassin de décantation afin d'être séparées des fines minérales entraînées. Cette phase de traitement mobilise un grand volume d'eau, mais seules les pertes par humidité résiduelle des matériaux commercialisés sont à compenser généralement par un prélèvement sur les eaux issues des extractions.
Valoriser le site par un réamenagement adapté.
La périphérie de toute l'implantation sera ceinturée par des fossés pour réduire les transits. Des bassins collecteurs ou bassins tampons, correctement implantés et dimensionnés pour permettre aux matières en suspensions de décanter avant tout autre transfert, vont recueillir toutes les eaux issues du périmètre exploité.
Un contrôle de la qualité des eaux sera accompli et enregistré de façon régulière durant toute l'exploitation. Il sera effectué bien évidement avant tout rejet vers le milieu extérieur, mais aussi à l'intérieur du site dans un souci de prévention des risques.
Toute aire de stockage de produits liquides doit être associé à une capacité de rétention étanche, incombustible et stable au feu, munie d'un dispositif d'obturation (pour l'évacuation des eaux pluviales) qui doit être a priori toujours fermé.
Des mesures de sécurité supplémentaires doivent être prises pour tout équipement électrique qui contient un diélectrique liquide, surtout pour réduire les risques d'incendie si le diélectrique est inflammable.
Les opérations d'entretiens des équipements de travail seront effectuées hors du site sensible. Seuls les engins hors gabarit routier ou à mobilité réduite peuvent être entretenus sur place.
Les aires de lavage des engins et véhicules doivent être étanches et raccordées à un dispositif de traitement et rétention des eaux.
L'approvisionnement en carburant des engins doit être effectué sur une aire étanche raccordée à un dispositif de traitement et un bassin de confinement. Ainsi pour le stationnement des engins.
L'emploi et stockage de sel de déveglacage sur les pistes d'accès au chantier sont interdits.
Des équipes d'intervention de première urgence seront crées spécialement pour le chantier.
Des réserves de produits de neutralisation, produits adsorbants ou liquides inhibiteurs doivent équiper le chantier en mesure suffisante pour tout accident.
Des dispositions spéciales concernent les pistes d'accès à toute zone de travaux, pour permettre une intervention rapide des secours.
dans des traçons de la route, les remblais sont de véritables ouvrages donc à ce titre il est nécessaire de prendre un certain nombre de précautions quant à leur constitution:
ne pas les construire en matériaux évolutifs, on doit étudier la stabilité des talus de remblai, les tassements du sol sous remblai, ces tassements ont pour résultat de diminuer la perméabilité des sols sous le remblai, constituant ainsi un véritable barrage à l'écoulement des eaux souterraines: la mise en pression de l'eau qui résulte des accumulations d'eau au pied du remblai, peut avoir pour conséquences à long terme la rupture de l'ouvrage, des conséquences aussi possibles sur la flore et sur l'agriculture, pour l'éviter, il parait souhaitable, de prévoir des tranchés drainantes pour assurer l'écoulement des eaux souterraines .
m (M) : pression de l'eau.
¡(M) : poids volumique de l'eau .
z(M) : cote de M par rapport à un plan horizontal de référence.
v(M) : vitesse de l'eau au point M .
H(M) : l'énergie de l'eau au point M .
Dans les sols on néglige le terme v/(2*g) , la charge Hydraulique est donc :
H(M) = m (M) /¡(M) + z(M) .
l'eau étant un fluide visqueux, tout mouvement se traduit par une dissipation d 'énergie, donc par une perte de charge.
A cette perte de charge correspond une force hydraulique de l'eau sur le squelette solide :
i = -grad h : gradient hydraulique .
a l'aide de ces équations et à l'aide des relevés piézometriques, on tracera la carte piézometrique de la nappe de la forme:
- les limites du bassin hydrologique qui ne coïncide pas obligatoirement avec le bassin versant:
- les lignes de courants sont perpendiculaires aux courbes équipotentielles (ou isopièzes) .
- les axes de drainage et les relations entre rivières et nappes alluviales, une divergence des lignes de courant ( concavité des izopièzes vers l'amant ) indique une zone d'alimentation. La convergence de ces lignes (concavité des izopièzes vers l'aval) indique un point bas de la surface piézometrique, donc une zone favorable pour le captage.
A l'aide de relevés périodiques on peut comprendre l'alimentation des nappes, donc l'action que l'on peut avoir sur elles par la construction de la route.
