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Le puits

Démystifier l’eau souterraine

La présente brochure s’adresse aux citoyennes et aux citoyens qui ne sont pas reliés à un réseau municipal ou privé de distribution d’eau potable et qui s’interrogent sur le type de captage qui leur permettrait de combler leurs besoins en eau potable.


D’où provient l’eau souterraine?

Grâce à la recharge des réserves souterraines par l’infiltration des précipitations (pluie, neige) dans le sol, l'eau qui y est emmagasinée constitue une ressource naturelle renouvelable et contribue au cycle global de l'eau (cycle hydrologique) à l'échelle de la planète (figure 1). L’eau souterraine n’est pas statique. En vertu du principe des vases communicants, elle traverse, du haut vers le bas, les sols perméables non consolidés (sable, gravier) ou le réseau de fractures du sol consolidé (socle rocheux) pour atteindre un point de résurgence caractérisé par une source ou un cours d’eau de surface. Contrairement à l’eau de surface, l’eau souterraine n’est pas canalisée comme un ruisseau ou une rivière, mais elle circule en profondeur dans les unités géologiques consolidées et non consolidées qui couvrent tout l’espace souterrain. Une fois que l’eau provenant des précipitations s’infiltre dans le sol, elle percole verticalement jusqu’à la zone de saturation (nappe phréatique) et circule alors vers la zone de résurgence naturelle localisée en aval. Cette séquence peut s’étendre sur des dizaines de kilomètres et c’est le long de ce parcours à travers les différentes formations géologiques, appelées formations aquifères, qu’elle peut être interceptée par des ouvrages de captage qui permettent d’obtenir l’eau nécessaire aux besoins à combler. Par opposition aux formations aquifères, les matériaux de sable fin et d’argile de même que les unités rocheuses très peu fracturées constituent une nappe médiocre ou une formation aquiclude, c’est-à-dire une formation dont le potentiel aquifère pour fins d’alimentation en eau potable est faible.

Figure 1 Le cycle naturel de l’eau

Figure 1 Le cycle naturel de l’eau

Bien que l’eau souterraine circule sous le niveau du sol, il peut arriver, à certains endroits, qu’un puits coule naturellement. Cette situation se produit lorsque la pression de l’eau souterraine dans une formation aquifère profonde est supérieure à la pression atmosphérique. Un puits creusé dans ces circonstances pourrait donc être caractérisé par des conditions artésiennes et jaillir naturellement en surface.

De façon générale, l'eau souterraine est omniprésente sur le territoire québécois. Toutefois, en raison de la nature, de la répartition géographique et des propriétés hydrauliques des formations géologiques dans lesquelles elle circule, son accessibilité et son utilisation à des fins de consommation et d'exploitation sont très variables. Il est à noter cependant qu’au Québec les possibilités d’obtenir un puits « sec », c’est-à-dire où l’eau souterraine est totalement absente après forage, sont extrêmement rares.

Il est possible cependant d’espérer augmenter la capacité d’un puits en procédant à des travaux mécaniques dans le puits lui-même, soit par dynamitage ou par fracturation hydraulique. Le but premier de ces travaux est de créer un lien hydraulique entre le puits et les fractures avoisinantes qui n’ont pas été recoupées lors du forage. En raison des difficultés que le dynamitage représente, notamment sur le plan de la sécurité, ainsi que des risques de contamination qui y sont associés, cette méthode est de plus en plus délaissée au profit de la fracturation hydraulique. Cette méthode, moins violente, nécessite un équipement spécialisé permettant l’injection d’eau sous pression à différentes profondeurs dans le puits et recoupant les fractures avoisinantes de façon à obtenir le volume d’eau souterraine recherché.

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Statistiques sur les eaux souterraines

Figure 2 Profondeur moyenne des puits par région administrative
Cliquez pour agrandir - Figure 2 - Profondeur moyenne des puits par région administrative

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Les réserves mondiales d’eau souterraine sont dix fois plus importantes que les réserves d’eau de surface. En raison de son abondance, de sa qualité et de sa proximité avec le lieu de consommation, l'eau souterraine constitue la source d'approvisionnement en eau de consommation la plus abordable. Ainsi, pour près de 21 % de la population du Québec, elle constitue la source privilégiée d'alimentation en eau potable. Près de la moitié de cette population, répartie sur 90 % du territoire habité de la province, est alimentée par des ouvrages de captage individuels alors que l'autre moitié est desservie par des réseaux de distribution publics ou privés. En dehors des centres urbains, cette ressource est de loin la plus sollicitée pour répondre aux besoins en eau des citoyennes et des citoyens.

