Biseau salé

Définition

Un biseau salé est une partie d'un aquifère côtier envahi par de l'eau salée (marine) comprise entre la base de l'aquifère et une interface eau douce/eau salée, le coin d'eau salée entrant étant sous l'eau douce. L'apparition d'un biseau salé est généralement consécutive à la surexploitation de l'aquifère.

Schéma d'un biseau salé :

Ce schéma indique le biseau salé (ou intrusion d'eau salée) par les flèches vertes.

Explications

Un biseau salé, ou une intrusion d'eau salée, est un mouvement entrant d'eau de mer dans les aquifères d'eau douce.

L'entrant d'eau salée s'appelle aussi le biseau d'un front salé, consistant en une ligne d'intersection du plancher d'un aquifère côtier ou estuarien avec l'interface eau douce/eau salée qu'il contient.

Comportement hydrologique

Plus complètement, l'intrusion saline (biseau salé) est le processus par lequel les aquifères côtiers sont connectés à l'eau de mer. Cela suppose que l'eau salée (provenant de la mer) s'écoule dans le sous-sol continental en se mêlant aux réserves d'eau douce. Ce processus est dû à la plus grande densité d'eau de mer (car il contient plus de solutés) que l'eau douce. Cette différence de densité fait que la pression au fond d'une colonne d'eau salée est supérieure à celle d'une colonne d'eau douce de même hauteur. Si les deux colonnes étaient connectées ci-dessous, l'eau salée coulerait dans la colonne d'eau douce. Le processus s'arrête lorsque la colonne d'eau douce devient plus grande, la pression augmente et parvient à égaler l'intrusion de l'eau de mer. Si toute l'eau douce est extraite, l'eau salée inonde l'aquifère et est très difficile à récupérer.

Aperçu pour calcul d'un biseau salé :

Cet aperçu de l'intrusion saline, le biseau salé, permet de calculer (avec certaines approximations) la relation de Ghyben-Herzberg. L'épaisseur de la zone saturée en eau douce, au-dessus du niveau de la mer, est représentée par h tandis qu'avec z l'épaisseur de l'eau douce en dessous du niveau de la mer est représentée.

L'intrusion saline (ou rentrant salé, biseau salé...) survient lorsque l'eau salée, plus dense, est introduite de la mer dans les aquifères côtiers. Cela intervient si le niveau d'eau douce de la nappe phréatique est réduit ou si le niveau moyen de la mer augmente. Dans les deux cas, la hauteur de la jupe diminue au-dessus du niveau de la mer et donc aussi au-dessous du niveau de la mer : l'eau salée monte et se déplace dans le continent. La surface de séparation entre l'eau douce et salée est appelée coin salé (coin salin). Le pompage de l'eau douce des aquifères côtiers entraîne une diminution du niveau de la jupe; la construction de canaux, ou l'élévation du niveau moyen de la mer, causée par le réchauffement de la planète provoque également une élévation du coin salé.

La première formulation physique de ce phénomène a été développée en 1888 par W. Badon-Ghyben et, successivement et indépendamment, par A. Herzberg (1901). L'expression mathématique est connue sous le nom de Ghyben-Herzberg 1 qui repose sur l'équilibre des pressions exercées par l'eau douce et salée. Les deux épaisseurs h et z sont liés aux densités ρ_fet ρ_s respectivement d'eau douce et d'eau salée. En considérant une densité de 1 g/cm³ pour l'eau douce à 20 °C et de 1,025 g/cm³ pour l'eau salée, l'équation peut être simplifiée à: z = 40h.

Par exemple, si le niveau phréatique d'eau douce est de 1,0 mètre au-dessus du niveau de la mer, il s'étend sur 40,0 mètres sous le niveau moyen de la mer.

La surexploitation des aquifères côtiers entraîne une diminution des niveaux piézométriques et, par conséquent, progresse vers l'intérieur des terres à partir de l'interface eau douce-eau salée dans les aquifères côtiers. Un mélange d'eau douce avec 2 % d'eau salée le rend impropre à la consommation humaine. Comme les puits sont plus près de la côte, il y a une plus grande probabilité de salinisation par l'eau de mer.

