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See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/350328013 cours hydrogéologie-Bouselsal B-2020 Book · March 2021 CITATIONS 0 READS 562 1 author: Some of the authors of this publication are also working on these related projects: Etude hydrogéochimique, gestion et protection de l’aquifère du Complexe Terminal (CT) d’Ouargla et d’El Oued View project Hydrogeochemical Characterization and Groundwater Management in Oued-Souf valley (Algeria) using GIS, Geocomputation and Geostatical approach View project Bouselsal Boualem University of Kasdi Merbah, Ouargla, Algeria 16 PUBLICATIONS 29 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by Bouselsal Boualem on 23 March 2021. The user has requested enhancement of the downloaded file. Université de Kasdi Merbah-Ouargla- Faculté des hydrocarbures, des Energies renouvelables et des Sciences de la terre et de l’univers Département des Sciences de la terre et de l’univers Cours de l’Hydrogéologie Destiné aux étudiants de Master et licence Hydrogéologie Auteur: Dr. Bouselsal Boualem Maître de Conférences Mars 2021 Introduction et programme de module Introduction Il est devenu de plus en plus évident que les eaux souterraines joueront un rôle essentiel dans la satisfaction des besoins en ressources en eau du 21e siècle, les eaux souterraines fournissant déjà à environ 2 milliards de personnes dans le monde un accès à l'eau douce. En outre, le défi de nourrir une population projetée de neuf milliards de personnes d'ici 2030 nécessitera probablement une demande d'eau de plus en plus importante pour les cultures en croissance, une grande partie de l'eau d'irrigation étant fournie par les eaux souterraines. Combinées à d'autres pressions environnementales mondiales résultant de la modification des modèles de température et de précipitations, induites par le changement climatique, les réponses d'adaptation à l'utilisation et à la gestion de l'eau deviendront essentielles si l'on veut satisfaire les demandes en eau. Ainsi, afin de préparer le terrain pour les étudiants de licence et de master en hydrogéologie, ce polycopié comprend des notions fondamentales sur l’hydrogéologie et explique les phénomènes hydrogéologiques brièvement à l’aide de textes et de figures. Les informations contenues dans ce polycopier ont été accumulés de nombreuses sources différentes, soit ils s’agitent des livres ou des articles. Bouselsal Boualem  Sommaire  Liste des figures  Liste des tableaux Cours hydrogéologie…………………………………………………….……………….……………………………………………………Bouselsal.B i Contenu du chapitre N° Page Introduction à l’hydrogéologie 01 1. Définition de l’Hydrogéologie 01 2. Histoire de l'hydrogéologie 02 3. Les fondements scientifiques de l’hydrogéologie 04 4. Les disciplines de l’Hydrogéologie 05 5. Les objectifs de l’hydrogéologie 07 6. Les tâches de l’hydrogéologue 07 7. L’hydrogéologie et les progrès technologiques 08 8. Employeurs potentiels des hydrogéologues en Algérie 08 Chapitre 01 : le concept de bilan hydrique 10 1. Les réservoirs d’eau sur la terre 10 2. Cycle globale de l’eau 12 3. Le bilan d’eau à l’échelle du continent 13 3.1 Les précipitations 13 3.2 L'évaporation et l'évapotranspiration 14 3.3 Les écoulements (ruissèlement) 14 3.4 L'infiltration et la percolation 14 4. Bilan du bassin hydrologique 15 4.1 Définition du bassin hydrologique 15 4.2 Bilan hydrologique 15 4.3 Bilan hydrique 15 5. Le bilan du bassin hydrogéologique 17 5.1 Le bassin hydrogéologique 17 5.2 Différence entre le bassin hydrologique et le bassin hydrogéologique 18 5.3 Bilan du bassin hydrogéologique 18 5.4 Bilan de l’aquifère 19 Chapitre 02 : Définitions et exemples d’aquifères 20 1. Définitions 20 1.1 La nappe 20 1.2 Un aquifère 20 1.3. Les termes en relation avec les formations l’hydrogéologiques 20 2. L’eau dans les roches 21 2.1 Le milieu poreux 21 2.2 La porosité des roches 21 2.3 Échelle de porosité des roches 22 2.4 Le volume élémentaire représentatif 23 3. Perméabilité 23 3.1. Définition de perméabilité 23 3.2 Perméabilité des roches 23 3.3 Echelle de perméabilité 24 4. Configuration des aquifères 24 4.1 Selon le critère hydrodynamique 24 4.1.1 L’aquifère libre 25 4.1.2 L’aquifère captif 26 4.1.3 L’aquifère semi-captif 29 Cours hydrogéologie…………………………………………………….……………….