La majeure partie de l'eau du monde est de l'eau salée contenue principalement dans les océans qui recouvrent la terre. Seulement environ 2,5 pour cent de l'eau mondiale totale est de l'eau douce. L'eau douce se trouve dans les glaciers et les calottes glaciaires et environ 30 pour cent sont des eaux souterraines, qui comprennent des lacs et des rivières. Les eaux souterraines se trouvent presque partout où se trouvent les terres, des marécages aux terrains rocheux. Lorsque les eaux souterraines remplissent tous les pores du sol ou de la roche, le sol est dit « saturé ». La nappe phréatique est la limite entre les sols saturés et non saturés et est influencé par la pluie, la neige, l'irrigation, les sécheresses et les puits actifs dans le surface. La plupart de l'eau douce à usage humain provient des eaux souterraines.
Caractéristiques de la nappe phréatique
L'humidité du sol sous la surface du sol se produit dans deux zones: la zone non saturée et la zone saturée. Les espaces, ou pores, entre les grains de sable, de terre ou de roches ne sont que partiellement ou pas du tout remplis avec de l'eau dans la zone non saturée, tandis que les espaces sont complètement remplis d'eau dans la zone saturée zone. La nappe phréatique délimite la frontière entre ces deux couches. Une fine couche juste au-dessus de la nappe phréatique est appelée « frange capillaire ». La frange capillaire est de quelques centimètres (environ 1 pouce) à 60 centimètres (environ 2 pieds) d'épaisseur, et est créé par l'eau extraite de la zone saturée par action capillaire. La profondeur de la nappe phréatique varie en fonction de la composition du terrain, de zéro dans les zones marécageuses à plus de 25 mètres (300 pieds) de profondeur. Certaines nappes phréatiques croisent des lacs et des rivières et sont modifiées par eux. Les nappes phréatiques ne sont ni plates ni horizontales: elles suivent souvent la conformation du terrain et sont généralement légèrement inclinées, provoquant l'écoulement des eaux souterraines.
Flux d'eaux souterraines
Les précipitations, comme la pluie, pénètrent dans les ruisseaux et les lacs et s'infiltrent dans le sol. Aspirée vers le bas par gravité, l'eau commence à remplir les espaces vides ou partiellement vides dans le sol ou entre les particules de roche. Lorsque l'eau d'infiltration atteint la nappe phréatique et la zone saturée, elle commence à se déplacer horizontalement avec la nappe phréatique. Les eaux souterraines de la zone saturée s'écoulent des altitudes les plus élevées vers les plus basses. Contrairement à l'écoulement de l'eau dans les ruisseaux et les rivières, les eaux souterraines se déplacent très lentement. Le mouvement dans un sol sablonneux ou graveleux peut être de quelques millimètres par jour, et dans l'argile, le mouvement peut être encore plus lent.
Facteurs affectant la vitesse des eaux souterraines
Les principaux facteurs affectant la vitesse des écoulements souterrains sont la porosité, le nombre d'espaces ouverts disponibles dans le sol ou la roche; la perméabilité, l'interconnectivité des pores; et le gradient hydraulique, la pente de la nappe phréatique. La vitesse de l'eau souterraine augmente avec l'augmentation de la perméabilité et du gradient hydraulique. Le sable, le gravier, le grès et certains types de roche cristalline permettent aux eaux souterraines de s'écouler facilement, tandis que les sédiments à grains fins, tels que le schiste et le limon, empêchent le mouvement facile des eaux souterraines.
Aquifères souterrains
Les aquifères sont des réservoirs souterrains qui contiennent des eaux souterraines abondantes dans des pores ou des espaces. La majeure partie de l'eau potable douce du monde est prélevée dans les aquifères. Certains aquifères sont créés par des couches constituées de sol ou de substrat rocheux riche en argile. La fonte de la neige ou de la pluie crée une zone saturée au-dessus de la couche de confinement, car l'eau ne peut pas s'infiltrer au-delà de la couche de confinement. Le débit des aquifères dépend à la fois de la gravité et de la pression créée par l'élévation du terrain. Les aquifères confinés retiennent les eaux souterraines sous pression, tandis que les aquifères libres ne sont pas pressurisés et le niveau d'eau ne dépassera pas la nappe phréatique lorsqu'il est crevé.
