Surveillance de la piézométrie

Le niveau piézométrique   d’une nappe s’établit en fonction de la quantité d’eau qui entre dans la nappe (par infiltration notamment) et de la quantité qui en sort vers les rivières et vers d’autres aquifères, ainsi que celle qui est extraite par les ouvrages de prélèvement. Dans les nappes libres, en période de recharge (automne et hiver), le niveau de l’eau dans l’aquifère monte. Dès que la recharge cesse, le niveau baisse : c’est l’étiage de la nappe.

Les variations saisonnières de la profondeur du niveau d’eau des nappes captives profondes sont généralement moins marquées que dans les nappes libres. En effet, le processus de recharge de certaines nappes profondes peut avoir une inertie telle qu’il atténue, voire annule, les fluctuations saisonnières. Mais ces nappes profondes sont souvent plus sujettes à des baisses importantes et parfois non réversibles du niveau d’eau.

Dans le cas des nappes libres peu profondes, en période de fortes précipitations, le niveau d’eau peut parfois remonter jusqu’au niveau du sol : on parle alors d’inondation par remontée de nappe. Ce phénomène se rencontre dans les grands bassins sédimentaires où les cours d’eau ont creusé des vallées marquées. Les inondations sont lentes à se créer et à se résorber : elles durent jusqu’à ce que l’excès d’eau stocké par la nappe se soit écoulé.

Pour en savoir plus sur le processus de circulation de l’eau dans le sol, son stockage dans les aquifères, en quelle quantité elle peut être utilisée… vous pouvez consulter le document réalisé par l’Agence de l’Eau Adour-Garonne et le BRGM dans le cadre d’une exposition sur «  les eaux souterraines  ».
Plusieurs expositions thématiques sur l’eau et les milieux aquatiques sont disponibles au siège toulousain de l’Agence de l’eau Adour-Garonne et dans les délégations.
Elles sont constituées de panneaux qui peuvent être prêtés gratuitement aux enseignants, associations ou collectivités sur demande.

Pour surveiller l’état quantitatif des eaux souterraines, il est nécessaire de mesurer les niveaux piézométriques des nappes. Les moyens de surveillance (matériel et fréquence des mesures) sont alors adaptés au type et à la réactivité de la nappe.

Le niveau piézométrique   est exprimé en tant que profondeur mesurée par rapport à un repère (le plus souvent le somment du tubage pour les forages et les puits, ou le sol).
Cette profondeur d’eau mesurée est traduite en cote altimétrique, exprimée en mètres NGF (Nivellement Général de la France  : système de référence altimétrique français). Le «  niveau zéro  » de référence est celui du niveau moyen de la mer à Marseille.

Pour les nappes libres, la méthode consiste à mesurer la profondeur à laquelle se trouve le niveau de l’eau par rapport au sol. On mesure alors la hauteur d’eau, ou la hauteur piézométrique  . Les mesures se font dans des ouvrages réalisés spécialement pour la surveillance (piézomètres) ou dans des ouvrages déjà existants (forages, puits, …). Les eaux au sein de ces aquifères circulent et se renouvellent généralement assez rapidement.

Piézomètre  : ouvrage permettant de mesurer la profondeur à laquelle se situe la nappe d’eau souterraine par rapport au sol

La piézométrie peut être mesurée ponctuellement grâce à une sonde manuelle, ou en continu à l’aide d’un enregistreur automatique. Les données enregistrées peuvent être récupérées manuellement lors des campagnes piézométriques, ou elles peuvent être télétransmises pour les sondes les plus perfectionnées.

Récupération des données d’une sonde piézométrique à enregistrement automatique, installée dans un forage

Schéma illustrant le principe de la télétransmission des données en GPRS (méthode de transfert de données sur les réseaux de téléphonie mobile) et leur traitement, source  : rapport BRGM/RP-68969-FR

Les données récoltées permettent de créer une chronique piézométrique   et de suivre l’évolution de la nappe dans le temps (cf. exemple de graphique ci-dessous).

Exemple d’une chronique piézométrique  : ouvrage n°BSS001ZQYX (Lot - 46), issue de la base de données ADES

Dans le cas où la nappe se trouve prisonnière (nappe captive) entre deux couches géologiques imperméables, l’eau peut être confinée à une pression supérieure à la pression atmosphérique. Si un forage perfore la formation imperméable qui surmonte l’aquifère, l’eau s’élève jusqu’à un niveau d’équilibre qui peut être supérieur au niveau du sol. L’eau peut alors jaillir naturellement en surface : c’est le phénomène d’artésianisme. Dans ce cas, la surveillance du niveau de la nappe se fera à l’aide de sondes de pression. Les mesures de pression enregistrées seront ensuite converties en hauteur d’eau. Les nappes captives sont souvent profondes de quelques centaines de mètres, voire plus dans certains cas. Elles se renouvellent donc plus lentement.

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Surveillance quantitative