Notion d’hydrogéologie

L’eau souterraine est souvent représentée dans l’imaginaire collectif sous forme de lacs et de rivières souterraines. Il s’agit pourtant de cas de figure rares que l’on trouve dans les formations calcaires (karst). Généralement, l’eau circule très lentement dans le sol entre les grains de roche. Ces longs parcours sous terre confèrent à l’eau souterraine des propriétés remarquables.

Durant le cycle de l’eau, une partie des eaux de surface s’infiltrent dans le sol pour y réaliser un trajet plus ou moins long. Lorsque cette eau s’accumule et qu’on peut l’extraire en quantité suffisante, on parle alors de « nappe ». Les terrains contenant cette nappe sont appelés « aquifère ».

La présence d’une nappe implique donc

Une alimentation (infiltration d’eau de pluie, rivières, autre nappe etc.),
Un niveau imperméable à la base du terrain aquifère permettant de « retenir » l’eau,
Un exutoire (source, rivière, mer, autre aquifère, etc.)

Le passage de l’eau entre les grains de roche entraine des vitesses d’écoulement très lentes. Il s’agit d’une grande différence avec les eaux de surface :

Les vitesses d’écoulement de l’eau en rivières sont de l’ordre de 1 à 2 km/h
Les vitesses d’écoulement dans les aquifères varient généralement entre 1 km / an, voire 10 m /an !

Ces faibles vitesses d’écoulement engendrent une forte inertie des masses d’eau souterraine : les évolutions quantitatives et qualitatives sont relativement lentes. Cette inertie est d’autant plus importante que la nappe est profonde.

Depuis des millénaires, l’eau souterraine est exploitée par l’Homme car elle présente des caractéristiques intéressantes :

Les nappes peuvent couvrir de grande étendue géographiques et donc être présentes au plus près des besoins ;
Protégée et naturellement filtrée par la roche, l’eau souterraine est de meilleure qualité que l’eau de surface et ses caractéristiques physico-chimiques sont relativement stables
Grace à leur inertie importante, les aquifères peuvent contenir des quantités d’eau importantes en période sèche, alors que les eaux de surface se font rares.

Ces propriétés constituent des avantages certains, mais la forte inertie des aquifères impliquent également une gestion sur le long terme. L’expression « gestion durable » prend alors tout son sens.

L’eau souterraine est présente dans différents type de réservoir, en fonction de la nature des terrains et des écoulements qui s’y développent. Les nappes les plus nombreuses et les plus exploitées sont de loin les nappes en « milieu poreux ». C’est le cas des nappes de la plaine du Roussillon.

Nappes en milieu poreux

L’eau sature les vides entre les grains de matière et circule entre eux. Ces nappes se situent donc souvent dans des terrains sédimentaires (sables, graviers, etc.).

Il s’agit de loin des nappes les plus courantes et les plus exploitées (nappes alluviales par exemple). Lorsqu’elles sont proches de la surface, on parle de nappe phréatique.

Dans ce type de nappes, les débits d’exploitation peuvent être importants.

Les nappes de la plaine du Roussillon sont des nappes en milieu poreux : l’eau s’écoule dans les alluvions des c

ours d’eau (nappes quaternaires) et dans les terrains sableux plus profonds (nappes du Pliocène).

Nappes de fissures

L’eau circule dans les fissures de la roche. Ces nappes se situent généralement dans les terrains cristallins et métamorphiques (granites, schistes etc.) peu perméables. L’eau est présente de manière « discontinue » dans le sous-sol à la faveur des fissures présentes.

Dans ce type de nappes, les débits d’exploitation sont généralement faibles à modérés.

A proximité de la plaine du Roussillon, des nappes de fissures existent dans les terrains granitiques situés dans le Conflent et le Capcir par exemple.

Aquifères karstiques

Situés dans les massifs carbonatés (calcaire, craie, dolomie, etc.), les aquifères karstiques résultent de la dissolution de la roche carbonatée par l’eau : l’eau acquiert l’acidité nécessaire à la mise en solution de la roche en se chargeant de gaz carbonique (CO2) produit dans les sols par les végétaux et colonies bactériennes. Il en résulte une fissuration de la roche qui peut aller jusque la création de rivières et de lacs souterrains. C’est l’image de l’eau souterraine la plus courante dans l’imaginaire collectif mais c’est loin d’être la ressource la plus répandue.

Dans ce type de nappes, les débits d’exploitations sont très variables.

A cheval entre le département des Pyrénées Orientales et de l’Aude, un aquifère karstique est présent à proximité de la plaine du Roussillon : le karst des Corbières. Il est en lien direct avec les nappes du Pliocène qu’il alimente sur la partie nord de la plaine.

Nappes libres
Les nappes libres sont caractérisées par un niveau d’eau qui peut varier librement en fonction des apports et des prélèvements. Il s’agit souvent de nappes proches de la surface.

Dans la plaine du Roussillon, les nappes alluviales (nappes quaternaires), sont généralement des nappes libres.

Nappes captives
Les nappes captives sont caractérisées par la présence d’une couche imperméable au sommet de l’aquifère (on parle du toit de l’aquifère).

L’eau de la nappe est alors « emprisonnée » entre les terrains imperméables, ce qui engendre sa mise sous pression. Ceci se traduit, lorsque l’on perce le toit imperméable de l’aquifère, par une remontée de l’eau : on parle de forage artésien. Si la pression est suffisamment importante, l’eau d’un forage captif peut atteindre la surface du sol : on parle de forage artésien jaillissant.

Dans la plaine du Roussillon, les nappes pliocènes sont captives. Elles peuvent même localement, être jaillissantes.

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Niveau d’eau et cartes piézométriques

Pour surveiller l’état des nappes, la mesure des niveaux d’eau est essentielle : elle est réalisée grâce à un piézomètre. On parle donc de mesure piézométrique. Réalisée régulièrement, cette mesure permet d’apprécier l’évolution dans le temps du niveau d’une nappe en un point donné.

En réalisant concurremment plusieurs mesures en différents points de la nappe, on peut bâtir une cartographie de la surface de la nappe : la carte piézométrique. Ces cartes sont essentielles pour connaître le fonctionnement des nappes : en plus du sens d’écoulement, elles permettent d’estimer la vitesse de l’eau connaissant la perméabilité de l’aquifère.

Perméabilité et porosité

Deux propriétés majeures permettent de caractériser un aquifère :

Sa perméabilité : cette grandeur traduit la capacité de l’aquifère à se laisser traverser par l’eau.
Son coefficient d’emmagasinement : cette grandeur permet d’apprécier le volume d’eau qui peut être prélevé pour un volume d’aquifère donné. Ce coefficient se rapproche de la notion de porosité.

Plus ces grandeurs sont élevées, plus la nappe est propice à l’exploitation. Mais au final, c’est la capacité de recharge de l’aquifère qui conditionne les possibilités de prélèvements.