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UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ********************
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO
MENTION INGENIERIE MINIERE PARCOURS SCIENCES ET TECHNIQUES MINIERES
*****************
Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme de
MASTER EN INGENIERIE MINIERE, TITRE INGENIEUR DES MINES
Intitulé :
CARACTERISATION HYDROGEOLOGIQUE EN VUE
D’UTILISATION DES TECHNOLOGIES DE CAPTAGE
D’EAU POTABLE ADAPTEES AU CHANGEMENT
CLIMATIQUE :
CAS DE LA COMMUNE RURALE AMBAHIKILY
(Sud-ouest de Madagascar)
Présenté par :
RAZAKARIVELONIRINA Hasina
Promotion 2015
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UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ***************** ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO
MENTION INGENIERIE MINIERE PARCOURS SCIENCES ET TECHNIQUES MINIERES
****************
Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme de
MASTER EN INGENIERIE MINIERE, TITRE INGENIEUR DES MINES
Intitulé :
CARACTERISATION HYDROGEOLOGIQUE EN VUE
D’UTILISATION DES TECHNOLOGIES DE CAPTAGE
D’EAU POTABLE ADAPTEES AU CHANGEMENT
CLIMATIQUE :
CAS DE LA COMMUNE RURALE AMBAHIKILY
(Sud-ouest de Madagascar)
Présenté par :
RAZAKARIVELONIRINA Hasina
Soutenue publiquement devant les membres de jury :
Président : Monsieur RAZAFINDRAKOTO Boni Gauthier, Maître de Conférences
Rapporteur : Monsieur RALAIMARO Joseph, Maître de Conférences
Examinateur : Monsieur RAFARALAHY, Maître de Conférences
Madame RAKOTOVAO Soatsitohaina Ravaonjalitera, Maître de Conférences
Le 04 Juin 2016
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REMERCIEMENTS
Ce mémoire a pu être réalisé grâce aux appuis et à la contribution des nombreuses personnes.
Ainsi,
Je remercie Dieu Tout Puissant pour le courage et la santé qu’Il m’a offert durant mes années
d’études et surtout lors de la réalisation de ce mémoire.
Je tiens à adresser mes vifs remerciements à :
Monsieur ANDRIANAHARISON Yvon Dieu Donné, Responsable de Domaine Sciences
de l’Ingénieur E.S.P.A qui m’a permis de suivre la formation au sein de son école ;
Monsieur RANAIVOSON Léon Félix, Enseignant Chercheur, et Responsable de Mention
Ingénierie Minière à l’E.S.P.A pour son aide durant mes cinq années d’études ;
Monsieur RAZAFINDRAKOTO Boni Gauthier, Enseignant Chercheur au sein de la
Mention Ingénierie Minière-E.S.P.A d’avoir bien voulu présider le jury de ce mémoire ;
Monsieur RALAIMARO Joseph, Enseignant Chercheur au sein de la Mention Ingénierie
Minière de l’E.S.P.A, mon rapporteur qui, en dépit de la lourdeur des tâches qui lui
incombent, a fait tout son possible pour prodiguer des conseils dans l’orientation et
l’élaboration du présent mémoire ;
Monsieur RAFARALAHY et Madame RAKOTOVAO Soatsitohaina Ravaonjalitera,
Enseignants Chercheurs au sein de la Mention Ingénierie Minière-E.S.P.A, de leurs
appréciables collaborations et ont bien voulu accepter d’examiner ce travail ;
les équipes de la Société Géoscience De Madagascar de ses collaborations à la
disponibilité des données ;
Monsieur RAZAFINDRAMARO Jean Remi, Directeur du bureau d’étude
Soanotohizana, de m’avoir accepté comme stagiaire ;
tous les Enseignant-Chercheurs qui ont contribué à notre formation au sein de
l’E.S.P.A ;
Mes amis, pour leurs aides et encouragements
Pour terminer, je tiens à remercier ma famille qui m’a toujours encouragé et aidé durant
mes études. Ce Mémoire doit beaucoup à leur soutien tant moral que financier.
Merci infiniment !