Si la surface piézometrique se trouve au-dessous, ou dans une formation imperméable qui recouvre une couche perméable, la nappe est captive, l'écoulement se fait entre le toit et le mur comme dans conduite forcée.
L'écoulement de l'eau dans le sol est régi par trois équations :
- Loi de conservation :
(eUx)/x + (eUy) / y =dv/dt + Q
- Loi de darcy :
U = -K grad H
- Le volume de l'eau libéré par un aquifère est proportionnel à la variation de la charge :
dV = S dx dy dH
S : coefficient d'emmagasinement (nappe libre ),(nappe libre)
Après toutes les simplifications possibles l'équation qui gère le mouvement est :
div(Tgrad(H)) = q
c'est une équation de type parabolique dont l'intégration permet d'obtenir H(x,y) décrivant la charge en tout point, cette intégration nécessite la connaissance des conditions aux limites de H et ses dérivées sur les bords du domaine
- conditions de Dirichlet H =h(x,y)
- conditions de Newman gradH =g(x,y)
- T transmissivité.
la résolution de cette équation d'une manière analytique est généralement impossible, compte tenu de l'hétérogénéité des terrains et de la complexité des limites, on utilise donc une méthode de calcul numérique (différences finies ou éléments finis ) ,cette dernière méthode est la plus adaptable.
Ayant délimité la nappe et ayant précisé les données sur l'infiltration, on essaie dans un premier temps de trouver la répartition des perméabilités qui expliquent les observations piézométriques. si ce résultat ne peut pas être atteint, on modifie certaines conditions aux limites et la technique devient aussi une technique d'étude de la nappe qui est ainsi modélisée et l'on peut par la suite étudier les répercutions d'un ouvrage sur son comportement.
Le sol ait un rôle épurateur considérable mais par les travaux de terrassement, on le détruit ce qui peut entraîner un risque de pollution (grave), il explique aussi en partie le rôle des fosses anciennes le long des routes contre la pollution.
V = -(K/e)grad H =-U/e (par convention)
- U :vitesse de darcy .
- e porosité du milieu.
La loi de diffusion anisotropique :
C /t= div(DgradC)
C : concentration du polluant .
D : tenseur de dispersion .
la connaissance de la propagation des polluants dans les nappes est un élément décisif dans l'emplacement de la route .
l'eau s'écoule de casiers en casiers jusqu'aux bassins d'accumulation situés dans des points bas du profil en long de la route, les eaux polluées seront en suite évacuées en profondeur, par puits d'infiltration implantés à coté des bassins d'accumulation.
Chaque bassin d'accumulation doit être place dans un endroit favorable, aux points bas du profil en long et en pied de remblai, en général, comprend un bassin de décantation (où les impuretés se déposent), et un bassin d infiltration, ce dernier comprenant, bien entendu, les puits filtrants. les deux bassins sont séparés par une digue en terre au milieu de la quelle se trouve une vanne permettant le passage des eaux décantées.
 Les puits
filtrants ont une section en fonction du débit estimé
des eaux polluées (données climatologiques et la surface
de la chaussée en question ). Les parois sont constituées
par des buses en béton armé.
pour assurer une bonne infiltration, les puits doivent être implantés dans une roche poreuse(ex: craie). L'orifice du puits doit être placé au-dessus du fond du bassin d'infiltration, ceci pour permettre éventuellement une nouvelle décantation des eaux. Les puits sont garnis de pierres dures calibrés (6à11 cm), sur lesquelles il est répandu une couche de sable de 10 cm d'épaisseur. l'emplacement des puits filtrants doit être dans des points où la vitesse de l'écoulement des eaux est très lentes, et il faut que les matériaux constitutifs du sous sol soient moins perméable afin de permettre une infiltration efficace. De plus pour fixer le nombre de puits et de bassins d'accumulation, il faut étudier toutes les possibilités le long de la route pour que le résultat de l'étude hydrogéologique soit compatible avec la contrainte économique de la voie. |
- la répartition des eaux des points d'eaux prives et de communication.
- le réservoir aquifère.
- le profil et la morphologie de la nappe.
- le mode d'écoulement des eaux souterraines.
les modifications sur le régime ou sur la qualité des eaux souterraines peuvent engendrer des équilibres écologiques dangereux et difficiles à traiter et peuvent aussi avoir des impacts sur l'équilibre des nappes(rabattement ou remontée de la nappe ), ce qui justifie pleinement les études d'impact hydrologique sous deux aspects :
- Quantitatif (débit et niveau piézometrique).
-Qualitatif (composition chimique de l'eau polluée).
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