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DeutschPiézomètre — Wikipédia
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Une tête de protection hors sol en acier est scellée dans un massif béton (dalle de propreté bombée afin d’éviter la stagnation des eaux pluviales).
Un piézomètre (du grec ancien πιέζω, piezo, « presser ») est un appareil de mesure de la pression des liquides.
Il s'agit d'un ouvrage permanent, consistant en un forage profond mais de faible diamètre, dans lequel un tube est installé. Le tubage est plein jusqu'à la profondeur à laquelle on souhaite échantillonner l'eau. A cette profondeur le tube est appelé la crépine, et sa paroi est percée de manière à laisser passer l'eau.
Il permet de surveiller les variations de niveau de nappe phréatique, mais aussi d'y accéder pour en mesurer la qualité physico-chimique ou biologique des eaux souterraines.
Description
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Un piézomètre est un ouvrage permanent, consistant en un forage profond mais de faible diamètre, dans lequel un tube est installé. Le diamètre de ce tube varie généralement de 25 à 250 mm, le diamètre le plus couramment utilisé étant de 60 mm. Le tubage est plein jusqu'à la profondeur à laquelle on souhaite échantillonner l'eau. A cette profondeur le tube est appelé la crépine, et sa paroi est percée de manière à laisser passer l'eau.
L'espace entre le tube et la paroi extérieur du forage est appelé l'espace annulaire. Celui-ci est rempli de différents matériaux :
Au niveau de la crépine, le massif filtrant est un matériel servant à filtrer les eaux souterraines. Il empêche les particules solides de venir boucher la crépine, et facilite le transfert d'eau de la nappe vers la crépine. Son épaisseur doit être suffisante, au moins 35 mm, et sa hauteur se prolonge au moins 50 cm au dessus de la crépine. Un des matériaux utilisé pour le massif filtrant sont les graviers roulés siliceux[1].
Au dessus du massif filtrant, un bouchon de bentonite (argile gonflante) est mis en place pour éviter les infiltrations d'eau depuis la surface. Son épaisseur est de 50 cm à 1 mètre, ce qui permet aussi d'éviter que le ciment situé au-dessus ne vienne influencer le pH de l'eau de la nappe prélevée[1].
Enfin, au dessus et jusqu'en haut du forage, le tube est entouré de ciment, mis en place pour tenir le piézomètre et empêcher les infiltration depuis la surface[1].
Utilisation de piézomètres
[modifier | modifier le code]La mise en place d'un piézomètre permet diverses utilisations, qui sont généralement[1] :
- Mesure de la hauteur de la nappe (hauteur piézométrique) et évaluation de ses variations temporelles ;
- Évaluation du sens d'écoulement des eaux souterraines ;
- Mesures in situ et prélèvements d'échantillon d'eaux souterraines.
Plus rarement, un piézomètre peut être utilisé afin de[1] :
- échantillonner les gaz présents dans le sous-sol ;
- réaliser des tests hydrauliques pour déterminer les caractéristiques hydrodynamique de l'aquifère (perméabilité, transmissivité) ;
- installer un système de dépollution.
Situations de mise en œuvre
[modifier | modifier le code]Études géotechniques avant construction
[modifier | modifier le code]Les piézomètres sont mis en œuvre lors des études géotechniques de reconnaissances de site, préalablement à la réalisation d'un ouvrage. Il est en effet indispensable de connaître le niveau d'eau dans le sol au moment des études. Cela permet de définir les éventuels besoins en pompage ou ouvrages annexes permettant d'assurer la stabilité et la sécurité des travaux, puis la stabilité de l'ouvrage[2].
Surveillance après pollution
[modifier | modifier le code]Après une pollution, des piézomètres permettant des prélèvements sont utilisés pour surveiller l'évolution de la qualité de l'eau souterraine.
Situations de mise en œuvre
[modifier | modifier le code]Études géotechniques avant construction
[modifier | modifier le code]Les piézomètres sont mis en œuvre lors des études géotechniques de reconnaissances de site, préalablement à la réalisation d'un ouvrage. Il est en effet indispensable de connaître le niveau d'eau dans le sol au moment des études. Cela permet de définir les éventuels besoins en pompage ou ouvrages annexes permettant d'assurer la stabilité et la sécurité des travaux, puis la stabilité de l'ouvrage[2].
Surveillance après pollution
[modifier | modifier le code]Après une pollution, des piézomètres permettant des prélèvements sont utilisés pour surveiller l'évolution de la qualité de l'eau souterraine.
Types de piézomètres
[modifier | modifier le code]Piézomètre ouvert
[modifier | modifier le code]Les piézomètres « ouverts » sont des tubes qui permettent depuis la surface d'accéder à l'eau d'une nappe phréatique. Ils permettent d'en relever le niveau piézométrique (la profondeur à laquelle se trouve la nappe) à l'aide d'un limnigraphe, par exemple une sonde poids.
Autres types
[modifier | modifier le code]Il existe des systèmes plus sophistiqués utilisant un capteur de pression en bout de tube.
