b) Les eaux souterraines
Les eaux superficielles sont alimentées en permanence par les nappes souterraines, particulièrement importantes dans le bassin de la Somme.
(1) Les nappes phréatiques
Les nappes sont des roches gorgées d'eau. Elles n'existent que par défaut : c'est parce que la plupart des roches présentent des vides que l'eau peut s'y accumuler. Toutefois, à l'échelle d'une formation géologique, les quantités deviennent vite considérables. En outre, ces vides communiquent fréquemment entre eux, ce qui permet à l'eau de se déplacer.
Selon les informations communiquées à la commission d'enquête par M. Thierry Pointet, ingénieur au Bureau des recherches géologiques et minières (BRGM), la circulation de l'eau dans des roches s'apprécie à partir de deux grandeurs physiques : la porosité et la perméabilité. La première désigne le pourcentage de vides présents dans la roche. La seconde caractérise l'aptitude de ces vides à laisser circuler l'eau. Elle dépend de leur forme, de leur dimension, mais aussi de la viscosité et de la température de l'eau.
A titre d'exemple, un sable est à la fois poreux et perméable. Il contient environ 20 % de vides et l'eau y circule aisément. Il est dit aquifère. Tout aussi poreuse, car elle contient autant de vides que le sable, une argile est quant à elle imperméable. Ses vides sont de dimensions si petites que l'eau, en raison de sa viscosité et de ses propriétés électriques à toute petite échelle, éprouve les plus grandes difficultés à se déplacer.
A proximité de la surface, l'apparition d'une nappe est soumise à deux conditions : d'une part un apport en eau, généralement de pluie, d'autre part l'action de la gravité terrestre qui provoque l'infiltration de cette eau dans le sol. Elle commence son parcours suivant la verticale, en n'occupant qu'une partie des vides disponibles ; c'est ce que l'on appelle la « zone non saturée ». En migrant dans le sol, l'eau va ensuite rencontrer des niveaux de perméabilité différents. Certains, résistant à son écoulement, l'obligent à s'accumuler et à occuper tout le volume disponible. En saturant les vides, l'eau va ainsi former une nappe et rendre aquifère le niveau géologique concerné.
La transition entre milieux non saturé et saturé s'appelle la surface libre de la nappe. C'est une surface au sens géométrique du terme. Sa forme et sa pente sont étroitement liées aux directions et au sens d'écoulement de l'eau dans la nappe. L'écoulement en nappe est généralement à dominante horizontale.
Selon qu'elles sont libres ou captives, les nappes ne sont pas situées à la même profondeur. Les premières communiquent avec la surface du sol et en reçoivent directement leur alimentation ou « recharge ». Les secondes sont des structures aquifères, saturées d'eau sur toute leur épaisseur et enserrées entre deux niveaux imperméables.
(2) Le sous-sol de la Somme
Le bassin versant de la Somme est entièrement situé dans la craie, formation qui atteint 200 mètres d'épaisseur et repose sur un support argilo-marneux.
La craie se caractérise par une forte porosité, qui lui permet de stocker une grande quantité d'eau, et une certaine perméabilité, qui facilite les échanges entre roches.
En surface, les terrains crayeux sont propices à l'infiltration des eaux de pluie, principalement à l'automne et en hiver lorsque la végétation est plus rare et l'évaporation plus faible.
L'acidité des eaux de pluie altère la craie et donne naissance à un matériau meuble susceptible de fluer lorsqu'il est saturé d'eau et d'affecter les constructions.
Dès lors, les eaux souterraines qui constituent la nappe phréatique sont abondantes et leur circulation aisée. Cependant, l'écoulement est infiniment plus lent que dans le lit des cours d'eau superficielle car il est freiné par la roche. Les variations du niveau des nappes à la hausse ou à la baisse se caractérisent par une forte inertie.
Enfin, comme dans la plupart des vallées humides, la profondeur de la nappe est très faible dans la Somme. En cas d'afflux d'eau important, le sous-sol ne dispose que d'une faible capacité d'absorption.
(3) Un flux continu
Les échanges entre les nappes et les cours d'eau sont constants. Dans la plupart des cas, c'est en effet dans les zones basses de la topographie, les fonds de vallée et le littoral, que les nappes trouvent leur exutoire. En l'absence de pluies, ce processus naturel de vidange est d'ailleurs seul à assurer les débits d'étiage 13 ( * ) des cours d'eau. Parfois, l'agencement des niveaux géologiques et des reliefs qui les recoupent amène une nappe à déborder au flanc d'une vallée et à donner naissance à des sources.
Dans le bassin de la Somme, des échanges invisibles entre la nappe de la craie et les eaux de surface se produisent ainsi toute l'année dans le lit des rivières et des étangs.
Selon le BRGM, 80 % du débit moyen des cours d'eau de la vallée est assuré par la contribution des eaux souterraines, et 20 % par le ruissellement hivernal.
De leur zone de recharge à leur exutoire, les nappes constituent une composante majeure du cycle de l'eau. On compte 6.500 nappes aquifères distinctes en France dont la ressource en eau est estimée à 2.000 milliards de mètres cubes.
* 13 L'étiage est le niveau des basses eaux.