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SOMMAIRE
REMERCIEMENTS
LISTE DES ABREVIATIONS
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES ANNEXES
INTRODUCTION
PREMIER CHAPITRE : CONTEXTE GENERAL DE LA ZONE D’ETUDE
I.1. Localisation
I.2. Contextes climatiques actuel et futur
I.3. Contextes hydrologiques et disponibilité de ressources en eau
I.4. Contextes géomorphologique, géologique et pédologique
I.5. Végétation
I.6. Contextes socio-économique et culturel
DEUXIEME CHAPITRE : TECHNOLOGIES D’ADDUCTION D’EAU POTABLE ET
ADAPTATION
II.1. Différentes technologies de captage d’eau
II.2. Inventaire des technologies d’AEP existantes dans la zone
II.3. Choix et analyse multicritères de priorisation des technologies adaptées au CC
TROISIEME CHAPITRE : APPROCHES METHODOLOGIQUES
III.1. Approche hydroclimatiques
III.2. Approches géologiques et morpho-structurales
III.3. Approches physico-chimiques
III.4. Approches géophysiques
III.5. Approches hydrogéologiques
QUATRIEME CHAPITRE : RESULTATS ET INTERPRETATIONS
IV.1. Hydrologie et climats
IV.2. Géologie et géomorphologie
IV.3. Physico-chimies des eaux
IV.4. Prospections géophysiques
IV.5. Essais par pompage
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
WEBOGRAPHIES
TABLE DES MATIERES
ANNEXES
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i
LISTE DES ABREVIATIONS
AEP : Alimentation en Eau Potable
AEPG : Adduction en Eau Potable par Gravitaire
AEPP : Adduction en Eau Potable par Pompage
AHP : Analyse Hiérarchique des Processus
AMC : Analyse MultiCritere
BD500 : Base de donnée au 1/500.000
CC : Changement Climatique
CCNUCC : Convention-Cadre des Nations Unies pour le Changement Climatique
DRE : Direction régionale de l’Eau
EAH : Eau, Assainissement et Hygiène
EBT : Evaluation des Besoins en Technologies
ETP : Evapotranspiration Potentielle
ETR : Evapotranspiration Réelle
FID : Fonds d’Intervention pour le Développement
FPM : Forage au moyen d’une Pompe Motorisée
FPMH : Forage au moyen d’une Pompe à Motricité Humaine
FTM : Foiben-Taotsaritanin’i Madagasikara
GIEC : Groupe d’expert Intergouvernemental sur l’Evolution du climat
I: Infiltration
JICA: Japonees International of Cooperation Agency
ND : Niveau Dynamique
NS : Niveau Statique
OMD : Objectif Millénaire du Développement
OMS : Organisation Mondiale de la Santé
ONU : Organisation des Nations Unies
P : Précipitation
PANA : Programme d’Action National d’Adaptation au changement climatique
PND : Plan National du Développement
PNEA : Programme Nationale de l’Eau et de l’Assainissement
PNUD : Programme des Nations Unies pour le Développement
PT : Profondeur Totale
-
ii
PVC : PolyChlorure de Vinyle
R : Ruissèlement
RN55 (09) : Route Nationale numéro 55 (09)
-
iii
LISTE DES FIGURES
Figure 1 : Carte de localisation de la zone d’étude. .................................................................. 2
Figure 2 : Principaux réseaux hydrographiques de la zone d’étude. ......................................... 4
Figure 3 : Carte géologique de la zone d’étude. ........................................................................ 7
Figure 4 : Carte d’occupation du sol de la zone d’étude. .......................................................... 8
Figure 5 : Installation de captage d’eau de pluie. .................................................................... 12
Figure 6 : Configuration type d’un système d’AEPG. ............................................................ 14
Figure 7 : Structure d’un puits moderne.................................................................................. 15
Figure 8 : Coupe type d’un forage. ......................................................................................... 17
Figure 9 : Décomposition hiérarchique. .................................................................................. 25
Figure 10 : Résumé la démarche à suivre sur l’utilisation de la méthode d’AHP. ................. 28
Figure 11 : Localisation des points d’eau dans la zone d’étude. ............................................. 37
Figure 12 : Dispositif de mesure. ............................................................................................ 38
Figure 13 : Emplacements des sondages électriques. ............................................................. 39
Figure 14 : Nappe libre. .......................................................................................................... 41
Figure 15 : Nappe semi-captive. ............................................................................................. 41
Figure 16 : Nappe captive. ...................................................................................................... 42