……………………………………………………Bouselsal.B ii Contenu du chapitre N° Page 4.1.4 Nappe non soutenue ou perchée 30 4.2. Selon le critère géologique 31 4.2.1 Les aquifères des dépôts fluviaux 32 4.2.2 Les nappe des bassins sédimentaires 37 4.2.3 Les aquifères carbonatés et les aquifères karstiques 43 4.2.4 Les aquifères littoraux 49 4.2.5 Les aquifères de socle cristallin 54 4.2.5 Les eaux thermales 57 4.3. Classification des aquifères selon le type des vides 58 Chapitre 03 : Notions de l’hydrodynamisme 60 1. porosité et le milieu poreux 60 1.1 Définition de la porosité et de milieu poreux 60 1.2 Les catégories des pores 61 1.3 Les facteurs affectant la porosité 65 1.4 Mesure de la porosité 66 1.5 Porosité et granulométrie 67 1.6 Relation fluide-solide en milieux poreux 70 1.7 Thermes en relation avec le mot porosité 74 2. La perméabilité 75 2.1 Définition de la perméabilité 75 2.2 Les facteurs influençant la perméabilité 76 2.3 Les catégories des perméabilités des roches 77 2.4 Echelle de perméabilité des roches 80 2.5 Classification hydrogéologique des roches 81 2.6. Isotropie et homogénéité 82 3. Loi de Darcy sur l’écoulement en milieu poreux 85 3.1. Vie et œuvre d’henry darcy 85 3.2. L’expérience de Darcy 86 3.3. Énoncé de la loi de Darcy 89 3.4. Conditions d’application de la loi de Darcy 90 3.5. Le gradient hydraulique 91 3.6. La perméabilité 91 4. Ecoulement des eaux vers les puits et les forages 97 4.1 Effet du pompage sur l'aquifère - Cône de dépression 97 4.2 Loi de Dupuit (1863) 99 4.3. Méthode de Thiem 101 5. Les paramètres hydrodynamiques 103 5.1 Transmissivité 103 5.2 Coefficient d'emmagasinement 104 5.3 Resistance hydraulique verticale 104 5.4 Facteur de drainance 104 5.5 Facteur d'égouttement 104 5.6 Diffusivité 105 Cours hydrogéologie…………………………………………………….……………….……………………………………………………Bouselsal.B iii Contenu du chapitre N° Page Chapitre 04: Cartographie hydrogéologique 106 1. Introduction 106 2. La carte hydrogéologique 106 2.1. Les fonctions de la carte hydrogéologique 106 2.2. Les objets représentatifs sur les cartes hydrogéologiques 106 2.3. Classification des cartes hydrogéologiques 112 2.4. Réalisation d'une carte hydrogéologique 116 2.5. Production de cartes hydrogéologiques 119 3. Les systèmes d'information géographique (SIG) 121 3.1. Présentation et intérêts du SIG 121 3.2. Composants SIG 122 3.3. Représentation des données 124 3.4. Capacités d'analyse du SIG 125 3.5 Services SIG Web 126 3.6 Application du SIG en hydrogéologie 127 4. Exemples des cartes hydrogéologiques 133 4.1. Cartes structurales de l’aquifère 133 4.2 Cartes piézométriques 136 Chapitre 05: Réserves et ressources en eaux souterraines 148 1. Définitions 148 1.1 La réserve 148 1.2 La ressource 148 2. Critères d’exploitation d’un aquifère 148 2.1. L’offre et la demande 148 2.2. Contraintes de planification 148 2.3. Contraintes spatio-temporelles 148 2.4. Variabilité dans l’espace et dans le temps 149 3. Catégories de réserves en eau souterraine 149 3.1 Réserve totale 149 3.2 Resserve régulatrice 149 3.3 Réserve permanente 150 3.4 La resserve exploitable 150 4. Méthodes d’évaluation de la réserve en eau souterraine 150 4.1. Les données de base pour l’évaluation des réserves en eau 150 4.2. Calcul de la réserve d’une nappe libre 152 4.3. Calcul de la réserve totale d’une nappe captive 156 5. Le renouvèlement de la réserve en eau 157 6. Evaluation de la ressource 157 Références bibliographiques 159 Cours hydrogéologie…………………………………………………….……………….……………………………………………………Bouselsal.B iv Liste des figures Figure N° Page Figure 1.1. Volume d’eau disponible par pays par personne et par année en m3/personne.anné 12 Figure 1.2. Schéma de cycle de l’eau 13 Figure 1.3. Schéma d’un bassin hydrologique. 15 Figure 1.4. Schématisation du bilan hydrique 16 Figure 1.5. Schéma d’un bassin hydrogéologique 18 Figure 1.6. Distinction entre le bassin hydrologique et le bassin hydrogéologique. 18 Figure 1.7. Illustration des entrées et des sorties possibles pour un aquifère 19 Figure 2.1. Différent types de porosité des roches 22 Figure 2.2. Schéma conceptuel des principaux types d'aquifères. 24 Figure 2.3. Schéma conceptuel d’un aquifère libre. 25 Figure 2.4. Position de la zone saturée et la zone non saturée dans un aquifère libre 26 Figure 2.5. Schéma conceptuel d’un aquifère captif. 26 Figure 2.6. Passage progressif d’une nappe libre à une nappe captive. 27 Figure 2.7. Foyers extérieurs et intérieurs des décharges des eaux captives ; 28 Figure 2.8. Schéma conceptuel d’un aquifère semi-captif 29 Figure 2.9. Schéma conceptuel montre le phénomène de drainance dans l’aquifère semi-captif 30 Figure 2.10. Schéma montre (a) un aquifère non soutenue et (b) un aquifère perché 30 Figure 2.11.Schéma montre quelques exemples des aquifères classés suivant le contexte géologique 31 Figure 2.12. Une photo satellite montre un cône fluvial 32 Figure 2.13. Coupe géologique dans un cône alluvial 33 Figure 2.14. Coupe transversale dans un remplissage alluvial 34 Figure 2.15. Les éléments structuraux d’une nappe alluviale 35 Figure 2.16. Schéma montre une indépendance entre le cours d’eau et la nappe 35 Figure 2.17. Schéma montre une alimentation indirecte du cours d’eau par la nappe 36 Figure 2.18. Relation entre nappe et cours d’eau : A) drainage B) alimentation 36 Figure 2.19. Situation géographique de système aquifère du Sahara septentrionale (OSS.2005) 38 Figure 2.20. Coupe hydrogéologique dans le système aquifère de Sahara septentrional. 38 Figure 2.21. Colonne lithostratigraphique montre les aquifères de la région de Hassi Messaud 39 Figure 2.22. Coupe géologique dans le bassin de Paris 40 Figure uploads/Geographie/ courshydrogologie-bouselsalb-2020.pdf