QCM : Hydrogéologie des eaux souterraines — 24 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle expression définit l’indice relatif de stress hydrique, ou RWSI ?

La différence entre le volume des ressources disponibles et la demande agricole totale
La somme des volumes d’eau domestique, industrielle et agricole consommés chaque année
Le volume absolu des ressources disponibles rapporté à la population desservie
Le rapport entre les demandes domestique, industrielle et agricole et le volume des ressources disponibles

Le rapport entre les demandes domestique, industrielle et agricole et le volume des ressources disponibles

Explication

Le RWSI compare la demande totale, comprenant les usages domestique, industriel et agricole, au volume des ressources disponibles. Il s’agit donc d’un rapport et non d’une mesure de volume absolu des ressources.

2. Quels objectifs liés à l’eau et à l’assainissement sont associés aux objectifs du Millénaire mentionnés ?

Garantir avant 2015 l’accès à l’eau potable à l’ensemble des habitants des bidonvilles
Réduire de moitié avant 2015 la proportion de personnes privées d’eau potable et d’assainissement sûrs
Réduire avant 2020 la population urbaine bénéficiant d’un assainissement sûr
Doubler avant 2015 les volumes d’eau industriels disponibles dans les pays en développement

Réduire de moitié avant 2015 la proportion de personnes privées d’eau potable et d’assainissement sûrs

Explication

L’objectif mentionné prévoit de réduire de moitié avant 2015 la proportion de personnes privées d’eau potable et d’assainissement sûrs. Les autres propositions modifient soit l’échéance, soit l’ampleur, soit la nature de l’engagement.

3. Comment les concentrations de trichloroéthylène mesurées dans les puits G et H se comparent-elles à la limite maximale de l’EPA américaine ?

Elles l’atteignent, avec 1 microgramme par litre dans G et 1 dans H
Elles la respectent, avec 0,267 microgramme par litre dans G et 0,118 dans H
Elles la dépassent, avec 267 microgrammes par litre dans G et 118 dans H
Elles lui sont inférieures, avec 0,267 microgramme par litre dans G et 1,18 dans H

Elles la dépassent, avec 267 microgrammes par litre dans G et 118 dans H

Explication

La limite de l’EPA est de 1 microgramme par litre, tandis que les puits G et H présentent respectivement 267 et 118 microgrammes par litre. Ces deux concentrations sont donc très supérieures au seuil réglementaire.

4. Quelle utilisation caractérise notamment le trichloroéthylène ?

La dilution de peintures et de vernis dans les ateliers industriels
La désinfection de l’eau potable et le traitement des réseaux urbains
La fabrication de matériaux isolants et de revêtements anticorrosion
Le dégraissage de pièces métalliques et l’extraction de produits organiques

Le dégraissage de pièces métalliques et l’extraction de produits organiques

Explication

Le trichloroéthylène est notamment employé pour dégraisser des pièces métalliques et extraire des produits organiques. La dilution de peintures et de vernis renvoie plutôt à l’usage associé au tétrachloroéthylène.

5. Quelles caractéristiques correspondent au tétrachloroéthylène ?

C’est un solvant sans toxicité rénale, dont la limite de rejet est fixée à 1 microgramme par litre
C’est un composé absorbé par ingestion, mais non absorbé par inhalation ou par contact cutané
C’est un solvant toxique pour le système nerveux et le rein, dont la limite de rejet est de 10 microgrammes par litre
C’est un produit principalement anesthésiant, dont la limite de rejet atteint 100 microgrammes par litre

C’est un solvant toxique pour le système nerveux et le rein, dont la limite de rejet est de 10 microgrammes par litre

Explication

Le tétrachloroéthylène est toxique pour le système nerveux et le rein, peut être absorbé par plusieurs voies et possède une limite de rejet de 10 microgrammes par litre. Les autres propositions confondent sa toxicité, ses voies d’absorption ou sa valeur réglementaire.

6. Quelle part de l’eau recensée se trouve dans les océans ?

8 millions de kilomètres cubes, soit 0,61 % de l’eau recensée
4 millions de kilomètres cubes, soit 0,30 % de l’eau recensée
0,0001 % de l’eau recensée, principalement dans les rivières
1 320 millions de kilomètres cubes, soit 97,20 % de l’eau recensée

1 320 millions de kilomètres cubes, soit 97,20 % de l’eau recensée

Explication

Les océans contiennent 1 320 millions de kilomètres cubes d’eau, ce qui représente 97,20 % de l’eau des réservoirs recensés. Les eaux souterraines et les rivières constituent des fractions bien plus faibles.