Figure 17 : Variation de la pluviométrie enregistrée á la station d’Ambahikily. .................... 45
Figure 18 : Conductivité électrique des eaux des points d’eau de la Commune Ambahikily. 50
Figure 19 : Courbe de sondage électrique du sondage P1....................................................... 51
Figure 20 : Courbe de sondage électrique du sondage P2....................................................... 52
Figure 21 : Courbe de sondage électrique du sondage P3....................................................... 54
Figure 22 : Courbe de sondage électrique du sondage P4....................................................... 55
Figure 23 : Coupe géoélectrique. ............................................................................................ 56
Figure 24 : Distribution des puits selon la profondeur et le Niveau piézométrique. .............. 58
Figure 25 : Courbe caractéristique de l’essai à quatre paliers. ................................................ 59
Figure 26 : Graphique de s = f (logt) selon la méthode de Jacob. ........................................... 60
-
iv
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 : Débits (m3/s) mensuels à la station de Bevoay (1951-1984). ................................ 5
Tableau 2 : Caractéristiques des nappes dans la zone d’étude. ................................................. 5
Tableau 3 : Chronostartigraphie de la zone d’étude. ................................................................ 6
Tableau 4 : Evolution de la population jusqu’à l’horizon 2020. ............................................... 9
Tableau 5 : Caractéristiques hydrodynamiques et physico-chimiques des eaux
(Andranomanitsy et Namatoa). ................................................................................................ 20
Tableau 6 : Echelle de comparaisons binaires. ....................................................................... 26
Tableau 7 : Echelle aléatoire de Saaty. ................................................................................... 27
Tableau 8 : Matrice niveau 1 des critères. .............................................................................. 30
Tableau 9 : Matrices niveau 2 des alternatives pour chaque critère. ...................................... 31
Tableau 10 : Poids pondérés des critères ................................................................................ 32
Tableau 11 : Matrice combinée Alternative-Critère. .............................................................. 32
Tableau 12 : Matrice combinée Alternative-Critère. .............................................................. 33
Tableau 13 : Classification des eaux suivants leur conductivité électrique. ........................... 36
Tableau 14 : Classification des eaux suivant leur pH. ............................................................ 36
Tableau 15 : Bilan hydrique de la zone d’étude et ses environs. ............................................ 46
Tableau 16 : Caractéristiques des points d’eau (PE) recensés. ............................................... 48
-
v
LISTE DES ANNEXES
Annexe I : CALCUL DE L’EVAPOTRANSPIRATION (ETP), ETABLISSEMENT DU
BILAN HYDRIQUE, CLASSIFICATION REGIONALE (ZONES CLIMATIQUES) SELON
THORNTWAITE ..................................................................................................................... 72
Annexe II : PRECIPITATIONS MOYENNES MENSUELLES DE LA COMMUNE
RURALE D’AMBAHIKILY ................................................................................................... 74
Annexe III : LITHOLOGIE DE FORAGE ............................................................................. 75
Annexe IV : DONNEES BRUTES DES SONDAGES ELECTRIQUES .............................. 76
Annexe V : VALEURS TYPES DE RESISTIVITES ............................................................. 78
Annexe VI : CARACTERES ORGANOLEPTIQUES ET PHYSIQUES D’UNE EAU
POTABLE ................................................................................................................................ 79
Annexe VII : PLANCHES PHOTOS ..................................................................................... 80
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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
1
INTRODUCTION
L’accès à l’eau est reconnu comme un droit fondamental de l’être humain dans les
Objectifs du Millénaire pour le Développement (OMD) (ONU, 2011). Les êtres vivants ont
besoin d’eau douce pour vivre. Or l’eau douce ne représente que 2,5 % de toute l’eau présente
sur Terre. Et seule une toute petite partie de l’eau douce est facilement utilisable par l’homme.
Ce n’est pas pour rien que l’on parle de « l’or bleu » pour désigner l’eau (Rita, 2013).
