Assurant près de 50 % de l’approvisionnement en eau potable, les eaux souterraines jouent un rôle fondamental dans notre quotidien, que ce soit pour favoriser l’irrigation agricole ou pour alimenter diverses industries. Cependant, assurer une gestion efficiente de ces ressources nécessite une compréhension approfondie de leur comportement, ce qui est rendu possible grâce à l’étude hydrogéologique.
Issue de la branche de la géologie, cette analyse permet essentiellement d’évaluer la présence, le mouvement et la qualité des eaux dans les formations rocheuses souterraines. Explicitement, en quoi consiste une telle étude ? Quelles sont ses étapes de réalisation et qu’en est-il de ses avantages ? Quels sont les outils et techniques nécessaires à sa réussite ? Focus !
Qu’est-ce qu’une étude hydrogéologique ?
Au-delà d’une simple définition, une étude hydrogéologique consiste à analyser en détail la présence, le mouvement et la qualité de l’eau souterraine au niveau des sols et des formations rocheuses. Elle vise à comprendre les dynamiques des eaux souterraines et repose sur une combinaison de méthodes de terrain, de modélisation et d’analyse de données pour fournir une image précise du système hydrogéologique d’un site donné.
D’un point de vue spécifique, les objectifs de l’étude incluent :
- L’identification du sens d’écoulement des eaux souterraines : pour déterminer les zones de recharge et de décharge des nappes phréatiques.
- La détermination des aires de protection des nappes : pour prévenir la contamination et assurer la qualité de l’eau potable.
- Le diagnostic des risques de pollution ou de contamination : dus à des activités telles que l’agriculture intensive, l’épandage de produits chimiques ou les fuites industrielles.
- La prévision et le dimensionnement des dispositifs nécessaires : pour garantir la sécurité et la durabilité des infrastructures et des ressources hydriques.
Bien évidemment, la finalité derrière ces missions est de proposer dès le début du projet des mesures appropriées afin de garantir la sécurité et la stabilité de la construction à venir.
Quels sont les avantages d’une étude hydrogéologique ?
Loin d’être une simple analyse scientifique, l’étude hydrogéologique se révèle être un outil indispensable pour la gestion durable des ressources en eau et la protection de l’environnement d’un site devant abriter un projet de construction.
Protection contre la pollution
L’un des avantages majeurs de l’étude hydrogéologique consiste en sa capacité à identifier les menaces de pollution des eaux souterraines. En analysant les caractéristiques du sol, celles des formations rocheuses et la composition chimique de l’eau, l’étude permet de détecter les sources potentielles de contamination comme :
- les fuites de réservoirs de stockage souterrains ;
- les infiltrations de produits chimiques agricoles.
Dès lors, des mesures préventives ou de traitement peuvent être mises en place dès le début des travaux.
Adaptation aux conditions hydrogéologiques
La conception de structures adaptées aux caractéristiques hydrogéologiques du site est un autre avantage clé de l’étude. Cela inclut la conception de fondations et de systèmes de drainage qui tiennent compte de la perméabilité du sol et de la dynamique des eaux souterraines.
En parallèle, l’étude permet d’identifier et d’anticiper des risques pouvant perturber les flux d’eau souterraine et fragiliser les aquifères : affaissements de terrain, inondations, intrusions salines… Selon la nature de la menace, des solutions comme l’installation de barrières souterraines ou la recharge artificielle des nappes peuvent alors être mises en œuvre.
Les étapes d’une étude hydrogéologique
De la première visite de terrain à la formulation de recommandation, une étude hydrogéologique suit une série d’étapes distinctes, chacune s’appuyant sur les résultats de la précédente.
Phase de préparation
Cette première phase commence par la collecte des données existantes telles que les cartes géologiques, les rapports d’études antérieures, les historiques de forage et les relevés hydrologiques. Ces données fournissent un aperçu des formations géologiques présentes et des précédentes activités d’exploration ou d’exploitation des ressources en eau.