7. Comment les eaux souterraines recensées se répartissent-elles selon la profondeur ?

4 millions de kilomètres cubes se trouvent à moins de 800 mètres et 4 millions entre 800 et 4 000 mètres
2 millions de kilomètres cubes se trouvent à moins de 800 mètres et 6 millions entre 800 et 4 000 mètres
6 millions de kilomètres cubes se trouvent à moins de 800 mètres et 2 millions entre 800 et 4 000 mètres
8 millions de kilomètres cubes se trouvent à moins de 800 mètres, sans réserve plus profonde recensée

4 millions de kilomètres cubes se trouvent à moins de 800 mètres et 4 millions entre 800 et 4 000 mètres

Explication

Les 8 millions de kilomètres cubes d’eaux souterraines sont répartis en deux volumes égaux : 4 millions à moins de 800 mètres et 4 millions entre 800 et 4 000 mètres. Cette répartition montre que la réserve souterraine est distinguée selon la profondeur.

8. Quelle affirmation décrit le rôle des eaux souterraines dans les ressources d’eau douce et l’approvisionnement humain ?

Elles représentent 0,61 % des ressources d’eau douce hors glaciers et approvisionnent 150 millions d’urbains
Elles représentent 97,20 % des ressources d’eau douce, principalement stockées dans les océans
Elles représentent 8 % des ressources d’eau douce hors glaciers et approvisionnent 4 000 millions d’urbains
Elles représentent 97 % des ressources d’eau douce hors glaciers et approvisionnent 1 500 millions d’urbains

Elles représentent 97 % des ressources d’eau douce hors glaciers et approvisionnent 1 500 millions d’urbains

Explication

Les eaux souterraines constituent 97 % des ressources d’eau douce hors glaciers et approvisionnent 1 500 millions d’habitants en zone urbaine. La valeur de 0,61 % concerne leur part de l’eau totale recensée, et non leur part des ressources d’eau douce hors glaciers.

9. Comment définit-on la porosité d’un matériau aquifère ?

Comme la capacité du matériau à transmettre l’eau
Comme le rapport du volume total au volume des vides
Comme le rapport du volume d’eau drainée au volume total
Comme le rapport du volume des vides au volume total

Comme le rapport du volume des vides au volume total

Explication

La porosité quantifie la part du volume occupée par les vides, selon n=VVVTn = \frac{V_V}{V_T}. La capacité à transmettre l’eau relève plutôt de la conductivité hydraulique.

10. Dans une roche fracturée, quelle origine de la porosité est principalement en jeu ?

Une porosité secondaire produite par la compaction des grains
Une porosité primaire créée par l’écoulement actuel de l’eau
Une porosité primaire issue des pores formés lors de la constitution
Une porosité secondaire liée aux fractures et à l’altération

Une porosité secondaire liée aux fractures et à l’altération

Explication

La porosité secondaire se développe notamment par fracturation, fissuration ou altération de la roche. La porosité primaire correspond aux pores présents lors de la formation initiale du matériau.

11. Quelle plage de porosité totale caractérise généralement les argiles ?

De 25 à 40 %
De 40 à 70 %
De 25 à 50 %
De 2 à 21 %

De 40 à 70 %

Explication

La porosité totale des argiles se situe généralement entre 40 et 70 %. Les sables présentent plutôt une plage de 25 à 50 %, tandis que les graviers se situent entre 25 et 40 %.

12. Un aquifère possède une porosité efficace de 0,30 et une rétention spécifique de 0,08. Quel est son rendement spécifique ?

Sy=0,08S_y = 0,08
Sy=0,30S_y = 0,30
Sy=0,38S_y = 0,38
Sy=0,22S_y = 0,22

$$S_y = 0,22$$

Explication

La relation n=Sy+Srn = S_y + S_r donne Sy=0,30−0,08=0,22S_y = 0,30 - 0,08 = 0,22. La rétention spécifique représente l’eau retenue, et non l’eau libérée par drainage.