Au niveau mondial, le problème sur la question environnementale est une priorité, ce
qui préoccupe aussi Madagascar. D’après plusieurs conventions internationales, comme la
Convention Cadre des Nations Unies sur le Changement Climatique (CCNUCC) que fait partie
notre pays, l’élaboration d’un programme nationale de stratégie d’adaptation est actuellement
entreprise. Le problème de l’accès à l’eau potable causée par l’augmentation de la population
et aussi la conscience des effets engendrés par la variabilité et le changement climatique sur la
quantité et la qualité des ressources en eaux est maintenant un enjeu national.
Dans le cadre d’adaptation aux changements climatiques sur la ressource en eau, une
étude sur l’Evaluation des Besoins Technologiques (EBT) a été mise en œuvre. Cette étude vise
à identifier, hiérarchiser et déterminer les besoins technologiques prioritaires au niveau
national. Ce travail concerne particulièrement la Commune Rurale d’Ambahikily, Région
Atsimo Andrefana, pour la mise en place d’une technologie adaptée au changement climatique.
Des travaux sont réalisés par différents bureaux d’études pour ce projet dont les résultats sont
utilisés comme base de la caractérisation hydrogéologique.
Pour ces raisons, ce mémoire intitulée « Caractérisation hydrogéologique en vue
d’utilisation des technologies de captage d’eau potable adaptées au changement climatique :
cas de la Commune Rurale Ambahikily (Sud-ouest de Madagascar) » a été menée.
Il a pour objectif de contribuer et d’apporter plus d’information sur les caractéristiques
hydrogéologiques de la zone par diverses approches afin d’implanter un système d’adduction
d’eau potable adapté aux différentes conditions climatiques actuelles et futures dans la
Commune.
Il comporte quatre parties. La première partie concerne la présentation de la zone
d’étude. La deuxième repose sur les technologies d’adduction d’eau potable, les critères pour
le choix de la technologie adaptée pouvant être installée dans la zone. La troisième partie décrit
les approches utilisées pour la caractérisation hydrogéologique. La quatrième et dernière partie
repose sur les résultats et leurs interprétations.
-
PREMIER CHAPITRE :
CONTEXTE GENERAL DE LA ZONE
D’ETUDE
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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
2 2
La zone d’étude fait partie du Sud-ouest de Madagascar, dans la Région Atsimo
Andrefana. La Commune Ambahikily est l’une des Communes de la Région qui tient une place
importante sur la production du riz et contribue d’une façon importante à la sécurité alimentaire
du Grand Sud de Madagascar. En matière d’AEP, quelques travaux de recherches d’eau ont été
déjà entrepris. Dans cette partie, après avoir localisé le site, les différents contextes de la zone
d’étude sont présentés successivement.
I.1. LOCALISATION
La Commune rurale d’Ambahikily se trouve dans le District de Morombe (environ 41
km à l’Est de la ville de Morombe), Région Atsimo Andrefana. Elle est située à 230 km de la
ville de Toliara et est traversée par la RN9 et la RN55. Elle est comprise entre la Commune de
Basibasy et Nosy-Ambositra au Sud, le fleuve Mangoky à l'Est, la Commune de Morombe à
l'Ouest et la Commune d’Antogo-Vaovao au Nord.
Géographiquement, elle est localisée aux environs de X= 48.000m et Y= 120.000m
suivant la coordonnée Laborde. Le lieu fait partie du delta de Mangoky. La figure ci-dessous
présente la localisation de la zone d’étude.
Source : BD500 FTM
Figure 1 : Carte de localisation de la zone d’étude.
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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
3 3
I.2. CONTEXTES CLIMATIQUES ACTUEL ET FUTUR
La Région Atsimo Andrefana est régie par le climat tropical sub-aride caractérisé par
une saison de pluie allant du mois de Novembre en Mars et une saison sèche d’Avril en Octobre.
Dans la Commune Ambahikily, la pluie est faible avec des précipitations mensuelles
moyennes inférieures à 100 mm, mais elle atteigne les 200 mm dans le cas où les pluies sont
abondantes. En raison de la collision des cyclones en provenance du Nord pendant la saison des
pluies, elles tombent pendant plusieurs jours de suite.
La température annuelle moyenne est de 26°C, des températures maximales comprises
entre 30° et 34°C étant enregistrées aux mois d’Octobre et de Novembre.
