Pomper l'eau d'un puits pendant 6 à 48 heures, puis mesurer de combien la nappe baisse sur les forages voisins : voilà l'essai de pompage. Il sert à dimensionner un captage d'eau ou à assécher une fouille avant de terrasser sous la nappe.
On vous montre ce que cet essai chiffre, comment on le lit, et ce qu'il change pour votre projet.
Sommaire
- Définition : un essai à l'échelle de la nappe
- Le déroulement, étape par étape
- Ce que l'essai mesure
- L'interprétation des courbes
- Essai de pompage ou essai Lefranc
- Les usages : captage et rabattement
- La réglementation loi sur l'eau
- Le prix d'un essai de pompage
- Documents publics à consulter
- L'essai de pompage en bref
- Questions fréquentes
Définition : un essai à l'échelle de la nappe
Un essai de pompage ne s'intéresse pas à un point de sol. Il fait réagir tout un volume de nappe. On pompe l'eau dans un puits, à débit constant, et on suit la baisse du niveau d'eau sur plusieurs forages d'observation placés autour. Cette baisse porte un nom, le rabattement.
De la vitesse et de l'ampleur du rabattement, l'hydrogéologue tire le comportement de l'aquifère, la couche de terrain saturée qui contient et laisse circuler l'eau souterraine. L'essai chiffre trois grandeurs, valables à grande échelle, sur des dizaines de mètres autour du puits.
- La transmissivité : la capacité de la nappe à faire circuler l'eau sur toute son épaisseur.
- Le coefficient d'emmagasinement : la quantité d'eau que la nappe stocke et restitue quand son niveau varie.
- Le rayon d'influence : la distance jusqu'à laquelle le pompage abaisse le niveau d'eau.
L'essai s'adresse aux terrains où l'eau circule assez bien, des sols dont la perméabilité va de l'argile sableuse aux graviers. Pour situer cette mesure parmi les autres reconnaissances réalisées directement dans le terrain, la page sur les reconnaissances menées sur place donne le cadre d'ensemble.
Qui le réalise : un hydrogéologue ou un bureau d'études spécialisé en hydrogéologie, dans le cadre d'une étude plus large sur la ressource en eau ou sur un projet de chantier. L'essai mobilise une foreuse pour le puits et les piézomètres, une pompe, un débitmètre et des sondes de niveau. Le suivi se fait sur place, parfois sur plusieurs jours.
Le déroulement, étape par étape
Le dispositif tient en deux éléments. Un puits qui pompe, et au moins trois piézomètres d'observation alignés sur un rayon, dans le sens d'écoulement de la nappe. Les piézomètres sont de simples forages dans lesquels on lit le niveau d'eau au fil du temps.
On fore le puits et les piézomètres
Le puits descend dans la couche aquifère, si possible jusqu'à sa base imperméable. Les piézomètres d'observation sont posés à des distances croissantes du puits, sur une même ligne, pour suivre la baisse de l'eau à mesure qu'on s'éloigne.
On fixe le débit lors d'un essai préliminaire
Un premier pompage court teste la réponse de l'ensemble pompe, puits et piézomètres. Il fixe le débit de l'essai, qui doit rester constant et assez fort, en général au moins un mètre cube par heure, pour créer un rabattement lisible.
On pompe à débit constant et on note le niveau
Le pompage tourne pendant au moins 6 heures, jusqu'à 48 heures si le niveau ne se stabilise pas. On relève l'eau dans tous les piézomètres à intervalles serrés au départ, toutes les 30 secondes, puis de plus en plus espacés, jusqu'à une heure.
On arrête et on suit la remontée
Pompe coupée, l'eau remonte. Cette phase de retour à l'équilibre se mesure elle aussi, niveau par niveau. La courbe de remontée recoupe celle de la descente et fiabilise le calcul des paramètres de la nappe.
