Les eaux souterraines - Une ressource rurale importante, Gérer les réserves d'eaux souterraines


Fiche technique - ISSN 1198-7138  -  Imprimeur de la Reine pour l'Ontario
Agdex : 716/552
Date de publication : Décember 2015
Commande no. 15-044
Dernière révision :
Situation : Remplace la fiche technique 06-114 du MAAARO portant le même titre
Rédacteur : H. Simpson, Ph. D.

Table des matières

  1. Introduction
  2. Réserves d'eaux souterraines
  3. Pompage d'un puits
  4. Gestion d'un puits des ressources en eau souterraine
  5. Autres ressources

Introduction

Tous les Ontariens peuvent contribuer à protéger la qualité et la quantité des eaux souterraines. Voici la deuxième des quatre fiches techniques destinées à renseigner la population rurale et les producteurs de l'Ontario sur les eaux souterraines. La présente fiche porte sur la disponibilité des réserves d'eaux souterraines en milieu rural, les effets du pompage sur les aquifères et la façon de gérer l'utilisation de l'eau ainsi que les répercussions que cette utilisation peut avoir sur les eaux souterraines.

Les autres fiches du MAAARO de cette série sont :

  • Comprendre les eaux souterraines
  • Protéger la qualité des réserves d'eaux souterraines
  • Les puits d'eau privés en milieu rural

Les eaux souterraines sont une ressource précieuse pour les familles et entreprises établies en milieu rural. Elles constituent même parfois l'unique source d'eau. Quand on vit en milieu rural, il est important de savoir quoi faire pour diminuer la consommation d'eau, réduire la contamination et continuer à pouvoir compter sur un approvisionnement abondant en eau.

Réserves d'eaux souterraines

Un puits est une cavité creusée ou forée à la sondeuse ou à la tarière, qui est pratiquée dans le sol ou la roche-mère sous-jacente pour atteindre une nappe aquifère souterraine et en extraire l'eau. L'eau souterraine peut aussi sortir de terre par les issues naturelles que sont les sources. À la fois les puits et les sources peuvent occasionnellement se tarir. L'assèchement d'un aquifère met fin à l'approvisionnement en eau non seulement des puits, mais également des lacs, des rivières et des terres humides que cet aquifère alimente.

Les aquifères sont des formations perméables, à la surface du sol ou sous ce dernier, dont on peut tirer des quantités d'eau appréciables par pompage. La quantité d'eau souterraine qui peut être pompée d'un aquifère dépend de la taille de cet aquifère (de son volume de stockage), de la capacité à laisser s'écouler l'eau des matériaux géologiques qui le composent, ainsi que de son bilan hydrique (quantité d'eau gagnée et perdue).

Le bilan hydrique d'un aquifère est la résultante des apports en eau (par le réapprovisionnement de l'aquifère et l'écoulement souterrain) et des pertes en eau (par pompage ou baisse du niveau de la nappe phréatique). Dans la plupart des aquifères inexploités, la quantité d'eau qui réapprovisionne l'aquifère au cours d'une année moyenne équivaut plus ou moins à la quantité d'eau qui se perd. Par conséquent, la quantité d'eau en réserve dans l'aquifère varie peu; elle augmente légèrement les années où les précipitations sont abondantes et baisse légèrement les années de sécheresse.

Les aquitards sont des couches peu perméables qui restreignent considérablement les mouvements de l'eau. L'écoulement de l'eau à travers un aquitard peut être extrêmement lent. Les aquifères et aquitards sont abordés plus en détail dans la fiche technique du MAAARO, Comprendre les eaux souterraines.

Les eaux souterraines ne représentent qu'une partie seulement du cycle complet de l'eau. Les précipitations qui s'infiltrent dans le sol deviennent des eaux souterraines qui migreront dans le sol en direction d'un lac, d'un cours d'eau ou de l'océan où elles s'ajouteront aux eaux de surface. L'eau complète ensuite son cycle en s'évaporant dans l'atmosphère pour donner à nouveau des précipitations.

Ce schéma illustre le mouvement de l'eau souterraine à partir d'une nappe phréatique ou d'une zone non saturée, à travers des puits profonds et peu profonds et dans un cours d'eau situé à la droite des puits.

Figure 1. Aquifère non confiné avant le pompage.

