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Infiltration (HU)
Traduction anglaise : Infiltration, Inflow
Dernière mise à jour : 16/05/2022
Mot en chantier
En hydrologie, phénomène correspondant au transfert de l'eau depuis la surface vers les couches superficielles du sol ; on l'utilise parfois également pour désigner le transfert vers des couches de plus en plus profondes, ce qui dans certains cas peut créer des ambiguïtés (voir § Processus physique).
Sommaire |
Processus physique
Pendant une précipitations l'eau arrivant à la surface du sol se divise en 4 parts d'importance inégale (figure 1) :
- une partie est interceptée par la végétation ;
- une partie se stocke dans les dépressions du sol ;
- une partie s'infiltre dans les couches superficielles, puis pour une partie, plus profondes, du sol ;
- le complément ruisselle en surface.
Après la pluie, l'eau stockée en surface ou dans les couches superficielles est soit évapotranspirée, soit infiltrée de façon profonde pour rejoindre la nappe phréatique (figure 1).
On perçoit donc assez facilement l'ambiguïté possible selon que l'on s'intéresse :
- à l'eau qui s'infiltre depuis la surface vers les couches de sol superficielles et qui de ce fait ne participe pas au ruissellement (point de vue de l'hydrologue), ou,
- à l'eau qui s'infiltre profondément et qui contribue à recharger les nappes (point de vue de l'hydrogéologue) ; pour clarifier il est préférable dans ce cas de parler d'infiltration profonde.
Sur le plan physique, l'infiltration est régie par les lois d'équilibre entre trois milieux : le sol, l'eau et l'air. Ces lois conduisent à des systèmes d'équations complexes difficiles à résoudre en dehors de quelques cas particuliers, correspondant en général à des milieux saturés (en absence d'air), et sous charge constante (voir Darcy (loi de) (HU)). Ces hypothèses ne sont qu'exceptionnellement applicables. En pratique, on utilise donc souvent des modèles empiriques qui dépendent de l'application envisagée.
Importance du phénomène en hydrologie et en assainissement
En hydrologie et en assainissement la notion d’infiltration intervient dans trois domaines différents :
- dans les fonctions de production, l'infiltration constitue la principale perte au ruissellement pour les surfaces perméables ; pour représenter l'infiltration de l'eau sur les sols d'un bassin versant pendant une pluie, on utilise dans la plupart des cas des modèles empiriques (voir § "Pertes au ruissellement due à l'infiltration" ;
- l’infiltration d’eau parasite dans les systèmes d'assainissement du fait de leur mauvaise étanchéité constitue un deuxième domaine ; ce phénomène est encore assez mal connu et semble associé à un véritable drainage des sols effectué par les tranchées où sont posés les systèmes d’assainissement ; il semble possible d'utiliser des modèles conceptuels spécifiques à réservoir, ne nécessitant qu'un nombre restreint de paramètres (dans ce cas on utilise plutôt inflow) ; ce cas est traité à l'article Eau parasite d'infiltration (HU) ;
- le troisième problème technique a trait à l'infiltration des eaux de ruissellement dans des ouvrages spécifiques (bassins d’infiltration par exemple) ; on peut alors s'intéresser :
- à la façon dont l'eau rentre dans l'ouvrage à travers sa surface (on cherche alors à déterminer la capacité d'infiltration de l'ouvrage) ;
- et/ou à la façon dont l'eau sort de l'ouvrage et est restituée au milieu naturel ; on devrait alors plutôt parler d'exfiltration (voir le § "Infiltration et exfiltration dans les ouvrages de gestion des eaux pluviales").
Pertes au ruissellement due à l'infiltration
Paramètres à prendre en compte
Nous adopterons ici le point de vue de l'hydrologue et raisonnerons sur l'eau transitant pendant la pluie entre la surface et les couches superficielles du sol. Ce phénomène constitue la principale perte continue. Sa représentation correcte constitue donc un enjeu important, mais aussi une véritable gageure. Le flux d'eau susceptible de s'infiltrer pendant la pluie dépend en effet de nombreux paramètres,en particulier :
- La couverture du sol, avec une différence évidente entre les sols revêtus et les sols non revêtus, mais également pour les sols non revêtus une forte influence de l'importance et de la nature du couvert végétal ;
- Le type de sol (structure, texture, porosité) ;
- la pente du sol ;
- La compaction de la surface du sol due à des effets anthropiques (passages répétés d'engins agricoles ou de piétons) ou climatiques (gel en particulier) et qui peut évoluer au cours d'une pluie (phénomène de battance) ;
- la teneur en eau qui évolue au cours du temps, avec une saturation progressive du sol.
=Modélisation de l'infiltration sur les sols perméables
Infiltration et exfiltration dans les ouvrages de gestion des eaux pluviales
Lorsque l'on parle d'infiltration dans les ouvrages infiltrant de gestion des eaux pluviales, il existe une ambiguïté entre trois notions différentes (voir figure 1) :
- L'infiltration de l'eau depuis la surface vers l'ouvrage : il s'agit ici d'un flux d'eau qui rentre dans l'ouvrage ;
- Le transfert d'une partie de l'eau contenue dans l'ouvrage vers le sol adjacent, soit à travers le fond de l'ouvrage, soit à travers ses parois ; il s'agit ici d'un flux d'eau qui sort de l'ouvrage et l'on devrait plutôt parler dans ce cas d'exfiltration ;
- le transfert d'une partie encore plus faible de l'eau contenue dans l'ouvrage vers les couches plus profondes et finalement vers la nappe phréatique ; ce flux n'est pas lié directement au fonctionnement de l'ouvrage mais plutôt au bilan hydrologique de la restitution entre les trois exutoires naturels potentiels (milieu de surface, atmosphère, nappe phréatique) ; pour clarifier les termes on devrait dans ce cas parler d'infiltration profonde ou de transfert vers la nappe.