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Les besoins en eau

Selon le Guide de conception des installations de production d’eau potable, produit par le ministère de l’Environnement du Québec et diffusé sur le site Internet du Ministère, la consommation résidentielle associée aux usages habituels comme les besoins naturels (toilettes), l’hygiène corporelle (douches), la préparation des repas, la vaisselle (lave-vaisselle) et la lessive est évaluée à 250 litres d’eau par jour par personne. Ainsi, une famille de quatre personnes devra s’assurer que le nouvel ouvrage de captage sera en mesure de fournir un débit de 1000 litres par jour (utilisation maximale). Il est également important de tenir compte des périodes de pointe qui surviennent habituellement le matin et le soir et qui durent environ une heure chacune.

Six éléments doivent être considérés dans l’évaluation de la capacité d’un puits à alimenter convenablement une résidence :

  • le nombre de chambres dans la résidence;

  • le nombre de salles de bain;

  • le débit du puits (évalué lors du forage);

  • la durée de la période de pointe (période de temps où l’utilisation de l’eau est maximale, généralement deux périodes de pointe par jour);

  • le volume d’eau emmagasiné dans le puits (volume d’eau compris entre le niveau statique et le niveau de pompage; pour un tubage de 150 mm de diamètre, le volume d’eau emmagasiné équivaut à environ 19 litres par mètre de tubage alors que pour un tubage de 200 mm de diamètre ce volume correspond à 32 litres par mètre de tubage);

  • le volume d’eau utilisé en période de pointe.

En utilisant les deux formules suivantes, qui prennent en considération ces éléments, il est alors possible de déterminer les besoins en eau d’une résidence :

 

Volume d’eau utilisé en période de pointe

=

250 litres x nombre de chambres

Durée de la période de pointe

=


250 litres x nombre de chambres
11 litres/minute x nombre de
salles de bain

Ces formules sont basées sur les hypothèses suivantes :

  • la consommation moyenne par personne est de l’ordre de 250 litres par jour;

  • les besoins sont concentrés le plus souvent dans deux périodes de pointe quotidiennes;

  • l’eau coule des robinets au taux de 11 litres par minute;

  • les salles de bain sont habituellement utilisées par une seule personne à la fois;

  • il y a deux personnes par chambre.

À titre d’exemple, quels seraient les besoins en eau d’une résidence ayant 3 chambres et 2 salles de bain?

 

Volume d’eau utilisé en période de pointe

= 250 litres x 3 = 750 litres


Durée de la période de pointe


=

250 litres x 3
11 litres/minute x 2

=

34 minutes

Ces calculs indiquent que le système de distribution d’eau doit être en mesure de fournir 750 litres en 34 minutes pour répondre adéquatement aux besoins en eau durant la période de pointe. Si la capacité du puits alimentant cette résidence est de 15 litres par minute et que le volume d’eau emmagasinée dans ce dernier est de 375 litres, est-ce que ce système peut répondre adéquatement aux besoins? 

  1. Débit du puits : 15 litres par minute x 34 min = 510 litres

  2. Volume d’eau emmagasinée dans le puits : 375 litres

1. + 2. = 885 litres

Ce puits serait donc en mesure de répondre adéquatement aux besoins et la capacité minimale de la pompe qui sera utilisée devra être de 22 litres par minute, soit :

 

750 litres (volume en période de pointe)
34 minutes (durée de la période de pointe)

=

22 litres/minute

Ces formules permettent d’obtenir un ordre de grandeur des besoins en eau associés à une résidence non raccordée à un réseau d’aqueduc.

L’utilisation de l’eau souterraine à des fins géothermiques (chauffage/climatisation ) est de plus en plus populaire. Dans le cas où l’ouvrage de captage est utilisé à ces fins, il faudra s’assurer qu’il soit en mesure de fournir un débit constant compris entre 25 et 55 litres par minute et que l’eau souterraine soit retournée dans la formation aquifère d’où elle provient.

Si, en plus des besoins domestiques, l’ouvrage de captage est destiné à des fins agricoles (eau pour le bétail, nettoyage d’équipement laitier, irrigation des champs), il est très important de prendre en considération ces besoins additionnels.

Il faut préciser également qu’un bon nombre de créanciers hypothécaires imposent des exigences quant à la capacité et à la qualité de l’eau de l’ouvrage de captage qui alimentera une résidence pour laquelle une hypothèque est demandée. C’est notamment le cas de la Société canadienne d’hypothèque et de logement, qui exige que l’ouvrage de captage visé soit en mesure de produire 18 litres par minute pendant une heure. Dans les cas où l’ouvrage ne répond pas à cette exigence, un réservoir tampon doit être installé afin de subvenir adéquatement aux besoins requis. En ce qui concerne les autres prêteurs hypothécaires (banques, coopératives de crédit, caisses populaires, sociétés de fiducie, compagnies d’assurance, etc.) une analyse microbiologique est exigée avant l’émission du prêt.

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