The Groundwater Project

Introduction aux aquifères karstiques

Année de publication : 2022
Nombre de pages : 216

ISBN : 978-1-77470-040-2 https://doi.org/10.21083/978-1-77470-040-2 Référence : Kuniansky, E. L., Taylor C. J., Williams J.H. et Paillet F. (2022). Introduction aux aquifères karstiques. Le projet sur les eaux souterraines. https://doi.org/10.21083/978-1-77470-040-2.

Auteurs:

Eve L. Kuniansky : United States Geological Survey, États-UnisCharles J. Taylor : Kentucky Geological Survey / Université du Kentucky, États-UnisJohn H. Williams : United States Geological Survey, États-UnisFrederick Paillet : United States Geological Survey / Université de l’Arkansas, États-Unis

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Dernière mise à jour : 28 septembre 2024 Sortie : 8 mai 2022

Description

Ce livre sur les aquifères karstiques se concentre sur l’approvisionnement en eau dans les formations composées de roches qui peuvent se dissoudre (aquifères composés principalement de roches carbonatées et d’évaporites). L’étude des roches sédimentaires carbonatées et évaporitaires est un domaine complexe de la géologie impliquant des processus physiques, chimiques et biologiques ainsi qu’une compréhension de la sédimentation dans les environnements fluviaux et marins. Ainsi, l’étude des aquifères karstiques est interdisciplinaire car leur étude implique la cartographie géologique, la géophysique, la géochimie, la mécanique des fluides, la géomorphologie, l’hydrologie, la modélisation numérique et la microbiologie. La plupart des hydrogéologues développent leurs compétences liées aux aquifères karstiques sur le tas ou en étudiant pour obtenir un diplôme supérieur et continuent d’apprendre tout au long de leur carrière. Le but de ce livre d’introduction est d’exposer les lecteurs à la complexité de l’écoulement dans les aquifères karstiques et aux nombreuses méthodes de diverses disciplines qui ont été appliquées pour étudier et caractériser les aquifères karstiques pour l’approvisionnement en eau.

Les sections 1 à 3 présentent de manière générale les thèmes importants relatifs à l’écoulement des eaux souterraines dans les aquifères karstiques. Le reste du livre fournit des détails sur les méthodes de caractérisation mentionnées dans la première section. Le dernier
décrit des modèles mathématiques pour fournir une compréhension générale des types de modèles appliqués dans les milieux karstiques.

Entretien avec les auteurs

Contenu

1 PRÉSENTATION

2 L’ÉCOULEMENT DES CONDUITS KARSTIQUES SE DÉVELOPPE PAR DES PROCESSUS GÉOCHIMIQUES ET D’ÉCOULEMENT

2.1 Formation de systèmes d’écoulement de conduits karstiques

2.2 L’eau profonde chimiquement agressive forme des conduits interconnectés

2.3 La baisse et la fluctuation de la nappe phréatique forment des conduits interconnectés

2.4 Résumé de la formation de l’écoulement des conduits

3 CARACTÉRISTIQUES HYDROGÉOLOGIQUES DES AQUIFÈRES KARSTIQUES

3.1 Système de drainage karstique

3.2 Occurrence karstique où les unités solubles et moins solubles se trouvent ensemble

3.3 Structure de porosité et de perméabilité multiples

3.4 Variance du débit des eaux de surface et des sources dans les aquifères karstiques

3.5 Schémas de drainage des conduits

3.6 Piraterie souterraine et bassins versants karstiques

3.7 Vulnérabilité des aquifères karstiques à la contamination

3.8 Caractéristiques d’écoulement des aquifères karstiques par rapport aux aquifères composés d’autres types de roches

4 CONSIDÉRATIONS DE MÉCANIQUE DES FLUIDES POUR LES AQUIFÈRES KARSTIQUES

4.1 Limites de la loi de Darcy pour l’application aux aquifères karstiques

4.2 Le nombre de Reynolds comme indicateur du régime d’écoulement

4.3 Étude de l’apparition d’un écoulement turbulent dans des échantillons de roche

4.4 Mécanique des fluides des tuyaux et des canaux ouverts

5 MÉTHODES DE CARACTÉRISATION KARSTIQUE

5.1 Cartographie hydrogéologique

Améliorer la cartographie à l’aide de données du sous-sol
Améliorer la cartographie à l’aide de données géophysiques
Géophysique de surface utile à la caractérisation des aquifères karstiques

5.2 Essais de forage

Outils géophysiques de forage couramment appliqués à tout type d’aquifère
Les outils géophysiques de forage particulièrement utiles pour la caractérisation des aquifères karstiques

5.3 Essais de traçage à l’eau

5.4 Essais de l’aquifère

5.5 Utilisation des données sur la chimie de l’eau

Données de base sur la qualité de l’eau
Utilisation du mélange des éléments finaux pour estimer la contribution des eaux souterraines aux eaux de surface
Utilisation d’isotopes stables naturels
Problèmes de qualité de l’eau pour l’approvisionnement en eau

6 APPLICATIONS DES MODÈLES MATHÉMATIQUES DANS LE KARST

6.1 Modèles de montage

Exemple d’application d’un modèle d’ajustement complexe à l’aide d’isotopes stables

6.2 Modèles à paramètres regroupés

Exemple d’application d’un modèle de paramètres regroupés

6.3 Modèles de paramètres distribués

Modèles équivalents poreux à continuum unique
Modèles équivalents poreux à double continuum
Modèles hybrides
Modèles de réseaux discrets à fracture unique et multiple ou de conduits
Exemples de comparaisons de modèles à continuum unique et hybrides

7 RÉSUMÉ

8 QU’EST-CE QUI SE PROFILE À L’HORIZON POUR LA CONNAISSANCE DES AQUIFÈRES KARSTIQUES ?

9 EXERCICES

10 RÉFÉRENCES

11 BOITES

ENCADRÉ 1 ÉTAPES DE L’ÉCOULEMENT DE FRACTURE À L’ÉCOULEMENT DE CONDUIT

12 GLOSSAIRE ABRÉGÉ DE LA TERMINOLOGIE KARSTIQUE ET DES EAUX SOUTERRAINES

13 SOLUTIONS D’EXERCICE

14 À PROPOS DES AUTEURS