13. Quel rendement spécifique moyen est associé au sable fin ?

Environ 25 %
Environ 21 %
Environ 27 %
Environ 2 %

Environ 21 %

Explication

Le rendement spécifique moyen du sable fin est d’environ 21 %. La valeur de 2 % correspond à l’argile, qui libère peu d’eau malgré sa porosité totale parfois élevée.

14. Selon la loi de Darcy, comment s’exprime le débit à travers un milieu poreux ?

Q=−KA∂h∂lQ = -KA\frac{\partial h}{\partial l}
Q=−Kb∂h∂lQ = -Kb\frac{\partial h}{\partial l}
Q=K+A−∂h∂lQ = K + A - \frac{\partial h}{\partial l}
Q=KInQ = \frac{KI}{n}

$$Q = -KA\frac{\partial h}{\partial l}$$

Explication

La loi de Darcy relie le débit à la conductivité hydraulique, à la section et au gradient de charge par Q=−KA∂h∂lQ = -KA\frac{\partial h}{\partial l}. L’expression KIn\frac{KI}{n} décrit la vitesse réelle d’écoulement, et non le débit.

15. Un milieu poreux a une conductivité hydraulique de 2×10−4 m.s−12 \times 10^{-4}\ \text{m.s}^{-1}, une porosité de 0,250,25 et un gradient hydraulique de 0,050,05. Quelle est la vitesse réelle d’écoulement ?

1×10−5 m.s−11 \times 10^{-5}\ \text{m.s}^{-1}
2,5×10−4 m.s−12,5 \times 10^{-4}\ \text{m.s}^{-1}
4×10−5 m.s−14 \times 10^{-5}\ \text{m.s}^{-1}
1×10−3 m.s−11 \times 10^{-3}\ \text{m.s}^{-1}

$$4 \times 10^{-5}\ \text{m.s}^{-1}$$

Explication

La relation v=KInv = \frac{KI}{n} donne v=2×10−4×0,050,25=4×10−5 m.s−1v = \frac{2 \times 10^{-4} \times 0,05}{0,25} = 4 \times 10^{-5}\ \text{m.s}^{-1}. La conductivité seule ne fournit pas la vitesse réelle, car celle-ci dépend aussi du gradient et de la porosité.

16. Quelle comparaison de conductivité hydraulique est correcte entre les graviers grossiers et les argiles ?

Les graviers grossiers sont bien plus conducteurs que les argiles
Les deux matériaux ont des conductivités du même ordre
Les argiles sont bien plus conductrices que les graviers grossiers
Les graviers grossiers sont moins conducteurs que les argiles

Les graviers grossiers sont bien plus conducteurs que les argiles

Explication

La conductivité hydraulique des graviers grossiers varie approximativement de 10−110^{-1} à 10−2 m.s−110^{-2}\ \text{m.s}^{-1}, contre 10−910^{-9} à 10−13 m.s−110^{-13}\ \text{m.s}^{-1} pour les argiles. Les graviers sont donc beaucoup plus perméables.

17. Dans quelles conditions la loi de Darcy est-elle applicable ?

Dans un écoulement turbulent dont le gradient varie rapidement
Dans un milieu poreux homogène soumis à un écoulement laminaire
Dans un écoulement transitoire traversant une fracture isolée
Dans un milieu poreux hétérogène soumis à un écoulement turbulent

Dans un milieu poreux homogène soumis à un écoulement laminaire

Explication

La loi de Darcy s’applique à un milieu poreux homogène lorsque l’écoulement est laminaire. Les écoulements turbulents ou transitoires ne respectent pas les conditions d’application indiquées.

18. Quelle expression représente correctement la charge hydraulique totale en un point donné ?

h=z+Pρgh = z + \frac{P}{\rho g}
h=z−Pρgh = z - \frac{P}{\rho g}
h=P+ρgzh = P + \rho g z
h=Pzρgh = \frac{P}{z\rho g}

$$h = z + \frac{P}{\rho g}$$

Explication

La charge totale additionne la charge d’altitude zz et la charge de pression hp=Pρgh_p = \frac{P}{\rho g}. La considérer comme une simple charge de pression néglige la contribution de l’altitude.

