Vitesse d’écoulement de l’eau souterraine

Une approche de calcul utilisant la formule de Darcy permet d’estimer la vitesse d’écoulement de l’eau dans une nappe libre constituant le proche sous-sol d’une rivière. Cette vitesse, fonction de la perméabilité de l’aquifère et du gradient de charge hydraulique liée à la pente est aussi influencée par la granulométrie et les fissurations éventuelles. Les vitesses d’écoulement des nappes souterraines sont variées mais toujours lentes en comparaison de celles des rivières. Pour parcourir 1 km,  l’eau souterraine contenue dans le sous-sol alluvionnaire de la rivière peut mettre quelques mois comme quelques siècles. Cette notion est très importante. En cas d'accident nucléaire majeur avec fusion du cœur le risque de contamination de notre environnement par l'eau contenue dans la nappe phréatique est aussi important à considérer que le nuage radioactif. L'eau radioactive se propage plus rapidement dans une nappe libre que les résidus provenant de la pollution chimique industrielle. Ceci pour la simple raison que ces résidus sont retenus en partie par effet de capillarité sur les sédiments constituant le sous-sol, ce qui n'est pas le cas de l'eau radioactive. Consciente du risque, l'autorité de sureté nucléaire (ASN) vient d'imposer début 2012 à EDF et à juste titre, le renforcement de la dalle en béton située sous le réacteur de la centrale de Fessenheim ainsi que la mise hors eau des déchets radioactifs entreposés dans des piscines. Il s'agit d'investissements lourds qui pourraient conduire à la fermeture de certaines centrales si les frais à engager s'avèrent trop important. L'eau est à nouveau un exemple de confrontation brutale entre intérêts économiques et impératifs de protection de l'environnement et de la santé.* Toutes les centrales nucléaires françaises ne sont pas encore équipées du circuit fermé de réfrigération indispensable pour améliorer la sécurité. Curieusement celle de Fessenheim que l’on doit fermer prochainement l’est.

 

Formule de Darcy  v = Q/S = K (H1-H2)L  avec :

- v vitesse d'écoulement en m/s

- S section totale offerte à l'écoulement

- K le coefficient de perméabilité du sous-sol en m/s

- (H1-H2)L le gradient de charge hydraulique correspondant en pratique sensiblement en zone de plaine à la pente moyenne de la rivière.

Cette valeur varie selon  la pente moyenne de la rivière; 0,34 0/00 pour la rivière la moins pentue de France (la Somme), 0,550/00 pour la Seine à Paris  (0,55m de dénivellation par km)
La pente diminue lorsque l'on se rapproche de l'estuaire ou du confluent (Voir  type de rivière)

 

Le coefficient de perméabilité varie selon la granulométrie du sous-sol  (plus les grains sont petits plus la perméabilité diminue)

- K > 10-4 m/s très bonne perméabilité

- semi perméabilité    10-9  <  K < 10-4

- Sous-sol considéré comme imperméable  K  < 10-9 m/s

Le livre De Jean Lemale  "La géothermie" des éditions DUNOD  donne quelques informations sur ce sujet

 

 

Concernant la pollution des nappes d'eau souterraines; celui qui est en amont

a une lourde responsabilité vis à vis de ceux qui sont en aval