Tube à prélèvement
[modifier | modifier le code]On fore souvent des tubes analogues aux piézomètres (quoique d'un diamètre un peu différent) afin de réaliser des prélèvements d'eau dans la nappe, pour en analyser la composition. Cela est souvent le cas après une pollution où la qualité de l'eau de la nappe doit être surveillée, parfois durant plusieurs années. Dans ce dernier cas, il vaut mieux parler de « tube à prélèvement » pour éviter tout malentendu, car de tels forages ne sont pas alors destinés à mesurer la charge hydraulique (qui seule justifie le radical « piézo- »).
Mise en œuvre
[modifier | modifier le code]Forage
[modifier | modifier le code]Le diamètre du forage dépend du diamètre du tubage à installer. Un espace, appelé espace annulaire, doit être présent entre le tubage et la paroi du forage.
Précautions d'usage
[modifier | modifier le code]La réalisation d'un piézomètre nécessite de prendre des précautions vis-à-vis de la ressource en eau car ce genre de dispositif est susceptible de véhiculer des pollutions dans les niveaux d'eau souterrains si l'ouvrage est mal fait. Pour éviter ces désagréments, il convient :
- d'exiger une qualification ou une certification des entreprises ou des sondeurs devant réaliser la pose du piézomètre,
- de passer une commande faisant référence aux normes de réalisation d'un piézomètre,
- de contrôler la réalisation du piézomètre.
Par la suite, le piézomètre sera régulièrement inspecté à l'aide d'une sonde piézométrique (si le piézomètre n'est pas équipé d'un système de relevé automatique) afin de mesurer la variation du niveau d'eau dans le sous-sol. En règle générale, il est recommandé d'effectuer un suivi sur un cycle annuel au minimum afin d'évaluer correctement les niveaux haut et bas de la nappe. Ceci permettra notamment de dimensionner ensuite les ouvrages ainsi que les dispositifs de drainage nécessaires à la bonne stabilité des ouvrages.
Normes
[modifier | modifier le code]En France
[modifier | modifier le code]En France, la réalisation[3] d'un piézomètre doit être conforme à la norme NF P94-157-1[4] ainsi qu'à la norme NF EN ISO 22475-1[5]. La réalisation de ces ouvrages doit être déclarée auprès des services instructeurs chargés de l'application de la loi sur l'eau. Le diamètre du forage en fonction du diamètre de tubage est encadré, en France en 2024, par la norme AFNOR NF X31-614[6]. Celle-ci indique les diamètres suivants, en mm[1] :
| Diamètre extérieur du tubage | Diamètre de forage | Espace annulaire |
|---|---|---|
| 60 | 130 | 35 |
| 80 | 160 | 35 |
| 120 | 194 | 35 |
| 225 | 311 | 43 |
Autres utilisations du terme « piézomètre »
[modifier | modifier le code]Un piézomètre peut être aussi un manomètre à lecture directe pour les faibles pressions. Un tube vertical branché sur une conduite : la hauteur de fluide atteinte dans le tube donnera la pression selon le principe de Pascal.
De même étymologie mais de tout autre destination, le piézomètre (inventé par Pierre Curie) permettait de mesurer de très faibles quantités d'électricité, par la déformation de très fines feuilles d'or. Il n'est plus utilisé de nos jours.
Voir aussi
[modifier | modifier le code]Articles connexes
[modifier | modifier le code]Liens externes
[modifier | modifier le code]Bibliographie
[modifier | modifier le code]- Pour en savoir plus :
- M. Rat et al. (). Bulletin de liaison des Laboratoires des Ponts et Chaussées, n° spécial « Hydraulique des sols ».
- LCPC (1982). Reconnaissance géologique et géotechnique des tracés de routes et autoroutes. Note d'information technique.
- M. Cassan (1994). Aide-mémoire d'hydraulique souterraine (édition Presse des Ponts). 193 pages. 2e édition.
- M. Cassan (2005). Les essais de perméabilité sur site dans la reconnaissance des sols. Edition Presse des Ponts. 568 pages.
Références
[modifier | modifier le code]- « Diagnostic de sites pollués », sur Techniques de l'Ingénieur (DOI 10.51257/a-v1-g2571, consulté le )
- M. Rat et al. - avril (1970). Bulletin de liaison des Laboratoires des Ponts et Chaussées, n° spécial « Hydraulique des sols »
- article concernant la réalisation d'un piézomètre à tube ouvert sur le Wiki Géotech du ministère de l'écologie et du développement durable (2014)
- AFNOR (1996) NF P94-157-1. Sols : Reconnaissance et Essais - Mesures piézométriques - Partie 1 : Tube ouvert.
- NF EN ISO 22475-1 (2007). Reconnaissance et essais géotechniques − Méthodes de prélèvement et mesurages piézométriques − Partie 1 : Principes techniques des travaux.
- AFNOR, « Qualité du sol - Méthode de détection et de caractérisation des pollutions - Réalisation d'un forage de surveillance des eaux souterraines au droit et autour d'un site potentiellement pollué »
, sur https://www.afnor.org/,