Face à la situation actuelle, le changement climatique qui est l’un des problèmes majeurs
mondiale y compris Madagascar. La prévision du climat futur est basée sur le Modèle
Climatique Globaux (MCG), étude finalisée par le Direction Météorologique de Madagascar
en 2008. En comparant avec les moyennes observées entre 1961 et 1990, vers l’année 2055, ces
modèles permettent certaines prédictions sur :
la précipitation ;
Une tendance de diminution de 5% de la précipitation moyenne annuelle sera observée à la
fin du siècle sur l’ensemble de l’Ile. Cependant, une augmentation de 5% à 10% est prévue sur
les précipitations en Décembre, Janvier et Février. Le maximum de hausse (10%) sera
enregistré sur les régions à climat semi-aride tandis qu’une diminution de 5% à 30% des
précipitations sera observés en saison sèche (Juin-Aout). Le maximum de baisse (20% à 30%)
est prévu sur la région du sud.
la température ;
D’ici 2099, une augmentation de 0,5° à 3°C sera enregistrée avec des élévations moyennes
de 0,5°C environ tous les 20 ans.
les vents et cyclones ;
La fréquence et le nombre resteront inchangés, mais le nombre des cyclones intenses
augmenterait.
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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
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I.3. CONTEXTES HYDROLOGIQUES ET DISPONIBILITE DE RESSOURCES EN
EAU
I.3.1. Contexte Hydrologique
I.3.1.1. Hydrologie de surface
Le fleuve Mangoky formé par la réunion de rivières drainant les Hautes Terres
méridionales (Zomandao, Manantanana, Matsiatra), reçoit quelques affluents moins actifs
(Malio, Sikily, Isahena) et se termine par une zone deltaïque au Nord de Morombe. Mangoky
draine un grand bassin versant de 55 759 km² de superficie dont 41% en zone sédimentaire
(Elouard et al, 1992).
Les bas-fonds où se localisent les rizières peuvent être formés de marais résultant des
accumulations d’eau. Les écoulements d’eau de surface pendant la saison de pluie se
concentrent et alimentent les rizières et forment quelques plans d’eau libres. Ces eaux peuvent
être aussi issues de l’affleurement de la nappe ou émergence des eaux souterraines. La figure
ci-dessous montre l’hydrographie de la zone étudiée.
Source : BD500 FTM
Figure 2 : Principaux réseaux hydrographiques de la zone d’étude.
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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
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I.3.1.2. Hydrologie souterraine
Les travaux réalisés antérieurement sur les eaux souterraines du Sud-ouest de
Madagascar (JICA, 1991 ; Rakotondraibe, 1994 ; Ralaimaro, 2004) nous permettent de montrer
quelques domaines hydrogéologiques :
nappes d’alluvions de sables argileux le long des cours d’eaux, au niveau des plaines
côtières et des deltas ;
nappes de sable de plage à faible débit, déconseillées par leur qualité ;
nappes karstiques de l’Eocène ;
nappes gréseux du Crétacé à l’Eocène ;
nappe karstique du Jurassique.
I.4.2. Disponibilité en ressources en eau
I.4.2.1. Ressources en eaux de surface
Seul le fleuve Mangoky qui présente une grande potentialité sur la ressource en eau de
surface pour la zone d’étude. Il est pérenne tout l’année. Le débit moyenne annuel est de
521m3/s entre 1951 et 1984, il est au plus bas le mois d’Aout-Septembre et au plus fort le mois
de Novembre-Décembre, la valeur mesurée varie de 47,2m3/s à 3950m3/s. Le tableau suivant
montre les débits mensuels enregistrés à la station de Bevoay.
Tableau 1 : Débits (m3/s) mensuels à la station de Bevoay (1951-1984).
Mois N D J F M A M J J A S O
Max 3950 2840 2190 885 438 329 285 199 172 192 905 1950
Min 592 510 475 178 115 100 86 73 52,2 50 47,2 393
Moyenne 1520 1370 999 419 221 181 154 129 101 97,8 234 858
Source : Chaperon et al (1993)
I.4.2.2. Ressource en eaux souterraines
Une grande quantité de ressource en eaux souterraines est aussi disponible dans la zone
d’étude. Le tableau suivant présente les caractéristiques des nappes identifiées d’après les
travaux antérieurement effectués.
