Nappes phréatiques - ressources en eau de faible profondeur

Les nappes phréatiques : Comment se forment-elles et où les trouve-t-on ?

Les eaux souterraines représentent en France la principale source d’eau potable.
Peu profondes et donc facilement mobilisables, elles constituent une ressource essentielle pour la consommation humaine. Elles sont stockées dans des nappes phréatiques qui interagissent avec les milieux aquatiques de surface. On les trouve un peu partout en France mais de manière hétérogène, en raison de la diversité géologique des sols.
Faisons le point sur ces réservoirs naturels d’eau et leur rôle dans le cycle de l’eau.

Des réservoirs naturels d’eaux souterraines

Les nappes phréatiques sont des réservoirs d’eaux souterraines stockées à faible profondeur dans des roches poreuses et perméables qui composent les zones aquifères.

Il existe des nappes souterraines profondes de plusieurs centaines de mètres, mais les nappes dites phréatiques sont des nappes suffisamment proches de la surface pour être accessibles aux activités humaines.

Les nappes constituent la principale source d’eau potable : en France, 62 % de l’eau potable provient des eaux souterraines et 38 % provient des eaux de surfaces (torrents, rivières, lacs…).

Ces eaux sont ensuite récoltées par captage puis traitées dans des unités de traitement afin de produire de l’eau potable pour la consommation humaine.

D’où provient l’eau des nappes phréatiques ?

L’eau des nappes provient des précipitations qui tombent dans le bassin versant drainé par un cours d’eau et ses affluents. Une partie de ces eaux de pluie s’infiltre à l’intérieur du sol à travers les pores et les fissures des roches. Ce phénomène d’infiltration se déroule dans la zone non saturée de l’aquifère, appelée zone vadose.

Puis par effet de gravité, l’eau s’écoule plus en profondeur dans les espaces vides de l’aquifère pour former une nappe, c’est-à-dire zone saturée en eau.

Du fait de sa faible profondeur, la nappe phréatique est davantage exposée à la pollution atmosphérique qu’une nappe captive.

Quelles différences entre nappe libre,
nappe captive, et nappe à drainance ?

Dans les nappes libres, le niveau de l’eau peut varier car il n’est pas bloqué par une couche imperméable. Il peut ainsi s’adapter en fonction des interventions humaines : par exemple, si un puits est creusé dans une nappe libre, le niveau de l’eau va s’ajuster pour ne pas déséquilibrer la nappe et provoquer des inondations.

Il arrive aussi qu’une nappe perchée vienne se nicher dans une nappe libre : il s’agit d’une petite nappe libre, qui peut être temporaire ou permanente et qui se forme dans une zone non saturée en surplomb d’une plus grande nappe libre.

Dans les nappes captives, le niveau de l’eau est bloqué par une zone imperméable appelée substratum. L’eau est alors « sous pression », ce qui signifie que lorsqu’un puits est creusé, le niveau de l’eau monte jusqu’à atteindre un niveau d’équilibre supérieur. Dans certains cas, la nappe déborde et jaillit littéralement du sol (artésianisme).

Lorsque une nappe libre et une nappe captive sont séparées par une zone peu perméable, on parle alors de nappe à drainance (ou semi-captive). Si les conditions hydrodynamiques s’y prêtent, les deux nappes peuvent ainsi communiquer entre elles par effet de drainage.

Les variations du niveau des nappes

Le plafond de nappe (ou niveau piézométrique) se situe à la limite de la zone saturée en eau. Et ce sont les variations de ce niveau qui indiquent le degré de remplissage de la nappe.

Lorsque la vitesse de recharge de la nappe est inférieure au pompage d’eau, alors on parle de rabattement de nappe : le niveau de la nappe baisse

Lorsque la vitesse de remplissage de la nappe est supérieure au pompage d’eau, alors on parle de remontée de nappe : le niveau de la nappe monte

Quels types d’eau trouve-t-on dans les nappes ?

Dans la zone saturée

Il existe deux types d’eau à l’intérieur de la zone saturée : l’eau liée et l’eau libre. La première est statique et liée à l’élément solide (elle ressemble davantage à des grains qu’à du liquide) alors que la seconde peut se déplacer par des effets de gravité et de pression.

Dans la zone non saturée

Il existe 4 types d’eau à l’intérieur de la zone non saturée qui varient suivant la saturation du sol en eau :

  • l’eau funiculaire lorsque le sol est presque saturé en eau
  • l’eau dans un sol à saturation d’équilibre : lorsque l’eau est partiellement retenue par capillarité
  • l’eau pendulaire : lorsque le sol est faiblement saturé en eau
  • l’eau dans un sol à saturation irréductible : lorsque le sol ne contient plus que de l’eau liée

Où se trouvent les principales nappes souterraines en France ?

Il existe des milliers de nappes souterraines en France dont les deux plus importantes sont la nappe de Beauce qui stocke près de 20 milliards de mètres cubes d’eau et la nappe rhénane en Alsace qui stocke 35 milliards de m³.

On trouve les nappes souterraines dans différentes zones géologiques :

  • Dans les bassins sédimentaires comme le bassin parisien, bassin aquitain et la vallée du Rhône) : ces zones essentiellement composées de roches poreuses (graviers, sables, calcaires, craies) peuvent stocker d’importants volumes d’eau, c’est généralement dans ces zones que se trouvent les plus grandes nappes.
  • Dans les massifs montagneux : ces zones sont composées de roches cristallines et volcaniques imperméables mais elles peuvent toutefois stocker de petites nappes d’eau lorsqu’elles sont fissurées en surface. C’est le cas du massif armoricain, du massif central et de la Corse. En revanche, les Alpes et les Pyrénées qui disposent de roches poreuses issues d’anciens bassins sédimentaires, abritent de grandes nappes souterraines.
  • Dans les vallées traversées par des fleuves ou des rivières : ces zones disposent de nappes alluviales qui stockent l’eau dans les sédiments juste sous la surface du sol et qui interagissent avec les cours d’eau présents en surface.

Les nappes sont régulièrement mesurées pour évaluer leur situation hydrologique.

Chaque année, le Bureau de Recherche Géologique et Minière (BRGM) publie 11 bulletins dressant  un panorama du niveau des nappes en France.


Exemple : Etat des nappes souterraines au 1er Mars 2019