La salinisation de l'aquifère côtier peut également être attribuée à des sédiments marins partiellement lavés dans ou près de l'aquifère, au déplacement d'eau salée piégée dans des formations profondes, à l'infiltration d'eau saumâtre provenant d'estuaires ou de sources de surface, entre autres.

Effets indésirables de l'intrusion saline

Parmi les effets indésirables : les zones aquifères rendues inutilisables en raison de la forte salinité, l'abandon des bassins versants, la nécessité de chercher de nouvelles zones d'exploitation, la remontée des nappes phréatiques avec des problèmes d'inondation des sous-sols près des côtes, etc.

Si possible, l'intrusion saline doit être évitée, car la récupération des aquifères peut être très coûteuse. Cependant, il existe différentes méthodologies pour atteindre le rétablissement des zones affectées. Parmi ces méthodologies sont la construction de barrières physiques sur le littoral; la mise en place de barrières d'injection hydrauliques; recharge artificielle, réduction des volumes d'exploitation des eaux souterraines; relocalisation des puits d'exploitation et dépression du coin salé par pompage.

Évaluation de la vulnérabilité des aquifères côtiers

Contrairement à d'autres processus de pollution, qui existent de la surface de la terre à la nappe phréatique, l'intrusion saline provoquée par la mer est un phénomène de migration latérale. Les méthodes actuelles d'évaluation de la vulnérabilité des aquifères ne prennent en compte que la migration verticale des polluants. La méthode GOD et la méthode DRASTIC ont été largement utilisées dans différents scénarios à travers le monde pour évaluer la vulnérabilité des aquifères aux impacts anthropiques. Cependant, sous leur forme normale, ils ne sont pas applicables à l'évaluation de la vulnérabilité d'un aquifère par intrusion marine. En 2001, des scientifiques ont proposé 2 nouveaux indicateurs, le SEA-GIndex et le SEA-Dindex, qui sont orientés pour évaluer l'intrusion saline latérale et ne prennent pas en compte le mouvement vertical des polluants de la surface de la terre, donc, ils n'incluent pas les variables du sol et de la zone non saturée.

Coin salé

Un coin salé, avec une eau salée est un coin d'eau salée se déplaçant sous une masse d'eau douce. Le coin salé est une partie d'un d'un biseau salé, ou biseau d'un front salé, avec une intrusion saline d'eau de mer dans un aquifère.

En océanographie, le coin salé est une intrusion en forme de coin d'eau salée de l'océan dans un estuaire d'eau douce ou un fleuve à marées (voir le fleuve à marées et les mascarets); il descend vers l'aval et la salinité augmente avec la profondeur.

Ainsi, le coin salé est la surface de séparation entre l'eau douce et l'eau salée en présence d'intrusion de sel, c'est-à-dire l'écoulement de l'eau salée dans un aquifère. Il est généralement causé par un pompage excessif dans un aquifère côtier, par la sécheresse ou par la construction de canaux de navigation, ou par des tempêtes de mer.

Coin d'eau salé

Le coin d'eau salée qualifie un profil de salinité généralement observé en estuaires où l'eau salée se trouve sous une couche d'eau douce : c'est un coin salé avec le principe du biseau salé.

Ainsi, un coin d'eau salée est une intrusion semblable à un biseau d'une grande masse d'eau salée (saline) qui coule de la mer sur une marée d'inondation (entrant salé) sous l'eau douce dans un cours d'eau à marée. Le coin d'eau salée existe en raison des différentes densités de la solution saline et l'eau douce et la différence peut être exacerbée par des températures différentes des deux types d'eau.

La prise en compte des effets d'un coin d'eau salée est importante par rapport à la sédimentation, au transport des solides dans les eaux et à la qualité de l'eau. Ces dernières années, de nombreuses exutoires d'eaux usées côtières ont dû être modifiés, reconstruits ou même abandonnés en raison d'un manque de compréhension préalable des effets des coins d'eau salée.

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