Tableau 2 : Caractéristiques des nappes dans la zone d’étude.
Caractéristiques Débit Qualité NS Type de nappe
Nappes d’alluvions
sablo-argileux Débit moyen
Eau douce, bicarbonatée
calcique 2-3m Captif ou artésien
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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
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Caractéristiques Débit Qualité NS Type de nappe
Nappes de sable de
plage Débit faible
Eau douce à saumâtre,
parfois salée 2-3m Libre
Nappes karstique de
l’Eocène Débit forte Eau douce 5-10m Libre
Nappe gréseux du
Crétacé à l’Eocène Débit forte Eau douce 5-10m Artésien
Nappe karstique du
Jurassique Débit moyen Eau douce 20m Libre
Source : Rakotondrainibe (2006)
I.4. CONTEXTES GEOMORPHOLOGIQUE, GEOLOGIQUE ET PEDOLOGIQUE
La zone d’étude se trouve dans le bassin sédimentaire de Toliary. Le domaine côtier du
Sud-ouest est formé par des sables roux et des carapaces sableuses. La zone appartient à la série
éocène moyenne et supérieure formées par des calcaires, marnes et grès marneux (JICA, 1991).
La chronostartigraphie du site d’étude est présentée dans le tableau ci-dessous.
Tableau 3 : Chronostartigraphie de la zone d’étude.
Ere Période Système Groupe Couches
Cénozoïque Actuel Actuel Actuel Alluvions, sable dunaires
Quaternaire Holocène Quaternaire Sable dunaire, carapace sableuse,
sable roux, graviers, argile Pléistocène
Tertiaire Miocène Post-Karroo Sédiments calcaires marins
Grès et pélites continentaux
Eocène Calcaire, calcaire marneux, grès,
pélites
Source : Ralaimaro (2004)
Du point de vue pédologique, on peut distinguer quatre (04) principaux types de sols :
sols alluvionnaires récents limoneux micacés salés ou non salés ;
sols alluvionnaires anciens plus ou moins évolués en cours de rubéfaction ;
sols sableux roux ;
sols jaunes et alluvionnaires argileux évolués.
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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
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Le contexte géologique de la zone d’étude est présenté sur la carte ci-après.
Source : BD500 FTM
Figure 3 : Carte géologique de la zone d’étude.
Géomorphologiquement, Ambahikily se trouve dans la zone formée d’une plaine au
relief peu accusé. Elle s’incline très doucement depuis une altitude de 60 m jusqu’à la mer.
Dans cette zone, le périmètre rizicole aménagé, plus ou moins aplani, a une pente inférieure à
8%, presque faible. Le périmètre se situe environ à 20 m au-dessus du niveau de la mer.
I.5. VEGETATION
La plus grande partie de la zone est couverte par une brousse arbustive et arborée
secondaire, fortement dégradée par les brûlis, surtout dans la partie centrale du périmètre. Les
arbres subsistent isolés, tels : Tamarindus indicus (Kily), Stereospermum euphorofdes
(Mangarahara), Acacia Morodavensis (Robontsy), Ficus sakalarum (Adabo),
Sclerocaryacaffra (Sakoa). Les arbustes les plus fréquents sont : Celastrus linéis (Tsingilo-filo),
Cryptostegia madagascariensis (Lombiro), Flacourtia ramontchi (Lamoty), Hyphaene shatan
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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
8 8
(Satrana). Un peuplement homogène de Salvadora angustifolia (Sasavo), à l'exclusion d'autres
espèces sauf le Lombiro, indique une zone de sols salés (Hervieu et al, 1964).
La connaissance de la végétation a des relations sur la disponibilité de la ressource en
eau dans la zone d’étude. La figure suivante montre la couverture végétale rencontrée dans la
Commune Rurale d’Ambahikily.
Source : BD500 FTM
Figure 4 : Carte d’occupation du sol de la zone d’étude.
