3. Hydrodynamique souterraine
• Débit et vitesse d'écoulement : loi de Darcy
L'écoulement des eaux souterraines est régi par la loi de Darcy, établie expérimentalement en 1856. Le débit Q qui s'écoule dans l'unité de temps, à travers une section totale de terrain A, est fonction de la perméabilité K et du gradient hydraulique (ou perte de charge) I (Q = KAI).
Le gradient hydraulique est la pente de la surface piézométrique. Il peut être calculé soit à l'aide de cartes piézométriques, soit sur le terrain, en mesurant les niveaux piézométriques H1 et H2 dans deux ouvrages situés sur une même ligne de plus grande pente :
La vitesse de filtration, c'est-à-dire rapportée à la section totale A, s'exprime v = Q/A = KI.
Mais, en réalité, l'eau de gravité ne s'écoule que par les vides utiles de l'aquifère, déterminés par la porosité efficace re. Il faut tenir compte de la section utile, A . re, en introduisant la vitesse effective :
On constate sur le terrain que la vitesse réelle d'écoulement des eaux souterraines est faible, de quelques mètres par an pour les aquifères profonds à quelques milliers pour les eaux phréatiques.
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