Cette phase de préparation prend également en compte l’identification des zones d’intérêt et des objectifs spécifiques de l’étude comme :
- la protection des nappes phréatiques ;
- la prévention des risques de pollution ;
- la détermination des débits d’eau ;
- l’évaluation de la qualité de l’eau.
À l’évidence, une préparation minutieuse garantit une base solide pour les investigations futures.
Phase de terrain
La phase de terrain implique des activités de prospection et de mesure sur le site. Ces techniques de prospection comprennent entre autres le forage de puits d’essai et l’installation de piézomètres pour mesurer les niveaux d’eau et les débits. Des relevés détaillés sont alors effectués pour évaluer la qualité de l’eau en analysant des paramètres tels que la salinité, la contamination chimique et la présence de particules en suspension.
Phase d’analyse
Ici, les informations recueillies lors des précédentes étapes sont interprétées et modélisées :
- Analyse des échantillons d’eau : la composition chimique et isotopique de l’eau permet de retracer son origine, d’identifier d’éventuelles sources de contamination et de mieux comprendre les processus géochimiques en cours.
- Modélisation des écoulements d’eau souterraine : des modèles mathématiques complexes sont utilisés pour simuler le mouvement de l’eau dans les aquifères en tenant compte de la géologie, de la topographie et des caractéristiques hydrauliques des formations.
- Évaluation des réserves et des qualités des eaux : l’équipe d’experts en charge de la mission estime la quantité d’eau disponible dans les aquifères et détermine sa qualité en fonction de ses paramètres physico-chimiques et microbiologiques.
En combinant les résultats de ces analyses, l’équipe parvient à dresser un portrait complet et précis des caractéristiques hydrogéologiques du site étudié.
Quels sont les outils et techniques utilisés lors de l’étude ?
Pour garantir la fiabilité des différentes investigations, l’étude hydrogéologique s’appuie sur différents outils, issus de différentes branches scientifiques.
Géophysique
Les méthodes géophysiques s’avèrent déterminantes pour cartographier les différentes couches géologiques, identifier les aquifères et estimer leurs propriétés sans avoir à les forer.
Parmi ces techniques, on retrouve :
- L’électromagnétisme : exploite les propriétés conductrices des formations géologiques pour détecter la présence d’eau souterraine et mesurer sa salinité.
- Le radar à pénétration de sol : utilise des ondes électromagnétiques pour sonder le sous-sol et identifier les structures géologiques comme les failles ou les cavités susceptibles d’influencer la circulation des eaux souterraines.
- La sismique réfraction : permet de déterminer la profondeur et la structure des différentes couches géologiques en analysant la propagation d’ondes sismiques.
Hydrochimie
Essentielle pour évaluer la qualité des eaux souterraines, l’analyse hydrochimique des échantillons inclut :
- la mesure de la composition chimique de l’eau tels que les ions majeurs (calcium, magnésium, sodium..) et les oligo-éléments (manganèse, arsenic, fluor) ;
- la détection de contaminants comme les nitrates provenant des activités agricoles ou les hydrocarbures issus de fuites industrielles ;
- l’évaluation des paramètres physico-chimiques tels que le pH, la conductivité et la teneur en minéraux.
Modélisation numérique
Pour comprendre le comportement complexe des eaux souterraines et prédire leur réponse à des changements, des logiciels spécialisés comme MODFLOW et FEFLOW sont utilisés. Ces derniers permettent de créer des modèles tridimensionnels des aquifères, intégrant des données géologiques, hydrologiques et climatiques. Ces modèles permettent de visualiser les dynamiques des écoulements et de tester différentes stratégies de gestion des ressources en eau.
Conclusion
En résumé, l’étude hydrogéologique permet d’évaluer la présence, le mouvement et la qualité de l’eau dans le sous-sol tout en identifiant les menaces de pollution et en proposant des solutions adaptées. Les différentes phases de l’étude, de la préparation à l’analyse en passant par l’utilisation d’outils géophysiques et de modélisation numérique, garantissent une approche complète et rigoureuse. La finalité est d’adapter la construction aux conditions hydrogéologiques spécifiques et de maîtriser les menaces environnementales.
