Rédigé par Eric Azulay — Ingénieur sites et sols pollués, gérant SARL G.M.E.P · Publié le 3 juillet 2026
Principe du rabattement de nappe
Le rabattement désigne l'abaissement du niveau piézométrique d'une nappe souterraine provoqué par un pompage. Il se calcule comme la différence entre le niveau piézométrique initial (avant pompage) et le niveau observé à une distance donnée du point de pompage, à un instant donné. Le calcul du rabattement est central pour deux types d'usages : le dimensionnement des ouvrages de pompage (puits d'exhaure de chantier, pompage de réhabilitation de site pollué, alimentation en eau) et l'évaluation des impacts sur les usages voisins de la nappe (autres captages, zones humides, cours d'eau).
Deux familles d'équations analytiques dominent la pratique des bureaux d'études hydrogéologiques : l'équation de Theis, adaptée aux nappes captives en régime transitoire, et l'équation de Dupuit-Thiem, adaptée aux nappes libres en régime permanent.
Équation de Theis — nappe captive, régime transitoire
L'équation de Theis (1935) décrit l'évolution du rabattement en fonction du temps et de la distance au puits de pompage, dans un aquifère captif supposé homogène, isotrope et d'extension infinie :
s(r,t) = Q / (4πT) × W(u)
avec u = r²S / (4Tt)
où s est le rabattement (m) à la distance r (m) du puits et au temps t (s), Q le débit de pompage (m³/s), T la transmissivité de l'aquifère (m²/s), S le coefficient d'emmagasinement (sans dimension) et W(u) la fonction de puits de Theis, fonction mathématique tabulée ou approchée numériquement. Cette équation permet notamment d'estimer T et S à partir d'un essai de pompage, par ajustement de la courbe de rabattement mesurée sur la courbe théorique de Theis.
Équation de Dupuit-Thiem — nappe libre, régime permanent
L'équation de Dupuit-Thiem s'applique aux nappes libres en régime permanent (rabattement stabilisé dans le temps) et repose sur l'hypothèse d'un écoulement radial horizontal vers le puits :
Q = πK(h2² − h1²) / ln(r2/r1)
où K est la perméabilité (ou conductivité hydraulique, m/s), h1 et h2 les charges hydrauliques (m) mesurées respectivement aux distances r1 et r2 du puits de pompage. Cette formule permet, à partir de mesures de rabattement dans deux piézomètres d'observation, de déterminer le débit maximal exploitable pour un rabattement cible, ou inversement d'estimer le rabattement attendu pour un débit de pompage donné.
Paramètres hydrogéologiques nécessaires
Classification IOTA et rubrique 2.1.3.0
Tout ouvrage de prélèvement d'eau souterraine, y compris les pompages temporaires de rabattement de nappe pour un chantier ou une réhabilitation de site pollué, est susceptible de relever de la nomenclature IOTA (Installations, Ouvrages, Travaux et Activités) du code de l'environnement. La rubrique historiquement désignée R.214-1 — aujourd'hui codifiée sous la rubrique 2.1.3.0 (nomenclature eau, annexe à l'article R.214-1 du code de l'environnement) — encadre les prélèvements permanents ou temporaires dans un système aquifère selon leur profondeur et leur volume prélevé.
Selon le débit et la durée du pompage, l'opération relève d'un régime de déclaration ou d'autorisation préalable auprès des services de l'État (DDT). D'autres rubriques de la nomenclature IOTA peuvent également s'appliquer en fonction du contexte : rejet des eaux pompées vers le milieu naturel, impact sur une zone humide, proximité d'un captage d'alimentation en eau potable.
Constitution du dossier Loi sur l'Eau
Lorsque le rabattement de nappe est soumis à déclaration ou autorisation au titre de la Loi sur l'Eau, le dossier technique transmis à l'administration doit généralement démontrer :
- La caractérisation hydrogéologique du site (nature de l'aquifère, paramètres T, S, K)
- Le dimensionnement du pompage (débit, durée, rayon d'action estimé par Theis ou Dupuit-Thiem)
- L'évaluation des incidences sur les usages sensibles à proximité (autres captages, zones humides, cours d'eau)
- Les mesures de suivi proposées (piézométrie de contrôle, seuils d'alerte) et, le cas échéant, les mesures compensatoires
Interprétation d'un essai de pompage
La détermination fiable de la transmissivité et de l'emmagasinement passe par la réalisation et l'interprétation d'un essai de pompage sur le terrain. La démarche type comprend plusieurs étapes :
1. Suivi piézométrique préalable
Avant tout démarrage de pompage, un suivi piézométrique de référence permet d'établir le niveau initial de la nappe et d'identifier d'éventuelles tendances naturelles (marnage, influence de précipitations ou d'un cours d'eau proche) qu'il faudra corriger dans l'interprétation des données de rabattement.
