2. Processus ph ysiques a l'echelle des bassin s versants
61
2.3 Circulation de l'eau dans les sols et Ie soussol
La sect ion preced ent e a ete consacree it l'horizon supe rficiel explore par les
racin es des plantes et a son influ en ce sur les bilan s hydrologiques aux echelles
pluriannuelles, annuelles ou men suelles. Pour aller plu s loin , et notamment
et udier la format ion des ecoulernents a des echelles de temps plu s courtes,
echelles de te mps des crues, il est necessai re de comprendre les cinetiques de
circ ulat ion de l'eau dan s les sols et le sous-s ol. Nous nous int er esserons plu s
parti culi erem ent aux qu estions suivantes :
• Qu el est le partit ionne ment entre ruisselleme nt di rect et infiltration com pte
tenu des capacites d 'in filt rat ion des sols et des int en sites des pluies?
• Qu els sont les ordres de grande ur des vitesses souterraines de circulation
de l'eau et sont-elles compatibles avec les cinetiques de re ponse des bassins
versants aux pluies ?
• Qu elle est la dyn amique de fonctionnement des grands aquiferes profonds
et leur part icip ation aux ecoulements de surface?
Cette partie debute par la present at ion de la t heorie des ecoulernents dan s
les milieu x po reu x. Bien qu e les horizons non satures se re ncontrent avant
les horizon s satures dan s le circ uit de l'eau , il est necessaire, pour la bonne
com prehe nsion ph ysique, d 'aborder d 'abord l'hyd raulique des mili eux sat ures,
a prio ri plu s simple, ca r monophasique (un e seule ph ase fluid e circule dan s la
matrice poreu se), avant celle diphasiqu e des milieu x non satures,
2.3.1 Ecoulements dans les milieux poreux satures
2.3.1.1 La loi de Darcy
C'est en 1856 qu e l'ingen ieu r Henri Darcy 6 publie les res ultats de ses experime ntations d 'in filt rati on de l'eau a travers un e colon ne verticale re mplie de
sa ble (figure 2.11) et propose un e loi d 'ecoul em ent (equ ation 2.4) . Cet te loi est
finalem ent simple. Comme la loi de Four ier, d 'Ohm ou de Fi ck, elle repose sur
un e relation lin eaire ent re un flux et un gradient de po t entiel.
6. Henry Philibert Gaspard Da rcy est ne a Dijon Ie 10 juin 1803 et mort en 1858 . I-Iydraulicien , celebr e in gen ieur general d es Po nts et Chaussees, il est a l'ori gin e du passage d u chemi n
d e fer a Dijon , contri b uant grandement au d evelop pement d e la ville , et d e l'add uction d'eau
(d eri vation et d istribution de sources d' eau pot a ble) : en 184 7, l'ea u cou ra nt e arrive a t ous
les etages d es im meu bles d e Dijon , faisa nt de celle-ci la deu xieme ville d 'Eu rop e la mieux
d esser vie apres Ro me.
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2.3 Circulation de l'eau dans les sols et Ie soussol
La sect ion preced ent e a ete consacree it l'horizon supe rficiel explore par les
racin es des plantes et a son influ en ce sur les bilan s hydrologiques aux echelles
pluriannuelles, annuelles ou men suelles. Pour aller plu s loin , et notamment
et udier la format ion des ecoulernents a des echelles de temps plu s courtes,
echelles de te mps des crues, il est necessai re de comprendre les cinetiques de
circ ulat ion de l'eau dan s les sols et le sous-s ol. Nous nous int er esserons plu s
parti culi erem ent aux qu estions suivantes :
• Qu el est le partit ionne ment entre ruisselleme nt di rect et infiltration com pte
tenu des capacites d 'in filt rat ion des sols et des int en sites des pluies?
• Qu els sont les ordres de grande ur des vitesses souterraines de circulation
de l'eau et sont-elles compatibles avec les cinetiques de re ponse des bassins
versants aux pluies ?
• Qu elle est la dyn amique de fonctionnement des grands aquiferes profonds
et leur part icip ation aux ecoulements de surface?
Cette partie debute par la present at ion de la t heorie des ecoulernents dan s
les milieu x po reu x. Bien qu e les horizons non satures se re ncontrent avant
les horizon s satures dan s le circ uit de l'eau , il est necessaire, pour la bonne
com prehe nsion ph ysique, d 'aborder d 'abord l'hyd raulique des mili eux sat ures,
a prio ri plu s simple, ca r monophasique (un e seule ph ase fluid e circule dan s la
matrice poreu se), avant celle diphasiqu e des milieu x non satures,
2.3.1 Ecoulements dans les milieux poreux satures
2.3.1.1 La loi de Darcy
C'est en 1856 qu e l'ingen ieu r Henri Darcy 6 publie les res ultats de ses experime ntations d 'in filt rati on de l'eau a travers un e colon ne verticale re mplie de
sa ble (figure 2.11) et propose un e loi d 'ecoul em ent (equ ation 2.4) . Cet te loi est
finalem ent simple. Comme la loi de Four ier, d 'Ohm ou de Fi ck, elle repose sur
un e relation lin eaire ent re un flux et un gradient de po t entiel.
6. Henry Philibert Gaspard Da rcy est ne a Dijon Ie 10 juin 1803 et mort en 1858 . I-Iydraulicien , celebr e in gen ieur general d es Po nts et Chaussees, il est a l'ori gin e du passage d u chemi n
d e fer a Dijon , contri b uant grandement au d evelop pement d e la ville , et d e l'add uction d'eau
(d eri vation et d istribution de sources d' eau pot a ble) : en 184 7, l'ea u cou ra nt e arrive a t ous
les etages d es im meu bles d e Dijon , faisa nt de celle-ci la deu xieme ville d 'Eu rop e la mieux
d esser vie apres Ro me.