Cela peut paraître simple « trou dans le sol« , utilisé pour prélever l'eau du sous-sol et l'amener dans surface. En réalité, un puits représente un ouvrage d'ingénierie, généralement de forme circulaire et de taille variable, qui permet prélever l'eau naturellement présente dans le sol et l'utiliser à diverses fins. Derrière sa construction se cache bien plus d’ingénierie qu’il n’y paraît !
On parle aussi de travaux de collecte hydraulique, précisément parce que l'obtient eau du sol : la quantité d’eau qui peut être prélevée dans le temps varie en fonction de la caractéristiques de filtration du sol près du puits. Voyons comment ces travaux fonctionnent d'un point de vue hydraulique et, surtout, comment ils sont réalisés en pratique.
Comment fonctionne un puits d'eau : filtration dans le sol
Pour comprendre comment fonctionne un puits, nous devons parler brièvement de ce qu'on appelle loi sur la filtration (ou la loi de Darcy). Cette loi explique d'un point de vue mathématique comment l'eau se déplace dans le sol: en fait, au lieu d'avoir une situation classique qui se produirait comme lorsqu'on a affaire à des dieux vases communicantsle niveau d'eau de « Montagne » (à l'intérieur du terrain) sera différent de celui de « Vallée » (à l'intérieur du puits), précisément parce que l'eau en mouvement perd de l'énergie pour faire de l'espace entre les différents grains qui composent le sol.
Darcy, en 1856, comprit par l'expérimentation que ce phénomène était étroitement lié à une caractéristique intrinsèque du terrain appelée perméabilité. L'eau est donc capable de s'infiltrer dans le sol en fonction de sa perméabilité : plus celle-ci est élevée, plus le chemin parcouru par les particules d'eau sera facile. À l’inverse, l’obstacle à surmonter peut devenir de plus en plus important, rendant pratiquement impossible la circulation de l’eau dans le sol. Ce mouvement porte techniquement le nom de mouvement de filtration.
La présence du puits permet doncdéclencher un mouvement de filtration de la nappe phréatique naturellement présent dans le sol qui, grâce à ses caractéristiques de perméabilité, va provoquer le déplacement de l'eau du sol vers le trou, permettant ensuite de la prélever.
Comment est fait un puits
Un puits est à tous égards un ouvrage de captage hydraulique. Sa réalisation est liée à deux aspects principaux :
- La présence d’eau souterraine dans le site d’intérêt. En fait, les aquifères ne sont pas toujours présents ou, dans certains cas, ils sont si profonds qu'ils rendent la construction du puits non rentable.
- La présence de sols présentant des caractéristiques de perméabilité acceptablesc'est à dire capable de permettre des mouvements de filtration avec des temps de réponse raisonnables pour les objectifs de collecte.
Pour construire un puits, des moyens d'excavation adaptés sont nécessaires et, surtout, pour éviter que l'eau captée ne se réinsère dans le sol, il faut que le puits soit hydrauliquement isolé. Habituellement, les dieux sont créés revêtements imperméables sur les parois du puits, tandis que la partie terminale (c'est-à-dire les points où l'eau filtre du sol) est forée, précisément pour assurer l'écoulement de l'eau. C’est la raison pour laquelle – dans l’imaginaire collectif – les murs des anciens puits sont en pierre ou en brique !
Enfin, il est juste de souligner qu'aujourd'hui les eaux captées dans les aquifères nécessitent des traitements adaptés en fonction de l'usage prévu.
Le coût du forage d'un puits pour un usage domestique peut aller de 75 à 200 euros le mètre perforé.
Les principaux types de puits : artésiens et phréatiques
Ce que nous avons vu jusqu'à présent est une explication générique des puits mais, pour être plus précis, il existe deux grandes familles de puits, liées au type d'aquifère : puits phréatiques Et puits artésiens.
Puits d'eau souterraine
Dans le cas des puits phréatiques, l'eau provient d'un aquifère dit phréatique, c'est-à-dire un aquifère situé au niveau de la surface. Cela signifie que l'air que nous trouvons à la surface est le même que celui que nous trouvons également dans les pores du sol, de sorte qu'au fond du puits, l'eau ne peut pas atteindre un niveau plus élevé que celui où elle se trouve initialement. Cela signifie que pour le faire remonter à la surface il faut un système de levage, comme une pompe par exemple.
Puits artésiens
Dans ce deuxième cas, l'eau qui s'accumule par filtration dans le puits il peut atteindre et même dépasser le niveau du sol dans certaines circonstances. En effet, il est capté par un aquifère artésien, c'est-à-dire un aquifère profond « bouché » par des couches de sol à très faible perméabilité.
En voulant renouer avec l’exemple précédent, dans ce cas il n’y a pas de communication directe entre l’air en surface et les eaux souterraines. Dans des conditions particulières, l'eau à l'intérieur de l'aquifère peut se mettre sous pression et ensuite libérer cette énergie en sa possession en s'élevant à des hauteurs importantes : on pourrait la comparer (avec les bonnes proportions) aux effets d'un geyser.
D'après la description ci-dessus, il est clair que la collecte de l'eau des aquifères artésiens est plus pratique, car la présence d'une pompe de relevage peut même ne pas être nécessaire. Cependant, la géomorphologie du terrain peut ne permettre la formation d'aucun type d'aquifère artésien et donc rendre nécessaire l'utilisation de dispositifs mécaniques à cet effet.
