Surveillance du sel dans les eaux souterraines pendant le rabattement de nappe
Le rabattement de nappe est nécessaire pour de nombreux travaux de construction souterrains. Cependant, cette opération n'est pas sans risque, en particulier lorsque l'on manipule de l'eau souterraine salée.
Comment l'eau souterraine devient-elle salée ?
Nous associons la mer à l'eau salée et le sol à l'eau douce, mais cette idée est fausse. L'eau de pluie est douce et par conséquent, l'eau de surface jeune l'est aussi. Cependant, plus l'eau s'infiltre profondément dans le sol, plus elle vieillit. Les minéraux (sels) se dissolvent dans l'eau souterraine, la rendant plus saturée au fil du temps. L'eau devient donc plus salée à mesure qu'elle s'infiltre plus profondément dans le sol. Ainsi, l'eau souterraine est bien souvent la championne en termes de concentration en sel.
Le rapport de 2009 d'IGRAC l'explique en détail :
"En général, l'eau souterraine douce se trouve principalement dans les parties les plus actives du cycle de l'eau, le domaine de ce que l'on appelle l'eau météorique. Ainsi, l'eau souterraine douce est souvent présente dans les couches géologiques peu profondes où l'eau souterraine est stockée. En revanche, une grande partie de l'eau souterraine salée de la Terre – mais pas toute – est présente à des profondeurs plus importantes dans un état quasi stationnaire, parfois depuis des milliers ou même des millions d'années. La dissolution continue des roches contenant cette eau souterraine pendant des périodes géologiques a pu augmenter la concentration en minéraux dans cette eau. Ainsi, la salinité de l'eau souterraine tend à augmenter avec la profondeur."
- Global Overview of Saline Groundwater Occurrence and Genesis - IGRAC, 2009
Rabattement de nappe avec de l'eau souterraine salée
Cette étude menée par Anteagroup en 2020 explique les effets du rabattement sur le sous-sol :
"L'eau souterraine peut être douce, saumâtre ou salée. Le rabattement dans des zones où l'eau souterraine est uniquement douce entraîne uniquement une baisse du niveau de la nappe phréatique. En revanche, dans des zones où l'eau souterraine est salée (zones sensibles à la salinisation), le rabattement peut entraîner une salinisation, c'est-à-dire une augmentation de la teneur en chlorure dans l'eau souterraine supérieure. Cela entraîne une réduction de la lentille d'eau douce.
En pompant dans la couche d'eau salée sous-jacente, l'eau douce est attirée vers le bas, ce qui réduit la quantité d'eau douce à la surface. Cela diminue la quantité d'humidité disponible pour la croissance des plantes. Si le rabattement se fait dans la lentille d'eau douce, de l'eau salée remonte de la couche inférieure, réduisant ainsi la taille totale de la lentille d'eau douce et, par conséquent, l'humidité disponible pour les plantes. Le temps de récupération de la lentille d'eau douce dépend de plusieurs facteurs, notamment de la perméabilité du sol et de la profondeur des aquifères concernés."
- Verkennend onderzoek effecten verzilting Bodem en Water op land - Anteagroup, 2020
De plus, il est possible que l'eau salée se mélange à l'eau douce, créant ainsi de l'eau saumâtre ou provoquant une salinisation de l'eau douce, avec toutes les conséquences qui en découlent, telles que des dégâts environnementaux et la dégradation des sols.
Rabattement excessif dans les zones arides
Les régions du monde les plus touchées par la sécheresse mènent une lutte continue contre la salinisation des sols, car la fragile lentille d'eau douce est souvent surexploitée.
"La salinisation est un problème mondial, mais elle est particulièrement grave dans les régions arides et semi-arides où l'eau souterraine constitue la principale source d'eau. La demande croissante en eau souterraine entraîne une baisse des nappes phréatiques et une augmentation de la salinité. Dans les régions semi-arides d'Haryana et du Punjab, la surexploitation des ressources en eau douce provoque une baisse des niveaux d'eau, ce qui entraîne l'intrusion d'eau salée dans ces zones."