I.6. CONTEXTES SOCIO-ECONOMIQUE ET CULTUREL
I.6.1. Population et démographie
Ambahikily abrite 8641 habitants (FID, 2006), avec un coefficient d'accroissement de
2,8% ce qui mène à présenter la tendance de l’évolution de la population dans le temps et dans
l’espace en ciblant les horizons du projet (15 ans). L’évolution de la population à chaque année
de projection est donnée par la formule :
N = N0 (1+t)n
Avec N : nombre d’habitants à l’horizon n ;
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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
9 9
N0 : nombre d’habitants de base (année 2014) ;
t : taux d’accroissement de la population, t=2,8% ;
n : nombre d’horizon par rapport à l’année de base.
L’évolution du nombre de la population jusqu’à l’horizon 2020 est donnée dans le
tableau ci-après :
Tableau 4 : Evolution de la population jusqu’à l’horizon 2020.
Année 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
Population
total 8641 8883 9132 9387 9650 9920 10198
La composition ethnique est formée majoritairement par les Masikoro, les Vezo, les
Antandroy et les Betsileo et aussi d’autres ethnies minoritaires.
I.6.2. Activités économiques
L’agriculture, l’élevage et le commerce sont les trois secteurs d’activités économiques
dominant à Ambahikily.
I.6.2.1. Agriculture
L’agriculture est la principale activité économique de la population d’Ambahikily.
Disposant une vaste plaine qui s’étend à une dizaine de kilomètre. La riziculture tient la
première place. La localité est réputée par son vaste périmètre rizicole qui avoisine 5300 ha et
permet de produire 15900 t (rendement de 3t/ha). Les habitants pratiquent aussi d’autres
cultures à savoir :
le poids du cap (rendement de 800 kg/ha) ;
le haricot (rouge et blanc) ;
le coton ;
le maïs (350 t par an avec comme rendement de 350 kg/ha) ;
le manioc (2480 t par an avec comme rendement de 3,85 t/ha) ;
l’arachide.
A Ambahikily, on trouve une maison paysanne qui a pour mission de gérer l’eau
d’irrigation et d’assurer l’entretien des infrastructures agricoles.
I.6.2.2. Elevage
La majorité de la population locale pratique l'élevage de bovin avec plus de 800 têtes de
zébu. Certains ménages disposent plus de 100 têtes de bétail en associant l’élevage ovin.
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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
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Seulement, une minorité de la population élève des porcs de race locale. Cette situation est
d’une part due à certains tabous, aux problèmes d’alimentation ou parfois par défaut de
technicité. Presque la totalité des ménages élève des volailles, composées en majorité de poulets
de race locale et accessoirement de dindes, d'oies et de canards.
Un cabinet vétérinaire, dirigé par un docteur vétérinaire, apporte des soutiens techniques
et vend de produit de soins et vaccin aux éleveurs.
I.6.2.3. Commerce
Ambahikily dispose d’un bazar, un marché de bétail, des magasins de stockage, des
collecteurs de produits locaux, des grossistes et des détaillants. Le jour du marché est le
mercredi par laquelle les commerçants de la commune entourant, de Morombe et même de
Toliara viennent y commercer.
Les produits locaux commercés par ordre d’importance sont :
le riz ;
le poids du cap ;
le haricot (rouge et blanc).
Les femmes s’occupent du petit commerce. Certaines font la navette entre Ambahikily
et Toliara (240 km, une journée de route) pour apporter des produits agricoles en échange de
produits manufacturés et de première nécessité à vendre en brousse.
I.5.3. Contexte culturel
Les habitants respectent les Ray aman-Reny et les aînés. Toutes les décisions
villageoises sont prises au niveau des notables ou « olobe ». L’organisation sociale
traditionnelle est encore respectée.
La vulnérabilité aux changements climatiques à Madagascar exige l’adoption d’une
politique et de stratégie d’adaptation sur les secteurs touchées. En matière d’alimentation en
eau, il serait nécessaire d’avoir une idée sur les technologies prioritaires et leurs caractéristiques
convenables dans la zone d’étude afin de résoudre la vulnérabilité de la zone aux méfaits de la
variabilité climatique.
La partie suivante présente alors les différentes technologies et la mode d’exploitation
des eaux souterraines, et surtout l’analyse des solutions possibles par outil mathématique de
décision afin de prioriser les technologies adaptées aux changements climatiques et le contexte
de la zone d’étude.