19. Entre deux points d’un aquifère, dans quelle direction les eaux souterraines s’écoulent-elles ?

Du point d’altitude la plus élevée vers celui de pression la plus faible
De la charge hydraulique totale la plus élevée vers la plus faible
Du point de pression la plus faible vers le point d’altitude la plus élevée
De la charge hydraulique totale la plus faible vers la plus élevée

De la charge hydraulique totale la plus élevée vers la plus faible

Explication

L’écoulement souterrain se fait selon un gradient de charge hydraulique décroissant, donc de la charge totale élevée vers la charge totale faible. Une pression faible ne suffit pas à déterminer le sens si l’altitude intervient aussi dans la charge totale.

20. Comment définit-on la surface piézométrique d’un aquifère ?

La cote du substratum imperméable sous la formation aquifère
L’altitude de la charge hydraulique totale en chaque point
La profondeur moyenne de la nappe sous la surface du sol
La limite supérieure de la zone saturée dans chaque aquifère

L’altitude de la charge hydraulique totale en chaque point

Explication

La surface piézométrique correspond à l’altitude de la charge hydraulique totale en chaque point de l’aquifère. Dans une nappe captive, elle est théorique et s’observe par des piézomètres, plutôt que de coïncider directement avec une limite libre.

21. Quelle caractéristique distingue un aquifère captif d’un aquifère libre ?

Il est recouvert par une formation imperméable ou peu perméable
Il présente une nappe phréatique libre exposée à la pression atmosphérique
Il possède une surface supérieure directement liée à la zone non saturée
Il se trouve nécessairement dans une roche fracturée à forte perméabilité

Il est recouvert par une formation imperméable ou peu perméable

Explication

Un aquifère captif est recouvert par une formation imperméable ou peu perméable. La relation directe avec la zone non saturée et la surface phréatique libre caractérisent plutôt un aquifère libre.

22. Quelle description correspond à un aquifère libre ?

Il est constitué d’un réseau de fractures traité comme des conduits séparés
Il est enfermé entre deux formations peu perméables et sous pression
Il reçoit des sédiments déposés par les rivières dans sa zone saturée
Il possède une surface supérieure libre appelée nappe phréatique

Il possède une surface supérieure libre appelée nappe phréatique

Explication

Un aquifère libre possède une surface supérieure libre appelée nappe phréatique et peut être associé à des écoulements locaux, intermédiaires ou régionaux. Un aquifère enfermé entre des formations peu perméables est plutôt captif.

23. Un bassin reçoit 900 unités d’eau et en évacue 700 pendant une période donnée. Quelle variation du stockage faut-il calculer ?

ΔS=+200\Delta S = +200
ΔS=−200\Delta S = -200
ΔS=+1 600\Delta S = +1\,600
ΔS=−1 600\Delta S = -1\,600

$$\Delta S = +200$$

Explication

Le bilan hydrologique donne ΔS=entreˊes−sorties=900−700=+200\Delta S = \text{entrées} - \text{sorties} = 900 - 700 = +200. Les entrées dépassant les sorties, le stockage augmente plutôt qu’il ne diminue.

24. Que se passe-t-il lorsque les sorties d’un système hydrologique dépassent ses entrées ?

Le stockage diminue et ΔS<0\Delta S < 0
Le stockage double tandis que ΔS=1\Delta S = 1
Le stockage augmente et ΔS>0\Delta S > 0
Le stockage reste stable et ΔS=0\Delta S = 0

Le stockage diminue et $$\Delta S < 0$$

Explication

Lorsque les sorties sont supérieures aux entrées, la différence entrées moins sorties est négative, donc ΔS<0\Delta S < 0 et le stockage diminue. Un stockage constant correspond à des entrées égales aux sorties.

Révisez avec les flashcards

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Quelle formule définit l'indice relatif de stress hydrique (RWSI) ?

RWSI=demande domestique+demande industrielle+demande agricolevolume des ressources disponiblesRWSI = \frac{\text{demande domestique} + \text{demande industrielle} + \text{demande agricole}}{\text{volume des ressources disponibles}}

Quelle valeur de RWSI correspond à un cas de stress hydrique relatif ?

Une valeur de 0,4 de RWSI.

Quels objectifs du Millénaire visent l'intégration du développement durable ?

L'intégration du développement durable dans les politiques nationales.

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