À noter : on parle de régime permanent quand le niveau d'eau ne bouge presque plus. La règle pratique retenue dans les protocoles est de trois relevés successifs, espacés d'une heure, qui ne varient pas de plus d'un centimètre. Tant que ce palier n'est pas atteint, le pompage continue.
Ce que l'essai mesure
Les courbes de rabattement se traduisent en chiffres. Trois grandeurs résument le comportement de la nappe et servent ensuite à dimensionner un ouvrage ou à prévoir l'effet d'un pompage. La transmissivité et le coefficient d'emmagasinement sont détaillés dans le lexique, voici ce qu'ils disent en pratique.
La transmissivité
La transmissivité, notée T, mesure la capacité de la nappe à laisser passer l'eau sur toute l'épaisseur saturée. Elle vaut la perméabilité du terrain multipliée par l'épaisseur de la couche aquifère. Une transmissivité forte annonce un captage productif. Une transmissivité faible signale une nappe qui peine à fournir un débit régulier.
Le coefficient d'emmagasinement
Le coefficient d'emmagasinement, noté S, dit quelle quantité d'eau la nappe libère ou stocke quand son niveau monte ou descend. Il reste minime dans une nappe captive, coincée sous une couche imperméable, et grimpe dans une nappe libre, où l'eau remplit les vides du terrain comme une éponge.
Le rayon d'influence
Autour du puits, le pompage creuse un cône de rabattement. Le rayon d'influence marque la distance au-delà de laquelle la nappe ne bouge plus. C'est cette valeur qui indique si un pompage va assécher le puits du voisin ou tarir une source proche.
| Grandeur obtenue | Ce qu'elle indique | Unité |
|---|---|---|
| Transmissivité T | La capacité de la nappe à faire circuler l'eau sur toute son épaisseur | mètre carré par seconde |
| Coefficient d'emmagasinement S | L'eau stockée et restituée par la nappe quand son niveau varie | sans unité |
| Rayon d'influence | La distance jusqu'où le pompage abaisse le niveau d'eau | mètres |
L'interprétation des courbes
Les chiffres ne sortent pas tout seuls des relevés. Il faut une méthode d'interprétation, choisie selon que la nappe se stabilise ou non pendant le pompage. Deux situations se présentent.
- Régime transitoire : le niveau d'eau baisse encore quand on relève les mesures. La nappe n'a pas trouvé son palier.
- Régime permanent : le niveau s'est stabilisé, le rabattement ne change presque plus.
En régime transitoire, la méthode de Theis, posée en 1935, sert de référence. On trace la courbe du rabattement en fonction du temps, puis on la superpose à une courbe type décrivant le comportement théorique d'un aquifère. Le calage des deux courbes donne la transmissivité et le coefficient d'emmagasinement d'un coup.
La méthode de Jacob simplifie ce calcul quand le pompage dure assez longtemps. Le rabattement reporté en fonction du logarithme du temps s'aligne alors sur une droite. La pente de cette droite donne la transmissivité, et le point où elle coupe l'axe du temps livre le coefficient d'emmagasinement. Plus rapide à tracer, elle reste la plus utilisée sur le terrain.
| Méthode | Situation de la nappe | Lecture de la courbe |
|---|---|---|
| Theis | Niveau encore en baisse, régime transitoire | Toute la courbe rabattement-temps calée sur une courbe type |
| Jacob | Pompage assez long | Rabattement en fonction du logarithme du temps, aligné sur une droite |
| Dupuit | Niveau stabilisé, régime permanent | Calcul à partir du rabattement d'équilibre |
Bon à savoir : le choix de la méthode dépend du contexte, nappe libre ou captive, présence d'une rivière ou d'une limite étanche à proximité. L'interprétation reste un travail d'ingénieur, pas une formule unique.