Même si, à bien des égards, le bilan hydrique et le cycle de l'eau (notamment les précipitations) contribuent à réalimenter les réserves d'eaux souterraines, les propriétaires de puits peuvent influencer le bilan hydrique d'un aquifère par la façon dont ils pompent l'eau de leurs puits. Sous l'effet du surpompage, certains aquifères peuvent devenir complètement taris. Ce problème se pose surtout là où les aquifères sont petits, perchés, surexploités ou pompés trop rapidement. Les aquifères perchés sont abordés plus en détail à la fiche technique du MAAARO, Comprendre les eaux souterraines.

Pompage d'un puits

En l'absence de pompage, l'eau s'infiltre sous la surface du sol, s'écoule peu à peu dans l'aquifère jusqu'à la nappe phréatique, puis se déplace horizontalement vers un effluent (figure 1). On parle d'aquifère non confiné lorsque le dessus de l'aquifère coïncide avec la nappe phréatique. S'il y a pompage de l'eau d'un puits situé dans un aquifère non confiné, l'eau est extraite de l'aquifère, ce qui amène une baisse de la nappe phréatique. Ce « rabattement » de la nappe phréatique est maximal contre les parois du puits et s'estompe à mesure que l'on s'éloigne du puits, au fur et à mesure que le rayon autour du puits augmente (figure 2). On parle de « cône de rabattement » pour désigner ce phénomène en raison de la forme que prend alors l'aquifère. La taille et la forme du cône de rabattement varient en fonction de la vitesse et de la durée de pompage.

Le pompage et la formation du cône de rabattement qui en résulte ont pour effet de modifier l'écoulement de l'eau dans le sol. Ainsi, l'eau qui se dirigerait normalement à travers l'aquifère vers le cours d'eau (dans le cadre du cycle de l'eau) se trouve extraite en vue d'être utilisée. Le pompage peut entraîner un « partage » des eaux ou des lignes de partage qui séparent les zones où les eaux s'écoulent vers le puits et sont captées par ce dernier des zones où les eaux ne sont pas dirigées vers le puits. À la figure 2, toute l'eau provenant d'apports à gauche de la ligne de partage des eaux souterraines s'écoulera vers le puits et toute l'eau provenant d'apports à droite de cette ligne s'écoulera vers le cours d'eau. L'eau souterraine prélevée de l'aquifère est tôt ou tard remplacée par de l'eau de pluie ou de l'eau de fonte qui s'infiltre dans le sol et dans l'aquifère. Toutefois, comme les apports d'eau ne surviennent pas nécessairement au même moment que les prélèvements, les quantités d'eau en réserve dans l'aquifère varient inévitablement.

Le plus souvent, l'eau qui est pompée du puits ne provient pas du cours d'eau (figure 2). Il reste que si le pompage est suffisamment rapide ou dure suffisamment longtemps, la ligne de partage des eaux souterraines se déplacera vers le cours d'eau, modifiant ainsi l'écoulement des eaux souterraines vers le cours d'eau situé dans la zone de captage du puits. Dans ce cas, une partie de l'eau de surface peut aussi être attirée vers l'aquifère sous forme de recharge induite et pourra finir par être pompée du puits. Cette situation n'est habituellement pas problématique avec les puits résidentiels privés, mais peut le devenir dans le cas des puits de plus grande capacité utilisés par une municipalité ou une installation industrielle.

S'assurer que le pompage n'entraîne pas le captage d'une trop grande quantité d'eau ou son détournement des ruisseaux, étangs ou terres humides avoisinants. En plus d'avoir un effet sur ces plans d'eau de surface, l'eau de surface peut contenir des contaminants (comme des agents pathogènes) qui peuvent affecter la qualité des eaux souterraines pompées d'un puits et la rendre non potable à moins de la traiter. On peut éviter ces problèmes en creusant les nouveaux puits à une bonne distance des plans d'eau de surface.

Influence du pompage sur la nappe phréatique dans un aquifère non confiné.

Figure 2. Influence du pompage sur la nappe phréatique dans un aquifère non confiné.

Gestion d'un puits des ressources en eau souterraine

Trois grandes raisons peuvent expliquer le tarissement d'une réserve d'eau :

  • un volume d'eau insuffisant (ou une nappe phréatique qui n'est pas suffisamment élevée) dans l'aquifère;
  • une vitesse de pompage supérieure à celle avec laquelle l'eau traverse l'aquifère pour se rendre au puits;
  • un puits qui n'est pas conçu pour permettre le pompage de la quantité d'eau requise.

