Hydrogéologie

Définition

L'hydrogéologie est une science réunissant hydrologie et géologie, l'eau souterraine et le sous-sol. Le terme géohydrologie est souvent utilisé de manière interchangeable mais certains font la distinction entre un hydrologiste ou hydrologue. La géologie est appliquée à ses études (hydrogéologie) quand un géologue exploite l'hydrologie (géohydrologie).

L'hydrologie mélange un système hydrologique en association avec la géologie :

L'hydrogéologie est le domaine de la géologie qui s'occupe de la distribution et la circulation des eaux souterraines dans le sol et les roches de la croûte terrestre, souvent dans des aquifères.

Explications

L'hydrogéologie est une science interdisciplinaire des eaux naturelles (ou moins), prenant pleinement compte des interactions de la chimie, physique, biologie et même juridique entre le sol, l'eau, la nature et la société. L'étude de l'interaction entre le mouvement de l'eau souterraine et de la géologie peut être assez complexe.

Les eaux souterraines ne coule pas toujours vers le bas d'une colline en sous-sol suite à la topographie de la surface, les eaux souterraines suite à des gradients de pression (débit de faible à haute pression) suivent souvent des fractures et des conduits dans les chemins détournés.

Tenir compte de l'interaction entre les différentes facettes d'un système multi-composants nécessite souvent des connaissances dans plusieurs domaines différents, tant aux niveaux expérimental et théorique.

Le plus fréquemment, l'introduction la plus traditionnelle à la définition, aux méthodes et à la nomenclature de l'hydrogéologie se limite à l'hydrologie souterraine saturée (nappes phréatiques notamment).

L'hydrogéologie, comme indiqué ci-dessus, est une branche des sciences de la terre face à l'écoulement de l'eau dans les aquifères et les autres milieux poreux peu profonds, typiquement moins de 450 m au-dessous de la surface de la Terre. Le flux d'eau très peu profond dans le sous-sol, la partie supérieure de 3 m, est pertinent pour les domaines de la science du sol, l'agriculture et le génie civil, ainsi que de l'hydrogéologie.

Le flux général des fluides (eau, hydrocarbures, géothermie fluides, etc.) dans des formations plus profondes est également une préoccupation des géologues, géophysiciens et géologues pétroliers. L'eau souterraine est un liquide lent et visqueux (avec un nombre de Reynolds inférieur à l'unité); la plupart des lois empiriques de l'écoulement des eaux souterraines peuvent être alternativement dérivées de la mécanique des fluides dans le cas particulier de l'écoulement de Stokes (viscosité et pression, mais pas en terme inertiel).

✅ L'hydrogéologie est la science de l'eau dans la croûte terrestre, étudiant les interactions avec le sol. C'est une discipline appliquée des sciences géologiques. Les objets de recherche sont les eaux souterraines et tous les facteurs qui influencent les eaux souterraines. L'hydrologie en tant que domaine de recherche adjacent concerne les eaux souterraines (voir aussi cycle de l'eau). Les sous-disciplines de l'hydrogéologie sont :

• La géohydraulique, qui étudie le mouvement des eaux souterraines dans le sous-sol.
• L'hydrochimie (hydrogéochimie), enseignement de la composition chimique de l'eau.

Les relations mathématiques utilisées pour décrire l'écoulement de l'eau à travers les milieux poreux sont la diffusion et les équations de Laplace qui ont des applications dans de nombreux domaines différents. L'écoulement des eaux souterraines (par équations de Laplace) a été simulé à l'aide d'analogies électriques, élastiques et de conduction thermique.

L'écoulement des eaux souterraines transitoire est analogue à la diffusion de la chaleur dans un solide, par conséquent, des solutions aux problèmes hydrologiques ont été adaptés à partir des connaissances sur le transfert de chaleur.

Traditionnellement, le mouvement des eaux souterraines a été étudié séparément des eaux de surface, la climatologie, et même l'industrie chimique et microbiologique examinent des aspects de l'hydrogéologie lorsque les processus sont découplés. Comme les connaissances du domaine de l'hydrogéologie s'améliorent, les fortes interactions entre les eaux souterraines, les eaux de surface, la chimie de l'eau et ses propriétés physico-chimiques, l'humidité du sol et même le climat sont de plus en plus clairement comprises.

Des applications des études hydrogéologiques vont concerner, par exemples, le tirage d'un aquifère ou la surexploitation par pompage de l'eau fossile qui peut être un facteur contribuant à l'élévation du niveau des mers.

⭐ La base de l'hydrogéologie est la connaissance de la structure du sous-sol. Les bases pour cela sont des cartes géologiques, les résultats de forage et des modèles tridimensionnels du sous-sol géologique. Les outils et méthodes d'exploration et de surveillance des eaux souterraines comprennent la télédétection, les méthodes géophysiques, les forages, la surveillance des eaux souterraines, le pompage, les essais en laboratoire et l'analyse chimique.

✅ Le coefficient de perméabilité (valeur K ou kf), introduit par Henry Darcy en 1856 au moyen d'études empiriques, est au centre de l'intérêt hydrogéologique. La valeur k f est utilisée pour quantifier la perméabilité à l'eau d'une roche. À partir de la valeur k f, d'autres paramètres peuvent être dérivés à l'aide d'autres paramètres : la transmissivité (perméabilité du profil), la vitesse de déplacement et les quantités d'eau transportées. Différentes méthodes sont disponibles pour déterminer la perméabilité à l'eau : évaluation des courbes de distribution des grains, tests de laboratoire, tests de pompage, tests de traçage et modèles numériques.

La pertinence des modèles hydrogéologiques a énormément augmenté ces dernières années. Au moyen de modèles numériques d'eau souterraine peuvent être, par exemple, de calculer à l'avance les mesures hydrauliques ou les effets de la pollution de l'eau.

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