Essai de pompage ou essai Lefranc
L'essai Lefranc et l'essai de pompage touchent tous les deux à l'eau souterraine. La confusion est fréquente. Pourtant ils ne regardent pas la même chose. Lefranc mesure la perméabilité autour d'un seul forage. Le pompage décrit le comportement de toute la nappe.
| Point de comparaison | Essai Lefranc | Essai de pompage |
|---|---|---|
| Échelle observée | Le terrain autour d'un forage, localement | La nappe entière, sur des dizaines de mètres |
| Dispositif | Un forage tubé, où l'on injecte ou prélève de l'eau | Un puits qui pompe et plusieurs piézomètres d'observation |
| Résultat | La perméabilité locale du terrain testé | Transmissivité, emmagasinement et rayon d'influence |
| Usage type | Caractériser une couche précise à un endroit donné | Dimensionner un captage ou un rabattement de nappe |
Le réflexe à garder. Pour vérifier comment se comporte une couche à un point précis, le Lefranc répond bien. Pour savoir quel débit une nappe fournira ou jusqu'où un pompage abaissera l'eau, il faut un essai de pompage.
Les usages : captage et rabattement
L'essai de pompage sort des bureaux d'études dès qu'un projet doit composer avec une nappe. Deux situations reviennent le plus souvent.
Dimensionner un captage d'eau
Avant de capter une nappe pour de l'eau potable, de l'irrigation ou un usage industriel, il faut savoir combien elle peut fournir sans s'épuiser. L'essai mesure le débit que le forage tient dans la durée et le rabattement qu'il provoque. Ces chiffres fixent la profondeur de la pompe et le débit d'exploitation à ne pas dépasser.
Organiser un rabattement de chantier
Quand une fouille, un parking enterré ou un sous-sol descend sous le niveau de l'eau, il faut assécher le terrain le temps des travaux. L'essai de pompage prévoit le débit à pomper pour maintenir la fouille au sec, et le rayon d'influence du rabattement. Cette zone d'influence alerte sur les bâtiments voisins, dont les fondations peuvent tasser si la nappe baisse trop autour d'eux.
Attention : un rabattement de nappe modifie l'eau sous les terrains voisins. Un abaissement durable peut entraîner des tassements sous les constructions proches. Le rayon d'influence mesuré par l'essai sert à repérer ces ouvrages avant le chantier et à adapter le dispositif, écran étanche ou pompage limité.
La réglementation loi sur l'eau
Forer un puits et pomper dans une nappe ne se font pas librement. Ces travaux touchent à la ressource en eau et tombent sous la loi sur l'eau, encadrée par le Code de l'environnement.
L'essai de pompage est nommé directement dans la nomenclature. La rubrique 1.1.1.0 de l'article R214-1 du Code de l'environnement soumet à déclaration tout sondage, forage ou essai de pompage non destiné à un usage domestique, réalisé pour rechercher ou prélever de l'eau souterraine. La déclaration se fait auprès du service chargé de la police de l'eau, le plus souvent en préfecture ou en direction départementale des territoires.
Au-delà de l'essai lui-même, un prélèvement permanent dans une nappe relève d'un régime de déclaration ou d'autorisation selon le volume pompé sur l'année. Le bureau d'études et le service de l'eau précisent la démarche au cas par cas, en fonction du débit, de l'usage et de la zone.
Le prix d'un essai de pompage
Il n'existe pas de tarif standard pour un essai de pompage. C'est une opération lourde, sensiblement plus chère qu'un essai ponctuel comme le Lefranc. Plusieurs postes pèsent sur la facture.
- Le forage du puits et des piézomètres : leur nombre et leur profondeur changent tout, surtout si la nappe est profonde.
- La durée du pompage : de 6 à 48 heures pour un essai courant, parfois plusieurs jours pour une exploitation à long terme.
- Le matériel mobilisé : pompe, débitmètre, sondes de niveau et de suivi, parfois enregistrement en continu.
- L'interprétation : le calage des courbes par les méthodes de Theis ou Jacob demande du temps d'ingénieur.
