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En hydrogéologie on identifie deux types différents de
réservoir: le réservoir en milieu poreux et le réservoir en
milieu fissuré.
Le réservoir en milieu poreux ou aquifère à porosité
d'interstices est un milieu perméable comportant des pores
interconnectés, comme les sables ou les grès peu cimentés.
Le réservoir en milieu fissuré est un milieu perméable dans
lequel l'eau s'écoule à travers un réseau de fissures ou de
fractures ouvertes, diversement interconnectées (roches
cristallines, grès cimenté, calcaire fissuré ou karstifié).
Si le milieu comporte des vides interconnectés dans le sens de
l'écoulement, on parlera d'un milieu continu. Le milieu poreux et le
milieu finement fissuré sont continus par opposition aux milieux
fissurés et karstiques, appelés milieux discontinus, figure 27.
fig27.eps
Remarquons que si les lois générales de l'hydraulique ne
s'appliquent qu'à des milieux continus isotropes et homogènes, on
les applique également, en première approximation, aux milieux
naturels même fissurés en prenant cependant soin de travailler à
des échelles adéquates.
Un milieu perméable sera un aquifère favorable si en plus d'une
perméabilité élevée, il contient une quantité d'eau
appréciable dans les vides situés en son sein.
On distingue deux milieux poreux aux caractéristiques bien
différentes : le milieu à porosité d'interstices et le milieu
à porosité de fissuration.
La porosité exprime la quantité de vide dans une roche. On peut la
considérer à partir des phases solide et liquide.
Phase solide. Caractères pétrophysiques:
Grandeur et forme des grains.
Spectre granulométrique.
Phase liquide (les vides). Nombre, forme et dimension des pores et
de leur interconnections. Type de porosité, volume
d'emmagasinement, perméabilité.
En hydrogéologie, on considère principalement la porosité
efficace ou cinématique, plutôt que la porosité totale. On
exprime la porosité par le rapport des volumes, volume des
vides/volume de la roche, exprimée en %.
Porosité efficace : rapport du volume d'eau mobile à
saturation, libéré sous l'effet d'un drainage complet, au volume
total de la roche. On parle également de porosité
effective. Valeurs de 0 à 30%.
Porosité cinématique: rapport entre la vitesse de filtration
de Darcy, soit le débit spécifique, et la vitesse linéaire
moyenne de déplacement de l'eau (vitesse des traceurs):
. En fait il s'agit de la teneur en eau mobile ou du
rapport
entre le volume des vides, réellement parcourus par l'eau en
mouvement, au volume total (saturé ou non saturé). Valeurs de 0
à 25%.
Granulométrie du milieu poreux meuble: l'étude granulométrique
est importante pour caractériser la nature d'une formation meuble et
surtout pour dimensionner l'équipement des puits et des forages.
On détermine la distribution pondérale des dimensions des grains
par l'opération de tamisage. On pourra ensuite différencier les
granulométries uniformes des granulométries variées par le
coefficient de Hazen (
). Si > 2.5, la
granulométrie
est variée. La figure 28 illustre la courbe classique d'un sable.
fig28.eps
La relation entre granulométrie, texture et porosité est complexe;
elle est influencée par:
Cette relation complexe est illustrée par la figure 29.
fig29.eps
fig30.eps
Dans ces roches, les vides sont constitués par des joints de
stratification, des fissures ou des fractures interconnectées
(résultant des contraintes). Le plus souvent ces fissures ne sont
pas ouvertes, mais sont obstruées par la recristallisation ou le
colmatage. En général, l'hydrogéologue s'intéresse plus
particulièrement aux fractures ouvertes, ou plutôt aux familles de
fractures ouvertes, figure 30.
On prend également en considération les microfissures (ouverture
de l'ordre du mm): diaclases, microjoints de stratification, plan de
schistosité. Dans ce cas, le milieu est considéré comme continu
et le rôle hydrodynamique de ces ouvertures est proche de celui des
pores en milieu poreux.
I1 existe parfois des roches consolidées à porosité combinée
ou à double porosité. Les calcaires oolithiques ou les grès
peuvent en effet être simultanément à porosité de microfissure
ou de matrice.
En milieu calcaire, les fractures sont souvent élargies par la
dissolution des calcaires, voir même transformées en cavité. En
profondeur cependant, la porosité reste faible, de l'ordre du
. Malgré cette faible valeur, les fissures peuvent créer un
réseau mobilisant l'eau facilement et donner ainsi un caractère
aquifère à une roche massive. La localisation de l'eau en
profondeur y est toutefois délicate.
- la forme des grains (arrondi et sphéricité)
- la surface spécifique des grains (augmentation avec la diminution
relative du diamètre des grains)
- la compaction de l'assemblage (les structures des éboulis et des
dépôts deltaiques ont généralement une bonne porosité)
- l'importance de U (avec une granulométrie variée, les
particules fines se placent entre les particules plus grosses)
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2002-08-27