Nappe phréatique

“ Les accidents géologiques tels que les failles peuvent interrompre la continuité dr cette nappe générale, à laquelle Daubrée propose de donner le nom de nappe de puits ou nappe phréatique.
Dans le département de l'Oise, M. l'ingénieur en chef Debauve, à la demande du Conseil général, a fait relever les niveaux d'eau de tous les puits et de toutes les sources du département. Cette étude nous a été communiquée et nous avons pu dresser une carte générale avec les courbes de niveau de la nappe phréatique. ”

“ L’épaisseur de la nappe augmentant sans cesse, sous l’influence des pluies et par l’infiltration de l’eau des fleuves, des rivières et des ruisseaux, l’eau tend à remonter vers la surface. Comme la couche d’argile n’est jamais parfaitement horizontale, tandis que la surface de la nappe d’eau a une tendance invincible à le devenir, si une fissure ou une fente, même très minime, se présente, l’eau y monte jusqu’à ce qu’elle ait atteint le niveau de la plus grande altitude de la nappe, comme elle se comporterait dans un système de vases communicants. ”

“ La profondeur à laquelle on rencontre la nappe souterraine varie suivant que la couche imperméable est plus ou moins près du sol et, dans un même lieu, elle est sujette à des fluctuations qui dépendent de la quantité d'eau tombée. ”

“ Lorsqu'ils sont pleins d'eau seulement et que l'air est expulsé, il y a une nappe souterraine.
Le rôle des aptitudes du sol à retenir l'eau, à se laisser traverser par elle de haut en bas, ou à permettre sa déperdition par évaporation, est évidemment de première importance vis-à-vis de la formation de la nappe souterraine. ”

“ Pourtant, dans des cas exceptionnels, l'eau des fleuves fait effort vers le sol et pénètre dans la nappe souterraine, contrairement à la règle. Dans des crues rapides et considérables, le niveau de l'eau du fleuve s'élève beaucoup plus et plus vite que celui de la nappe souterraine ”

“ Si le fond imperméable n'a qu'une imperméabilité relative, et s'il se laisse traverser par des volumes d'eau assez importants, qui vont alimenter les nappes des étages inférieurs, l'apport pluvial conservé par la nappe se trouve encore diminué. ”

“ Il faut seulement se rappeler que les crues et décrues déterminent, dans les nappes sur fond incliné, un déplacement horizontal du faite qui est négligeable dans les circonstances ordinaires de la pratique à l'égard de la source du versant, mais qui ne serait pas négligeable à l'égard d'une source du contreversant, si la pente hydraulique de la nappe était grande. ”

“ La première chose dont il faille se pénétrer, c’est que l’agent à l’œuvre est une nappe d’eau continue, de même étendue et de même forme que le bassin hydrographique tout entier, et qui circule le plus souvent dans l’épaisseur même des roches perméables superficielles. ”

“ Il arrive quelquefois qu'une nappe est complètement inaccessible, non pas seulement à cause de sa grande profondeur, mais parce qu'elle est séparée des terrains qui la recouvrent par une couche imperméable qui lui sert de plafond. ”

“ En réalité, puisque pendant la période d'épuisement que nous considérons, le puits est alimenté par les eaux qui proviennent de l'entonnoir, il faut que les filets liquides aient une composante verticale. La nappe qui se forme ressemble à une nappe de sécheresse. ”

“ Formation de la nappe souterraine. Absorption de l'eau par le sol. — Pour qu'une nappe souterraine se constitue, il faut la simultanéité de trois conditions que l'on a déjà pu prévoir: 1° Une couche superficielle perméable et poreuse, d'une certaine épaisseur; 2° Une couche imperméable, sous-jacente à la précédente et située à une profondeur de plus de 50 centimètres ; 3° Des précipitations d'eau atmosphérique, aidées quelquefois ou même suppléées par des infiltrations d'eau fluviale.
Quand les pores du sol perméable sont pleins en partie d'eau et en partie d'air, le sol n'est qu'humide. ”

“ On voit donc qu'il faut distinguer deux genres d'éléments de la nappe du puits. Ceux qui ne débitent que le vol ume d'eau tombé sur leur propre surface et ceux qui débitent, en outre, l'eau tombée sur l'élément rectangulaire de la nappe du versant qui s'étend depuis le contour de l'entonnoir jusqu'à la ligne du faîte naturel des nappes. ”

“ On rencontre la nappe d'eau souterraine à des hauteurs singulièrement variables, suivant que le sol est plus ou moins compacte, plus ou moins perméable, suivant la facilité plus ou moins grande de l'écoulement, enfin suivant la présence ou l'absence d'une couche absolument imperméable, à quelque distance de la surface ; parfois on rencontre la nappe à 1 mètre de la surface, parfois à 50 mètres seulement. ”

