La circulation de l'eau d'une nappe libre à Loisy
Variations de la circulation de l'eau d'une nappe libre suivant les saisons (A3)
Objectif : connaître le fonctionnement de la nappe en l'absence d'intervention humain, avant d'exploiter la réserve d'eau qu'elle constitue. L'exploitation de modèles physiques d'aquifères contribue à la réalisation de cet objectif.
Problème : sachant que la nappe communique avec des cours d'eau dont le niveau varie avec les saisons, comment évolue la circulation de l'eau de la nappe suivant les saisons ?
Si on considère plus précisément la limite supérieure ou surface libre de la nappe, les lignes équipotentielles relient des points de cette surface ayant même altitude et les gouttes d'eau cheminent suivant des lignes de plus grande pente. La mesure des potentiels hydrauliques ou niveaux piézomètriques a lieu en quelques points de la nappe, équipés de piézomètres, et aux limites de la nappe, dans les rivières. Les apports d'eau locaux contribuent à modifier les hauteurs d'eau de la nappe. Ils diffèrent suivant les saisons : précipitations efficaces pour la nappe, surtout en hiver, ruissellement sur les pentes, également important en hiver. La superposition du quadrillage et le la carte du site aide à localiser les niveaux et les apports d'eau. Pour simplifier les opérations, la surface considérée est assimilée à un rectangle. A partir des données précédentes, l'ordinateur calcule le potentiel hydraulique de la nappe pour toutes les intersections du quadrillage. Les résultats des calculs permettent de construire une carte de lignes équipotentielles pour chaque saison.
Figure 8 : Cartes de lignes équipotentielles d'une nappe libre, en hiver et en été. Ces lignes représentent l'intersection de plans horizontaux équidistants avec la surface libre de la nappe. Le logiciel visualise cette surface sur un bloc-diagramme. Il permet aussi de choisir et d'observer des profils verticaux de la nappe selon les lignes du quadrillage.
Ces moyens permettent de comparer les formes de la surface libre de la nappe, les niveaux piézomètriques et les écoulements d'eau dans des conditions climatiques différentes. Pour un hiver normal et un été normal, la comparaison fait apparaître un changement des sens d'écoulement de l'eau de la nappe, venus de l'amont des cours d'eau pour rejoindre l'aval en été, orientés de la butte vers les cours d'eau en hiver. La comparaison des simulations pour un hiver pluvieux et un été sec renforce cette différence.
Notion construite : la prise en compte des variations de l'écoulement
de l'eau d'une nappe suivant les saisons est un prérequis de la
gestion de cette nappe.