Hydrogéologie et hydrochimie Flashcards
Objectif de l’hydrochimie
- précise les conditions de circulation des eaux dans le sous sol
- vérifier la potabilité
- contrôler les contaminations
La minéralisation de l’eau souterraine est liée à :
- La composition de l’eau de recharge (eau de pluie)
- Les roches desquelles l’eau circule (temps de séjour)
- Les apports anthropiques
Les 6 ions majeurs qui composent 90% des eaux
Sodium Na+ Sulfate SO42- Chlorure CL- Bicarbonate HCO3- Calcium Ca2+ Magnésium Mg2+
Les 5 principaux ions mineurs
Nitrate NO3- Potassium K+ Strontium SR2+ Fluorure F- Phosphate PO43-
Principaux éléments traces en solution
Al Aluminium As Arsenic Ba Barium Br Bromure Mn Manganèse SiO2 Silicium Zn Zinc Fe Fer
Minéralisation totale et mesure
- Degré de salinité ou TDS total dissolved solid en mg/L
Mesure = poids des sels restants après évaporation d’un échantillon préalablement filtré.
Conductivité électrique : TDS = Ke x CE (microsiemens/cm)
capacité d’une eau a transmettre le courant électrique, il y a un lien direct entre courant électrique et minéraux. En microsiemens/cm on mesure grâce à une sonde.
Def de concentration + rappels sur les unités de concentrations
La concentration est une mesure relative de la quantité de soluté dans un solvant, ici molécules dissoutes dans l’eau.
Les différentes unités de concentration :
- Concentration molaire (mol/L)
mol = nombre de molécules x nombre d’Avogadro - Concentration massique mg/L = ppm
- Equivalent stœchiométrique eq/L
Eq = nombre de soluté x la valence de la molécule et permet d’évaluer le bilan anion/cation d’une solution.
Comment passer de eq/L en meq/L
eq/L x 1000
Pmm efficace et 4 condition d’infiltration
Pmm = ruissellement + infiltration
Infiltration =
- pente
- type de sol
- couverture végétale
- géologie
3 phases d’infiltration
- Zone non saturée
Peut-être impacté par évapotranspiration ou succion végétale et est différent de la recharge de la nappe. La limite entre ZS et ZNS et variable en fonction de la saison. - Frange capillaire
Zone d’échange mineure (variable) - Zone saturé
théorie = 100% des pores sont remplies d’eau
Usage des eaux souterraines
Monde = 50% AEP ; 20% irrigation ; 15% industrie
France : 60% en AEP - constante augmentation - de plus en plus accessible - ressource protégée (bof) - ressource renouvelable (bof)
Intervention de l’hydrogéologue
Type d’aquifère ; quantité ; accessibilité ; durabilité de la ressource ; qualité
Aquifère
Regroupe ZNS et ZS dans lesquelles s’effectue un écoulement significatif avec une bonne quantité. Regroupe roche et eau à l’intérieur.
Nappe
Eaux présentes à l’intérieur de l’aquifère. Nappe = eau seulement.
2 type de nappes et avantage/inconvénient de chaque
- Nappes captives : surface de nappe contrainte par un aquiclude. La piézométrie varie peu, l’eau est sous pression, il peut y avoir une partie libre. Si on fore = artésianisme.
Avantages : bonne protection et volume exploitable annuel.
Inconvénients : accès difficile, renouvellement faible
- Nappes libres : circule dans les formation en contact avec l’atmosphère et aussi avec un cours d’eau, nappe à l’équilibre avec l’atmosphère soumise à gravité donc écoulement vers le bas. Si on fore on à le niveau de nappe dans le forage. 90% des nappes libres reliés aux cours d’eau.
Avantages : accès facile (peu coûteux et recharge rapide.
Inconvénients : vulnérable aux pollutions et volume variable.
3 types d’aquifères
1 Poreux
Infiltration via les espaces intergranulaires = pores. Formations meubles.
-> se trouvent dans les grands bassins sédimentaires
-> aquifère alluviaux
-> vitesse écoulement généralement lent et régulier
-> court temps de séjour
- Karstique
- > infiltration dans les cavités/grottes
- > se trouve sur les grands plateaux calcaires
- > débit aléatoire - Fissuré
- > roches dures peu solubles, ont des fractures/fissures (tectonique) qui permettent l’infiltration.
- > beaucoup de petite sources
- > 1/3 aquifère fissuré en France
Formule eq/L
eq/L = g/L x (valence/poids atomique)
Balance ionique
Bi = 100 x (somme des cations en eq/L) - (somme des anions (eq/L)
divisé par (/)
(somme des cations en eq/L) + (somme des anions en eq/L)
Formule masse molaire moléculaire M + concentration molaire C + nombre de mole n
M = quantité de matière x masse molaire (exemple : KNO3 : K = 39 + N = 14 + O3 = 16 x 3 = 101 g.mol-1
C = g/M dont n = nombre de mole et vs = volume
(exemple KNO3 : 10/101,1 = 0,1 mol.L-1
n = m/M dont m = poids et M = g/mol
Pourquoi la conductivité électrique varie d’un aquifère à un autre ?
Conductivité dépend de minéraux dans l’eau, minéraux dans l’eau dépend de la capacité des minéraux a être dissous dans l’eau.
Minéralité plus forte si l’eau passe dans les Basaltes que l’eau qui passe dans les Grès des Vosges. Les anomalies de conductivité dépendent des temps de séjour de l’eau dans le sous-sol, genre dans un karst, il y aura toujours une plus faible minéralité par exemple.