- Groundwater Salinity - National Institute of Hydrology, 2019
Détecter l'eau souterraine salée pendant le rabattement de nappe
Le mélange d'eau salée et d'eau douce pendant les opérations de rabattement provoque des problèmes pour le sol. De plus, l'eau souterraine salée pompée ne peut pas être rejetée dans des cours d'eau douce. Il est donc essentiel de manipuler l'eau souterraine salée avec précaution et de surveiller en continu la salinité de l'eau pompée. En général, on mesure la conductivité électrique de l'eau souterraine, soit dans des piézomètres, soit directement dans l'eau pompée.
"L'objectif explicite d'une conception de rabattement bien réalisée est de minimiser la perturbation de l'équilibre entre l'eau douce et l'eau salée. L'impact du rabattement sur cette répartition doit être surveillé pour deux raisons :
- Évaluer comment cette répartition évolue et se rétablit pendant et après le rabattement.
- Évaluer la salinité (évolutive) de l'eau pompée qui doit être rejetée ou réinfiltrée.
- Richtlijnen bemalingen ter bescherming van het milieu - Agence Flamande de l'Environnement, 2019
Heureusement, il est facile de détecter l'eau salée pendant le rabattement, ce qui permet de prendre les mesures nécessaires à temps. Pour détecter le sel, on mesure la conductivité électrique (EC) de l'eau. Plus la conductivité est élevée, plus l'eau est salée.
Pour cette mesure, on utilise un capteur spécial. Il s'agit généralement d'un capteur de niveau submersible multiparamètres qui mesure non seulement le niveau, mais aussi la conductivité électrique (EC) et la température, ou d'un autre type de capteur de qualité de l'eau multiparamètres. Ce capteur doit être connecté à un module qui traduit le signal en données lisibles. La solution la plus pratique est de connecter ce capteur à votre système de surveillance du rabattement.
Un bon exemple d'une telle configuration est Reporter, un module de surveillance à distance plug & play qui vous permet de surveiller en temps réel la salinité de l'eau de rabattement grâce à un capteur de conductivité électrique (EC). Reporter mesure en continu et envoie ses données à l'intervalle choisi vers le cloud (Crodeon Dashboard), où elles sont stockées. De plus, vous pouvez définir un seuil d'alarme pour la conductivité ou la salinité de l'eau, afin de recevoir une alerte immédiate si l'eau devient trop salée.
Reporter dispose de quatre connecteurs de capteurs, ce qui signifie que vous pouvez équiper votre installation de rabattement avec, par exemple :
- Un débitmètre
- Un capteur EC
- Un capteur de pression
- Un capteur d'humidité du sol
Si vous choisissez de combiner plusieurs capteurs sur un seul Reporter, toutes les données sont centralisées dans le cloud sur le même Dashboard. Cela vous offre une vue d'ensemble claire sans avoir besoin de solutions personnalisées ou de configurations de mesure complexes.
N'hésitez pas à nous contacter si vous avez des questions sur la détection de l'eau salée lors de projets de rabattement de nappe ! Découvrez-en plus sur nos solutions Smart Water.
Sources
Australian Government - Bureau of Meteorology. (n.d.). Groundwater: is too much salt a bad thing?
anteagroup, Van Meekeren, B., Bakker, W., & Koopmans, H. (2020). Verkennend onderzoek effecten verzilting Bodem en Water op land: Aanleg kabelverbinding Net op zee Ten noorden van de Waddeneilanden. In Rijksdienst Voor Ondernemend Nederland (No. 463939-VZ-01).
Groundwater | Relation of salt water to fresh water in aquifers. (n.d.).
Van Weert, F., Van Der Gun, J., & Reckman, J. (2009). Global Overview of Saline Groundwater Occurrence and Genesis. International Groundwater Resources Assessment Centre.
VLAAMSE MILIEUMAATSCHAPPIJ. (2019). Richtlijnen bemalingen ter bescherming van het milieu.
Krishan, G. (2019). Groundwater Salinity. Current World Environment, 14(2), 186–188.