- Les démarches loi sur l'eau : la déclaration et la gestion du rejet de l'eau pompée s'ajoutent au devis.
Pour comparer des offres, demandez à chaque bureau d'études un détail des forages prévus, de la durée de pompage et des paramètres rendus dans le rapport. Deux devis aux prix proches peuvent couvrir des prestations bien différentes.
Documents publics à consulter
Des organismes publics et techniques décrivent la conduite et l'interprétation d'un essai de pompage. Ces documents montrent à quoi ressemble la démarche réelle, du puits jusqu'aux courbes de rabattement.
Le manuel du logiciel gratuit OUAIP, développé par le BRGM pour interpréter les pompages d'essai. Il détaille les deux types de tests, l'essai de puits par paliers et l'essai de nappe, et les solutions de calage des courbes, dont celle de Theis et la méthode de Jacob, avec des exemples chiffrés tirés de forages réels.
Ce que vous y trouverez : comment on passe d'un relevé de niveaux d'eau à la transmissivité et au coefficient d'emmagasinement.
Le guide de référence pour abaisser une nappe le temps d'un chantier, avec les techniques de pointes filtrantes et de puits de pompage, le suivi des débits et des niveaux, et la gestion des risques pour les ouvrages voisins. Il relie directement l'essai de pompage à la conception d'un rabattement.
Ce que vous y trouverez : comment les paramètres d'un essai servent à dimensionner un assèchement de fouille.
Un cas concret de valorisation d'essais de pompage sur un aquifère du Roussillon. Le rapport montre les courbes de rabattement, le diagnostic des écoulements et l'estimation des paramètres hydrodynamiques de la nappe à partir des mesures de terrain.
Ce que vous y trouverez : à quoi ressemble un rapport d'essai de pompage interprété sur une nappe réelle.
L'essai de pompage en bref
Les repères à garder en tête, rassemblés sur une vue.
| Critère | L'essai de pompage en pratique |
|---|---|
| Ce qu'il mesure | Le comportement de toute la nappe : transmissivité, emmagasinement, rayon d'influence |
| À quoi ça sert | Dimensionner un captage d'eau ou organiser un rabattement de chantier |
| Comment | Un puits pompe à débit constant, plusieurs piézomètres suivent le rabattement, de 6 à 48 heures |
| Interprétation | Méthodes de Theis et Jacob en régime transitoire, Dupuit en régime permanent |
| Cadre | Norme NF EN ISO 22282-4, déclaration au titre de la loi sur l'eau |
| Face au Lefranc | Lefranc mesure un point, le pompage mesure toute la nappe |
Avant de lancer un essai, quelques réflexes évitent les mauvaises surprises.
Avant de commander un essai de pompage
Questions fréquentes
Qu'est-ce qu'un essai de pompage
Comment se déroule un essai de pompage
Que mesure un essai de pompage
Combien de temps dure un essai de pompage
Quelle différence entre la méthode de Theis et celle de Jacob
Qu'est-ce que le rayon d'influence d'un pompage
À quoi sert un essai de pompage sur un chantier
Quelle différence entre un essai de pompage et un essai Lefranc
L'essai de pompage est-il soumis à déclaration
Combien de piézomètres faut-il pour un essai de pompage
Quel est le prix d'un essai de pompage
Quelle norme encadre l'essai de pompage
À retenir
- L'essai de pompage fait réagir toute une nappe et en donne le comportement à grande échelle.
- Il chiffre trois grandeurs : la transmissivité, le coefficient d'emmagasinement et le rayon d'influence.
- Un puits pompe à débit constant pendant 6 à 48 heures, plusieurs piézomètres suivent le rabattement puis la remontée.
- L'interprétation passe par les méthodes de Theis et Jacob en régime transitoire, Dupuit en régime permanent.
- Cadre : norme NF EN ISO 22282-4 et déclaration au titre de la loi sur l'eau, contrairement au Lefranc qui mesure un seul point.