“ D’ailleurs, tout le monde a constaté que l’eau de la nappe s’écoule parallèlement à la rivière, quoique avec une vitesse bien moindre, causée par l’étroitesse des pertuis qui lui livrent passage. Tout cela revient à dire, nous le répétons, que la rivière est comme un élément linéaire de la nappe qui tapisse toute la vallée : son élément linéaire le plus rapide et où la rapidité de l’eau ne permettant pas la persistance des limons, les matériaux lourds (sables et graviers) sont concentrés. ”

“ PROPOSITION I. Dans une nappe à fond horizontal, en crue ou en décrue, le relèvement qu'éprouve le point de faîte dans l'unité de temps est égal à l'excès de la hauteur de l'apport pluvial réel sur celle de l'apport pluvial qui serait nécessaire pour entretenir la nappe permanente dont ce point serait le point de faîte, ces hauteurs étant prises dans le terrain perméable. ”

“ C'est que pour arriver à l'air libre l'eau de la nappe quitte son gisement géologique et effectue jusqu'au point d'émergence visible un trajet d'autant moins protégé qu'il se rapproche davantage de la surface du sol ; quand celle-ci est très perméable, comme c'est le cas pour les éboulis, les alluvions, où sourdent un grand nombre de sources, il en résulte que l'eau venant de la profondeur se mélange avant d'apparaître au jour, lorsqu'elle est dégagée des terrains en place, à des eaux trop superficielles, peu ou pus épurées, qui la contaminent. ”

“ On entend ordinairement par nappe d’eau, une espèce de cascade dont l’eau tombe en forme de nappe mince sur une ligne droite, et telle est celle qu’on voit en tête de l’allée d’eau à Versailles, ou bien sur une ligne courbe ou circulaire, comme sur les bords d’un bassin ou d’une vasque ronde. Les plus belles nappes sont les plus garnies, c’est-à-dire, celles dont la lame d’eau est continue et sans interruption ni brisure; elles ne doivent pas tomber d’une grande hauteur, parce qu’elles se déchirent. ”

“ Retenues loin de la surface par une couche imperméable d'argile (C) immédiatement superposée au sable, les eaux de la nappe souterraine ne peuvent s'échapper et se trouvent parfois (à Paris, par exemple) à plus de 600 mètres de profondeur. Mais si, par un trou de sonde, on met en communication la surface de la nappe avec l'extérieur, l'eau jaillit en abondance et peut, d'après le principe des vases communiquants, s'élever (a) à une grande hauteur au¬
dessus du niveau de la plaine. ”

“ Il se produit ainsi une nappe souterraine qui se répand de gradins en gradins jusqu’au versant du Golfe-Persique. C’est sur cette nappe que l’homme des hauts plateaux prélève, en l’arrachant aux entrailles de la terre, les eaux dont il a besoin pour fertiliser son jardin ou son champ. ”

“ Il peut alors se déclarer des refoulemens de la nappe et par conséquent se réaliser le transport dans les puits des matériaux en dissolution dans le lit. Dans certaines circonstances, on constate un mouvement de balancement dans les deux sens : la nappe allant parfois se déverser dans la rivière et la rivière pouvant à d’autres momens refouler la nappe. ”

“ Dans une nappe quelconque, les filets liquides sont dirigés suivant les lignes de plus grande pente de la surface libre, et les courbes orthogonales de ces filets liquides ne sont autre chose que les lignes de niveau de la surface. ”

“ Dans cette partie moyenne, le niveau de la nappe d’eau souterraine s’élève néanmoins, d’abord près de la rivière, puis l’élévation de niveau gagne de proche en proche : ce qui ne peut résulter que de ce que le fleuve, en s’élevant, s’infiltre latéralement dans le gravier voisin. ”

“ En temps de crue, il se passe un phénomène inverse. Le débit de la source augmente, ce qui exige que, dans le voisinage de cette source, la pente superficielle de la nappe augnumie. Au faîte, la tangente reste toujours horizontale. La courbe d'une nappe de crue comparée à celle d'une ellipse de même montée est donc à peu près celle d'une ellipse renflée sur les reins. ”

“ La théorie démontre qu'au début d'une crue déterminée par un apport pluvial égal à H par seconde, une hauteur h prise sur l'apport pluvial va à la source, et la hauteur restante (H — h) s'incorpore a la nappe, mais à mesure que la crue se développe, le débit de la source augmente, la fraction de la pluie qui est emmagasinée dans la nappe diminue. ”

“ Soient : a, b, les axes de la nappe naturelle OA, OB (fig. 90, pl. XXVI) ; c, la longueur de la galerie AC; H, l'ordonnée du faite D d'un filet liquide a; zx, son abscisse AE ; h', l'ordonnée de la nappe sur l'axe de la galerie; h, cette ordonnée au terminus amont P.
Paisque chaque élément de nappe a, a. se comporte isolément et reçoit un apport pluvial uniforme, te profil de chaque élément est une ellipse. Le faite de cet
élément sera situé à l'intersection de la nappe naturelle avec la courbe G, lieu géométrique des faîtes, qui est donné par l'équation (271) . ”

