Les aquifères souterrains sont la source d’eau pour 70 % de l’utilisation mondiale de l’irrigation. Beaucoup de ces aquifères ont connu de fortes baisses de pression de l’eau et sont menacés par la surconsommation. Par exemple, la figure ci-dessous montre l’eau souterraine jaillissant d’un puits artésien foré en 1888 à Woonsocket, dans le Dakota du Sud, aux États-Unis. La pression initiale à la tête du puits était de 250 psi (1,7 MPa), tombant à 35 psi (0,25 MPa) en 1923 (Meinzer et Hard, 1925).
L’invisibilité des eaux souterraines signifie que leur gestion dépend de la compréhension du cadre géologique et de la physique de l’extraction de l’eau. Ce livre fournit une introduction historique à la découverte du rôle de la déformation de l’aquifère en réponse au pompage à grande échelle dans les aquifères captifs. Beaucoup de ces découvertes ont été faites par des scientifiques de l’United States Geological Survey à partir des années 1890, qui se concentraient sur l’étude de l’aquifère du Dakota. Les jalons importants de ces investigations sont les suivants : les observations sur le terrain du système hydrogéologique (Darton, 1896, 1901, 1909) ; l’établissement du lien entre la déformation de l’aquifère et le retrait du fluide interstitiel (Meinzer, 1928) ; développement d’une solution mathématique décrivant les changements de charge hydraulique à l’intérieur de l’aquifère en réponse à un puits de pompage par analogie avec le flux de chaleur (Theis, 1935) ; et enfin, la dérivation de l’équation gouvernante dépendante du temps pour le mouvement des eaux souterraines en termes de compressibilité de l’aquifère et de l’eau (Jacob, 1940).
Ces articles de référence tissent des fils de l’hydrogéologie, de la géomécanique et de l’ingénierie pétrolière avec des points de reliure des mathématiques et de la physique. Le stockage spécifique est l’une des deux propriétés de l’aquifère (la conductivité hydraulique est l’autre) apparaissant dans l’équation de l’écoulement des eaux souterraines. En allant dans les coulisses de sa découverte, le scientifique des eaux souterraines peut acquérir une compréhension conceptuelle plus profonde que celle qui ressort clairement de sa définition comme « le volume d’eau qu’une unité de volume d’aquifère libère du stockage par unité de volume d’aquifère sous une baisse unitaire de la charge hydraulique » (par exemple, Freeze et Cherry, 1979).
La source des citations dans cette brève description est fournie dans la liste de références du livre.