Si l'on envisage une augmentation importante de la consommation d'eau, il est important de savoir à l'avance si le puits et l'aquifère dont celui-ci extrait l'eau sont à même de fournir le volume d'eau nécessaire. La première étape pour le savoir consiste à mesurer (si l'on a un compteur d'eau) ou à estimer la consommation d'eau actuelle et la consommation prévue. Il faut ensuite demander à un puisatier détenteur d'un permis ou à un géoscientifique professionnel (hydrogéologue) de déterminer si le puits et l'aquifère peuvent répondre à la demande accrue et si le puits est doté d'une pompe d'une capacité suffisante. Des professionnels peuvent aussi aider à déterminer le rendement du puits, soit la vitesse maximale à laquelle on peut pomper son eau sans que le niveau de l'eau ne tombe sous celui de la prise d'eau de la pompe.

Voici des mesures destinées à favoriser un approvisionnement constant en eau souterraine :

  • réduire le volume d'eau utilisé en entretenant bien le système de manière à éviter les fuites, et en installant du matériel qui réduit la consommation d'eau;
  • réduire la puissance de la pompe et ajouter, si possible, un espace de stockage, afin de réduire le rabattement durant le pompage;
  • modifier le réseau pour augmenter le stockage en installant une citerne sous pression de plus grande capacité; cette mesure est importante si la profondeur de l'eau dans le tubage du puits est faible durant le pompage (peu de possibilité de rabattement), ou si l'aquifère est peu profond ou peu productif;
  • nettoyer ou réhabiliter le puits afin d'améliorer sa performance (en ayant recours à un puisatier détenteur d'un permis).

Le niveau d'eau dans l'aquifère peut baisser au point où il n'est plus possible de pomper l'eau. Cette baisse survient quand la demande (pompage) est supérieure au volume d'eau disponible ou lors de périodes de sécheresse prolongées ou quand le pompage des puits avoisinants a diminué le niveau d'eau dans l'aquifère. La figure 2 montre un puits profond dont l'eau a été pompée au point d'abaisser le niveau d'eau dans le puits peu profond. Le fascicule Les puits, de la série sur « Les pratiques de gestion optimales » du MAAARO contient de l'information pour calculer le rabattement disponible et le rendement d'un puits.

Il peut arriver qu'on ait besoin d'un nouveau puits de plus grande capacité ou de plusieurs nouveaux puits de moindre capacité afin d'avoir accès à une réserve d'eau suffisante. On peut trouver de l'information sur les différents types de puits ainsi que sur la gestion des réserves d'eau hautement vulnérables dans la fiche technique du MAAARO intitulée Les puits d'eau privés en milieu rural.

Dans certains cas, on peut avoir à chercher une réserve d'eau plus importante et plus productive (comme un aquifère plus profond) pour s'approvisionner en eau. Consulter un puisatier détenteur d'un permis ou un géoscientifique professionnel (hydrogéologue) afin de savoir si l'on peut avoir accès à un aquifère plus profond sous le terrain de la propriété. Rechercher un aquifère qui est peu vulnérable à la contamination. L'importance de la vulnérabilité d'un aquifère aux contaminations est expliquée plus en détail dans la fiche technique du MAAARO, Protéger la qualité des réserves d'eaux souterraines.

Les eaux souterraines sont une ressource précieuse pour les familles et entreprises établies en milieu rural. Il est important, pour ces dernières, de comprendre l'effet du pompage sur les aquifères, ainsi que de savoir ce qui peut être fait pour réduire l'utilisation d'eau et pour continuer à pouvoir compter sur un approvisionnement en eau abondant.

Autres ressources

Ministère de l'Environnement et de l'Action en matière de changement climatique de l'Ontario. La gestion des puits d'eau en période de pénurie d'eau. PIBS.

La présente fiche technique a été mise à jour par Hugh Simpson, Ph. D., analyste de programme, MAAARO, Guelph; Jim Myslik, JPM Consulting, Marden; Brewster Conant, Ph. D., Département des sciences de la terre, Université de Waterloo. La fiche a été révisée par Tim Brook, ingénieur, gestion de l'eau, MAAARO, Elora; Rebecca Shortt, ingénieure, qualité de l'eau, MAAARO, Simcoe; et H. J. Smith, spécialiste en gestion environnementale, MAAARO.

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