Composants du modèle hydraulique
Le modèle hydraulique comprend cinq réservoirs, raccordés
par des tuyaux.
Figure 9 : Modèle hydraulique de fonctionnement d'une nappe d'eau.
Les réservoirs se vident les uns dans les autres, comme ceux qui participent aux entrées et sorties d'eau de la nappe.
Le modèle prend en compte l'eau des précipitations, la partie qui ruisselle à la surface du sol, l'eau de surface qui s'évapore, l'eau qui a traversé la partie superficielle du terrain et qui s'accumule en nappe dans l'aquifère, l'eau des sources dont l'effet drainant vidange l'aquifère à sa base.
Les précipitations mesurées montrent une répartition équilibrée entre tous les mois de l'année. Le ruissellement et autres causes de retard réduisent l'effet des crues brutales, si bien que les entrées d'eau dans la nappe sont toujours plus régulières que les précipitations. Les retards avec lesquels l'eau tombée sur le sol rejoint la nappe sont déterminés empiriquement par comparaison des précipitations et des variations concomitantes mesurées du niveau piézométrique. L'étude menée à Allevard montre que la pluie tombée au cours d'une semaine parvient pour moitié à la nappe dans la semaine, le reste arrivant dans les quatre semaines qui suivent.
L'évapotranspiration potentielle (ETP) ou quantité maximale d'eau susceptible d'être émise dans l'atmosphère par évaporation et transpiration, ne peut être mesurée de façon simple ; elle est calculée à partir de la température de l'air à la période considérée. L'évapotranspiration potentielle d'Allevard vaut pour une région tempérée de moyenne altitude et couverte de végétation.
L'eau d'infiltration attirée vers le bas sous l'effet de la pesanteur est en même temps soumise à la force capillaire qui peut l'entraîner jusqu'à la surface du sol. L'eau de la zone capillaire du sol participe ainsi à l'évapotranspiration. Elle constitue la réserve facilement utilisable (RFU). Seule l'eau parvenue à la base de cette zone de remontée possible jusqu'à la surface du sol vient grossir la nappe.
Tant que les pores de la zone des réserves facilement utilisables ne sont pas remplis d'eau, la force capillaire, orientée vers le haut et due à la finesse des canaux qui relient les pores, empêche l'eau de s'écouler sous l'effet de la pesanteur et d'atteindre la nappe. Quand la saturation de cette zone est acquise, l'excédent d'eau franchit l'obstacle qu'elle constituait et peut ainsi rejoindre la nappe. La zone des réserves facilement utilisables joue le rôle d'une éponge qui ne s'égoutte que lorsqu'elle est gorgée d'eau. L'évapotranspiration s'exerce sur cet important stock d'environ cent millimètres de hauteur d'eau au Flumet, soit cent litres par mètre carré de sol, quantité obtenue en déduisant des précipitations l'eau qui s'évapore et celle qui entre dans la nappe et est évacuée par les sources. La partie des précipitations qui reste après évapotranspiration constitue les précipitations efficaces.
En hiver, il fait froid, l'évaporation est réduite et la végétation ralentie, si bien que presque toute l'eau tombée à la surface du sol rejoint la nappe : les précipitations sont efficaces.
En été, l'évapotranspiration potentielle est en revanche importante : les végétaux puisent beaucoup d'eau dans le sol et transpirent abondamment et, s'il fait chaud, l'eau tombée sur le sol subit une évaporation immédiate ou après un passage dans la zone de remontée possible de l'eau jusqu'au sol. Dans ces conditions, peu d'eau rejoint la nappe et les précipitations ont très peu d'efficacité.
L'évaluation du débit des sources impose de déterminer empiriquement le coefficient de proportionnalité entre la baisse du niveau piézométrique par unité de temps et la hauteur de la nappe au dessus du niveau des sources en période estivale, c'est à dire lorsque l'eau des précipitations n'atteint pas la nappe.