Partant des lois de Newton sur le mouvement et la viscosité, ce livre est une introduction aux aspects fondamentaux de la dynamique des fluides qui sont les plus pertinents pour les scientifiques des eaux souterraines. Sur la base d’une perspective des forces motrices et des forces de résistance qui régissent le mouvement d’un fluide, l’auteur déduit la loi de Darcy pour l’écoulement à travers les milieux poreux en la reliant à l’équation de Navier-Stokes pour l’écoulement des fluides en général. En combinant les effets de la gravité et de la pression, l’auteur identifie la charge hydraulique comme une quantité numérique pratique pour représenter la force qui entraîne l’écoulement des eaux souterraines. Contrairement à la dérivation physique de la charge hydraulique, la conductivité hydraulique apparaît comme un paramètre lié aux forces de frottement résistantes entre le fluide mobile et le milieu poreux stationnaire. Ces forces d’infiltration par frottement affectent également l’état de contrainte effectif du milieu poreux, établissant ainsi un lien avec la stabilité du sol et la formation de sables mouvants.
La combinaison de la loi de Darcy avec la loi de la conservation de la masse conduit le lecteur aux équations fondamentales de l’écoulement des eaux souterraines saturées. Enfin, les effets des forces capillaires sont inclus pour établir les équations gouvernantes pour les écoulements non saturés et multiphasiques.
Tout au long du livre, l’auteur s’attache à illustrer et à dériver les équations tout en appliquant des analyses par ordre de grandeur. Cette approche permet d’extraire le plus d’informations, par exemple en termes d’échelle de temps de réponse, sans nécessiter de solutions explicites. Un certain nombre d’encadrés et d’exercices résolus contiennent d’autres détails et des liens vers des applications pratiques telles que le rapport de la nappe phréatique qui reflète la « plénitude » d’un aquifère et la réalisation d’essais de limaces pour la mesure in situ de la conductivité hydraulique. Ce livre apporte une contribution importante à la science des eaux souterraines en fournissant une explication introductive progressive de la mécanique physique de l’écoulement des eaux souterraines et des problèmes socio-économiques et écologiques qui peuvent surgir.