“ Une source d'émergence, écrémant en quelque sorte le dessus de la nappe, peut donc tarir, bien que la nappe subsiste en dessous d'elle et même y soit puissante, tandis qu'une source de déversement vidant la nappe par sa base ne tarit qu'après épuisement complet de la réserve d'eau souterraine. ”

“ Que l'on se figure une nappe d'eau de deux mille pieds de largeur, entraînant une masse d'eau évaluée par chaque minute à sept cent mille tonnes, tombant d'une hauteur de plus de cent cinquante pieds dans un gouffre dont on ne connaît pas la profondeur. L'imagination la plus riche tenterait en vain de se la représenter.
Lorsque le vent est favorable, le mugissement de cette chute d'eau est entendu à dix-huit et vingt lieues. ”

“ La vitesse de la nappe en chaque point et l’abondance de l’eau qui la constitue dépendent de la pente et de la forme du sous-sol imperméable et, selon les lignes où ces quantités atteignent une valeur suffisante, il y a entraînement de toutes les particules solides et apparition d’un filet d’eau coulant à découvert. ”

“ COROLLAIRE I. Au faîte d'une nappe, T apport pluvial se partage en deux parts : La première, h, s'écoule vers les sources; La deuxième, (H — h) , s'incorpore à la nappe dont elle exhausse le niveau.
Dans une nappe de sécheresse, il s'écoule vers les sources une hauteur h et la nappe s'abaisse précisément de la hauteur - correspondant a ce débit. ”

“ La recherche de la montée ou de la baisse d'une nappe à fond incliné, en crue ou en décrue, est un problème à peu près inabordable au calcul. Mais, en se restreignant à l'étude des variations du faîte, on peut assez facilement trouver la loi de ces variations au début de la crue ou de la décrue. Ce qui complique le phénomène, c'est qu'en même temps que le faîte se déplace verticalement, il se déplace horizontalement, dans le sens du versant si la nappe est en crue, dans le sens contraire si la nappe est en décrue. ”

“ Lorsqu'on a affaire à des galeries jectilignes superposées et disposées normalement à la direction des filets liquides de la nappe naturelle, c'est le développement le plus long L qu'il faut considérer. ”

“ Tableaux numériques E, F et graphiques 35, 36, pour la construfction des profils des nappes à deux versants ou à un seul versant. - Les formules qui donnent les ordonnées d'une nappe à deux versants ou à un seul versant renferment des logarithmes et aussi des arcs-tangentes. Leur emploi est un peu laborieux. ”

“ XTV, représente les formes que prend une nappe en temps de sécheresse. Le faîte B descend progressivement le long d'une courbe BA', qui aboutit à la source du contreversant, et la nappe prend successivement les formes 1, 2, 3 4, 5. Dans la position 6, la nappe est limite. Elle n'a plus qu'un versant et une source. ”

“ De même qu'on dit les eaux ordinaires, par opposition aux: eaux de crues ou aux eaux d'étiage, on pourrait appeler la nappe permanente la nappe ordinaire. Elle est bien en effet la nappe qui se réalise le plus souvent, c'est-à-dire ordinairement.
On peut comparer une nappe permanente au volant d'une machine qui devrait produire un travail continu et qui ne recevrait que des impulsions intermittentes.
Le débit des sources représente le travail continu ; les apports pluviaux inégalement répartis dans le temps représentent les impulsions intermittentes. ”

“ Le niveau de la nappe souterraine se rencontre à une distance fort variable de la surface du sol ; il établit une ligne de démarcation tranchée entre les parties sous-jacentes, qui sont saturées d'eau, et les couches sus-jacentes, qui renferment à la fois de l'air et de l'eau en proportion variable. Il arrive souvent que le sol présente un degré élevé d'humidité, sans qu'on puisse le dire occupé par l'eau souterraine. ”

“ La nappe d’eau est salubre, elle vient du ciel d’abord, de la terre ensuite ; la nappe d’air est malsaine, elle vient de l’égout. Tous les miasmes du cloaque se mêlent à la respiration de la ville ; de là cette mauvaise haleine. L’air pris au-dessus d’un fumier, ceci a été scientifiquement constaté, est plus pur que l’air pris au-dessus de Paris. Dans un temps donné, le progrès aidant, les mécanismes se perfectionnant, et, la clarté se faisant, on emploiera la nappe d’eau à purifier la nappe d’air. ”

“ La nappe superficielle dite nappe des puits est la provision d'eau arrêtée par la première assise imperméable; celle-ci peut être coupée par des dénivellations de terrain qui permettent à l'eau de sourdre spontanément à la surface. Le toit de la couche imperméable est-il déclive, la nappe peu s'étendre fort loin; offre-t-il des diaclases, l'eau continue sa route en profondeur et filtre vers la nappe souterraine profonde. ”