Réservoirs souterrains d'eau douce Aquifers

Les aquifères sont des couches souterraines de roches saturées d'eau qui peuvent être amenées à la surface par des sources naturelles ou par pompage.

L'eau souterraine contenue dans les aquifères est l'une des sources d'eau les plus importantes sur Terre: environ 30% de notre eau douce liquide est constituée d'eau souterraine, selon la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Le reste se trouve à la surface dans les ruisseaux, les lacs, les rivières et les zones humides. La majeure partie de l'eau douce du monde - environ 69% - est enfermée dans les glaciers et les calottes glaciaires. Le site Web de l'US Geological Survey présente une carte des aquifères importants des États-Unis contigus.

Les eaux souterraines peuvent être trouvées dans une gamme de différents types de roches, mais les aquifères les plus productifs se trouvent dans les roches poreuses et perméables comme le grès, ou dans les cavités ouvertes et les grottes des aquifères calcaires. Les eaux souterraines se déplacent plus facilement à travers ces matériaux, ce qui permet un pompage plus rapide et d'autres méthodes d'extraction de l'eau. Les aquifères peuvent également être trouvés dans les régions où la roche est faite de matériaux plus denses - comme le granit ou le basalte - si cette roche présente des fissures et des fractures..

«Les aquifères se présentent sous de nombreuses formes et tailles, mais ils constituent en réalité un réservoir d’eau confiné et souterrain», a déclaré Steven Phillips, hydrologue à l’U.S. Geological Survey (USGS) à Sacramento, en Californie..

Un matériau dense et imperméable comme l'argile ou le schiste peut agir comme un "aquitard", c'est-à-dire une couche de roche ou autre matériau qui est presque impénétrable à l'eau. Les eaux souterraines peuvent se déplacer à travers de telles matières, elles le feront très lentement (voire pas du tout). Les failles ou les montagnes peuvent également bloquer le mouvement des eaux souterraines douces, tout comme l'océan, a déclaré Phillips..

Un aquitard peut piéger les eaux souterraines dans un aquifère et créer un puits artésien. Lorsque les eaux souterraines s'écoulent sous un aquitard d'une zone de plus haute altitude à une plus basse altitude, comme d'une pente de montagne à un fond de vallée, la pression sur les eaux souterraines peut être suffisante pour expulser l'eau de tout puits qui est foré dans cet aquifère. Ces puits sont connus sous le nom de puits artésiens, et les aquifères dans lesquels ils puisent sont appelés aquifères artésiens ou aquifères confinés..

Comment les eaux souterraines se déplacent

Lorsque de nouvelles eaux de surface pénètrent dans un aquifère, elles «rechargent» l'approvisionnement en eau souterraine. La recharge se produit principalement près des montagnes et les eaux souterraines s'écoulent généralement vers le bas des pentes des montagnes vers les ruisseaux et les rivières par la force de gravité, a déclaré Phillips. Selon Environnement Canada, selon la densité de la roche et du sol à travers lesquels les eaux souterraines se déplacent, elles peuvent se déplacer aussi lentement que quelques centimètres en un siècle. Dans d'autres régions, où la roche et le sol sont plus lâches et plus perméables, les eaux souterraines peuvent se déplacer de plusieurs pieds par jour.

L'eau d'un aquifère peut rester sous la surface de la Terre pendant de nombreux siècles: les hydrologues estiment que l'eau de certains aquifères a plus de 10000 ans (ce qui signifie qu'elle est tombée à la surface de la Terre sous forme de pluie ou de neige environ 6000 ans avant la Grande Pyramide d'Égypte. de Gizeh a été construit). L'eau souterraine la plus ancienne jamais découverte a été découverte à 2 miles (2,4 km) de profondeur dans une mine canadienne et y a été piégée il y a entre 1,5 et 2,64 milliards d'années..

Mais plus on creuse pour l'eau, plus le liquide devient salé, a déclaré Phillips. «Les eaux souterraines peuvent être très, très profondes, mais finalement c'est une saumure», dit-il. "Pour l'eau douce, les profondeurs sont très limitées."

Une grande partie de l'eau potable dont dépend la société est contenue dans des aquifères peu profonds. Par exemple, l'aquifère d'Ogallala - un vaste réservoir d'eau souterraine de 174 000 milles carrés (450 000 kilomètres carrés) - fournit près d'un tiers des eaux souterraines agricoles américaines, et plus de 1,8 million de personnes dépendent de l'aquifère d'Ogallala pour leur eau potable.. 

De même, le Texas tire près de 60 pour cent de son eau des eaux souterraines; en Floride, les eaux souterraines fournissent plus de 90 pour cent de l'eau douce de l'État. Mais ces importantes sources d'eau douce sont de plus en plus menacées.

Menaces pour les aquifères

En 2010, environ 30% des eaux souterraines de l'aquifère d'Ogallala avaient été exploitées, selon une étude de 2013 de la Kansas State University. Certaines parties de l'aquifère d'Ogallala sont maintenant sèches et la nappe phréatique a diminué de plus de 300 pieds dans d'autres régions. Plus des deux tiers des eaux souterraines de cet aquifère d'Ogalalla pourraient être drainés au cours des prochaines décennies, selon l'étude..

"Les niveaux d'eau ont simplement baissé, baissé, baissé", a déclaré Phillip. «Une grande partie de ce système a été rechargée il y a 10 000 ans au cours de la période glaciaire la plus récente, et ce que nous faisons maintenant, c'est extraire l'eau. Nous éliminons la vieille eau qui n'est pas reconstituée.

Le même problème se rencontre de plus en plus dans le monde, en particulier dans les zones où une population en croissance rapide impose une plus grande demande sur des ressources aquifères limitées - le pompage peut, dans ces endroits, dépasser la capacité de l'aquifère à recharger ses réserves d'eau souterraine..

Lorsque le pompage des eaux souterraines entraîne un abaissement de la nappe phréatique, la nappe phréatique peut alors baisser si bas qu'elle est inférieure à la profondeur d'un puits. Dans ces cas, le puits «s'assèche» et aucune eau ne peut être extraite tant que les eaux souterraines ne sont pas rechargées - ce qui, dans certains cas, peut prendre des centaines ou des milliers d'années..

Lorsque le sol s'enfonce à cause du pompage des eaux souterraines, on parle d'affaissement. Dans le sud de la vallée de San Joaquin, dans le sud de la Californie, où les agriculteurs dépendent des puits pour l'irrigation, la surface des terres s'est installée à 8,5 mètres entre les années 1920 et 1970, selon la NASA, qui utilise des données satellitaires pour suivre l'affaissement..

"L'affaissement des terres est une menace pour les aquifères et aussi pour les infrastructures en surface", a déclaré Phillips..

Outre les niveaux des eaux souterraines, la qualité de l'eau dans un aquifère peut être menacée par l'intrusion d'eau salée (un problème particulier dans les zones côtières), les contaminants biologiques tels que le fumier ou les rejets de fosses septiques et les produits chimiques industriels tels que les pesticides ou les produits pétroliers. Et une fois qu'un aquifère est contaminé, il est notoirement difficile à réparer.

Ressources supplémentaires:

• Le U.S. Water Monitor est un rapport quotidien sur la santé de l'eau qui résume les informations fédérales sur l'eau.
• L'USGS fournit des informations sur la qualité de l'eau dans les aquifères américains.
• Carte interactive des données nationales sur l'eau du système national d'information sur l'eau de l'USGS.

Cet article a été mis à jour le 17 octobre 2018 par Tia Ghose, rédactrice en chef associée.