2. Pompage à débit constant ou par paliers
L'essai peut être mené à débit constant (essai longue durée, plusieurs heures à plusieurs jours) pour caractériser le régime transitoire selon Theis, ou par paliers de débit croissants pour évaluer les pertes de charge dans l'ouvrage et déterminer sa capacité optimale d'exploitation.
3. Mesure du rabattement en piézomètres d'observation
Le rabattement est mesuré non seulement dans l'ouvrage de pompage mais, idéalement, dans un ou plusieurs piézomètres d'observation situés à des distances croissantes, ce qui permet de séparer les pertes de charge propres à l'ouvrage (effets de puits) de la réponse hydrogéologique réelle de l'aquifère.
4. Ajustement du modèle analytique
Les courbes de rabattement mesurées sont ensuite ajustées sur les courbes théoriques de Theis (ou sur son approximation logarithmique de Jacob pour les temps longs), ce qui permet de retrouver par régression les valeurs de T et S les plus cohérentes avec les observations de terrain. Ces paramètres calibrés sont ensuite réinjectés dans le calcul prévisionnel du rabattement pour le débit d'exploitation envisagé.
Rabattement multicouche
Sur de nombreux sites, l'aquifère sollicité par le pompage n'est pas homogène sur toute son épaisseur mais comprend plusieurs couches de perméabilités différentes (aquifère multicouche), séparées ou non par des niveaux semi-perméables. Le calcul du rabattement multicouche nécessite alors une approche par couches équivalentes ou par superposition, prenant en compte la transmissivité propre à chaque couche et les échanges verticaux entre couches (drainance). Cette configuration est fréquente sur les sites industriels anciens, où plusieurs formations géologiques superposées peuvent chacune contribuer à l'écoulement vers l'ouvrage de pompage, avec des conséquences directes sur le rayon d'action réel du rabattement et sur le dimensionnement des dispositifs de traitement des eaux pompées en contexte de réhabilitation de site pollué.
Applications en réhabilitation de sites pollués
Le rabattement de nappe est fréquemment mobilisé dans le cadre de la gestion des sites et sols pollués, pour plusieurs finalités : rabattement de chantier pour permettre des travaux de terrassement ou d'excavation hors nappe, pompage de réhabilitation (pump & treat) pour capter un panache de pollution dissoute, ou encore pompage d'essai pour caractériser les paramètres hydrodynamiques de l'aquifère avant modélisation du transfert sol-nappe-captage. Dans tous ces cas, le dimensionnement du débit et l'estimation du rayon d'action conditionnent directement l'efficacité du dispositif et la conformité du dossier réglementaire déposé.
Calculer le rabattement de nappe avec l'outil GMEP
L'outil Rabattement de nappe de GMEP applique les équations de Theis et Dupuit-Thiem, gère le calcul multicouche, et détermine automatiquement la classification IOTA (rubrique 2.1.3.0) applicable à votre projet.
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FAQ — Rabattement de nappe, calcul du débit et classification IOTA
Quelle différence entre l'équation de Theis et celle de Dupuit-Thiem ?
L'équation de Theis s'applique aux nappes captives en régime transitoire et prend en compte le coefficient d'emmagasinement. L'équation de Dupuit-Thiem s'applique aux nappes libres en régime permanent et repose sur l'hypothèse d'écoulement horizontal radial vers le puits de pompage.
Qu'est-ce que la transmissivité et l'emmagasinement ?
La transmissivité (T) caractérise la capacité de l'aquifère à transmettre l'eau horizontalement, exprimée en m²/s. Le coefficient d'emmagasinement (S) représente le volume d'eau libéré ou stocké par unité de surface pour une variation de charge hydraulique unitaire ; il est sans dimension pour une nappe captive.
Qu'est-ce que la classification IOTA et la rubrique 2.1.3.0 ?
La classification IOTA (Installations, Ouvrages, Travaux et Activités) du code de l'environnement soumet les prélèvements et rejets d'eau à déclaration ou autorisation selon leur ampleur. La rubrique 2.1.3.0 (ex-1.1.1.0, ex-R.214-1) encadre les ouvrages de prélèvement dans une nappe souterraine selon leur profondeur et leur débit.
Quand un dossier Loi sur l'Eau est-il nécessaire pour un rabattement de nappe ?
Un dossier Loi sur l'Eau (déclaration ou autorisation selon les seuils de la nomenclature IOTA) est nécessaire dès lors que le rabattement de nappe implique un prélèvement d'eau souterraine dépassant les seuils fixés par la rubrique 2.1.3.0 ou d'autres rubriques concernées (rejet, impact sur zone humide, etc.).
Le logiciel GMEP calcule-t-il le rabattement multicouche ?
Oui, l'outil Rabattement V15.87 de GMEP intègre le calcul multicouche, les équations de Theis et Dupuit-Thiem, un assistant IA d'aide à l'interprétation et la classification IOTA conforme à la rubrique 2.1.3.0 du code de l'environnement.
Références méthodologiques
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