Hydrogéologie

Le karst est un paysage résultant de processus d’érosion (la karstification). Ces processus sont commandés par la dissolution des roches carbonatées (calcaires et dolomies) constituant le sous-sol des régions concernées. L’eau de pluie s’infiltre dans ces roches et assure leur dissolution. Le paysage de surface est constitué en général de dépressions fermées (appelées dolines, pour les petites, et poljés, pour les plaines d’inondation). Il est associé à un paysage souterrain, dont les grottes et les gouffres font partie. Le karst est un paysage original créé par les écoulements d’eau souterraine. L’eau circule en son sein, s’y accumule et émerge par des sources aux débits variants avec le temps. Le karst est donc également un aquifère : l’aquifère karstique.

Un aquifère est une formation géologique possédant une perméabilité suffisante pour que l’eau souterraine puisse y circuler. Si la porosité du milieu, c’est-à-dire le rapport du volume des vides au volume total de la formation, est forte (supérieure à 10%), l’aquifère peut posséder une capacité de stockage et les réserves d’eau peuvent être exploitées.

On définit la nappe phréatique comme étant la première nappe atteinte par un puits.

Une nappe artésienne possède un niveau piézométrique qui se trouve au-dessus du niveau topographique. En d’autres termes, si la nappe était à l’air libre, le niveau d’eau serait supérieur au niveau du sol. Un puits atteignant une nappe artésienne est un puits jaillissant.

Paysage karstique

Dessin : Michel BAKALOWICZ, extrait de « Connaissance et gestion des ressources souterraines en eaux souterraines dans les régions karstiques – guide technique n° 3, SDAGE Rhône-Méditerrannée-Corse – Agence de l’Eau Rhône-Méditerranée-Corse, Lyon, 40 p, 1999 ».

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La loi de Darcy

Fondement de l’hydrogéologie des milieux poreux et fissurés continus

La loi de Darcy, qui a été établie expérimentalement, est le fondement même de l’hydrodynamique souterraine. Cette loi énonce que le débit d’eau Q en mètres cubes par seconde, transitant verticalement dans une colonne de sable saturée en eau, est proportionnel à la section de la colonne S en mètres carrés, à la perte de charge par unité de longueur, i, sans dimension, et à un coefficient de proportionnalité, dit coefficient de perméabilité K, en mètres par seconde, soit :

Q = K. S. i = K. S. (Dh/L)

La perte de charge i par unité de longueur est définie comme le gradient hydraulique, rapport de la hauteur de charge h, à la longueur L sur laquelle s’effectue l’écoulement.

Hydrogéologie en Lorraine

Juillet 2000

Dans la région de Bure, ce sont les calcaires du Barrois, appartenant à l’époque du Tithonien (Jurassique), qui sont karstifiés (voir onglet Définitions). Le processus de karstification est principalement dû au contact entre les couches géologiques du Crétacé et celles du Jurassique.