La majeure partie de l'eau de la planète est constituée d'eau de mer contenue principalement dans les océans qui recouvrent la terre. Seulement environ 2,5% de l'eau mondiale totale est de l'eau douce. On trouve de l'eau douce dans les glaciers et les calottes glaciaires et environ 30% d'entre eux sont des eaux souterraines, y compris des lacs et des rivières. Les eaux souterraines se rencontrent presque partout dans 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 le sol saturé et le sol non saturé et est influencée par la pluie, la neige, l'irrigation, les sécheresses et les puits actifs dans la région. La plupart des eaux douces à usage humain proviennent des eaux souterraines.
Caractéristiques des nappes phréatiques
L'humidité des sols sous la surface des terres se trouve dans deux zones: la zone insaturée et la zone saturée. Les espaces, ou pores, entre grains de sable, sol ou roches ne sont que partiellement ou pas du tout remplis d'eau dans la zone non saturée, tandis que les espaces sont complètement remplis d'eau dans la zone saturée. La nappe phréatique délimite la frontière entre ces deux couches. Une couche mince 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 créée par l'eau tirée de la zone saturée par capillarité. 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 d'eau se croisent avec des lacs et des rivières et sont modifiées par celles-ci. Les nappes phréatiques ne sont ni plates ni horizontales: elles suivent souvent la conformation des terres et sont généralement légèrement inclinées, ce qui entraîne l'écoulement des eaux souterraines.
Les eaux souterraines
Les précipitations, comme la pluie, pénètrent dans les cours d'eau. lacs et percolats dans le sol. Dessiné par la gravité, l'eau commence à remplir les espaces vides ou partiellement vides dans le sol ou entre les particules de roche. Lorsque l'eau infiltrante atteint la nappe phréatique et la zone saturée, elle commence à se déplacer horizontalement avec les eaux souterraines. Les eaux souterraines dans la zone saturée s'écoulent des altitudes les plus élevées aux plus basses. Contrairement au débit d'eau dans les cours d'eau et les rivières, les eaux souterraines se déplacent très lentement. Les mouvements dans les sols sableux ou graveleux peuvent être de quelques millimètres par jour, et dans l'argile, le mouvement peut être encore plus lent.
Les facteurs affectant la vitesse des eaux souterraines sont les suivants: le nombre d'espaces ouverts disponibles dans le sol ou la roche; la perméabilité, l'interconnectivité des pores; et 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 roches cristallines permettent à l'eau souterraine de s'écouler facilement, tandis que les sédiments à grains fins, tels que le schiste et le limon, empêchent le mouvement des eaux souterraines.
Aquifères souterrains sont des réservoirs souterrains qui contiennent des eaux souterraines abondantes dans les pores ou les espaces. La majeure partie de l'eau potable fraîche du monde est retirée des aquifères. Certains aquifères sont créés par des couches composées 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 est empêchée de s'infiltrer au-delà de la couche de confinement. L'écoulement des aquifères dépend à la fois de la gravité et de la pression créée par l'élévation de la terre. Les aquifères confinés retiennent l'eau souterraine sous pression, tandis que les aquifères non confinés ne sont pas sous pression et que le niveau d'eau ne s'élève pas au-dessus de la nappe phréatique lorsqu'il est perforé.