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DEUXIEME CHAPITRE :
TECHNOLOGIES D’ADDUCTION D’EAU
POTABLE ET ADAPTATION
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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
11 11
L’état de connaissance des technologies d’AEP dans la zone d’étude a aussi une grande
importance pour l’installation d’un nouveau système de captage, vue la situation climatique
actuelle et future, aussi pour le choix ou l’amélioration des technologies utilisées. Les forages
exécutés pour les études hydrogéologiques et pour l’alimentation en eau doivent être réalisés
dans les normes et selon la règle de l’art.
II.1. TECHNOLOGIES DE CAPTAGE D’EAU
La technologie est l’équipement, la technique, et une connaissance pratique ou des
compétences pour effectuer une activité particulière (GIEC, 2000).
Une technologie d'adaptation correspond aux technologies peuvent être appliquées dans
le processus de l'adaptation à la variabilité climatique et au changement climatique (PNUD,
2010). Il s’agit de l’application de technologie afin de réduire la vulnérabilité, ou d'améliorer la
résilience, d'un système naturel ou humain aux impacts du changement climatique (CCNUCC,
2010).
La spécificité des technologies de captage dépend plusieurs paramètres : l’utilisation
(public ou privée), la technicité, le rapport cout/efficace, les caractéristiques de la zone
d’implantation, la ressource en eau à capter (superficielle ou souterraine), les différentes
contraintes d’exploitation (technique, environnementale, économique ou financière, etc.).
Plusieurs technologies sont identifiés pour le captage ou l’exploitation des ressources
en eau, les caractéristiques des certains technologies sont présenté ci-après.
II.1.1. Captage d’eau de pluie ou impluvium
Le captage d’eau pluviale ou impluvium consiste à mettre en place un système de
captage et de stockage des eaux de pluies pour améliorer la satisfaction des besoins en eau
(domestique, agricole, industrielle, minière, etc.) en période d’étiage.
II.1.1.1. Caractéristiques de la technologie
L’eau de pluie provenant d’une pluie efficace est captée par une surface imperméable et
drainée vers les réservoirs de stockage, recueillie directement par gravitée dans des récipients
ou à partir des gouttières. La qualité de l’eau collectée peut être améliorée en installant un
mécanisme de filtrage de l’eau avant l’entrée dans le réservoir.
Cette technologie est composée principalement par une surface de captage (toiture),
d’un système collecteur (gouttière et conduite) et d’une citerne pour le stockage de l’eau. On
peut distinguer quelques variantes de cette technologie suivant la surface de collecte ou de
captage utilisée :
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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
12 12
par des petits barrages ;
par des citernes ;
par une surface aménagée ;
par une toiture.
Dans cette région Sud-ouest de Madagascar, il existe beaucoup d’impluvium naturel. La
figure suivante montre un captage d’eau de pluie par une citerne en béton.
Source : Primature/CPGU (2014)
Figure 5 : Installation de captage d’eau de pluie.
II.1.1.2. Contribution de la technologie à l’adaptation au CC
Elle contribue à la gestion de l’aléa pluviométrique en améliorant la disponibilité et
l’accès à l’eau potable. L’eau collectée doit être géré avec précaution en période de sècheresse.
En effet, la collecte d’eau pluviale permet de réduire la vulnérabilité par rapport à l’insuffisance
d’eau en période sèche.
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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
13 13
II.1.1.3. Avantages
Cette technologie apporte plusieurs avantages :
approvisionnement en eau des populations pour satisfaire en grande partie de leurs besoins
en eau pendant la période d’étiage ;
favorisation la recharge de la nappe par infiltration efficace des eaux de pluie pour être
stockées dans des bassins aménagés dans le couloir de ruissellement des eaux pluviales ou
dans des dépressions fermées ;
contribution à la réduction des dépenses de consommation d’eau des ménages donc à la
réduction de la pauvreté.
II.1.1.4. Inconvénients
Les contraintes résident sur :
le coût important de la réalisation ;
la nécessité :
o des techniciens spécialistes ;
o d’une suffisante collaboration entre les industries, les institutions de formations et
de recherches ;
o d’un programme de sensibilisation pour la population.
II.1.2. Adduction en eau potable par gravitaire (AEPG)
Une adduction en eau potable par gravitaire est un système de captage d’eau par
gravitaire forme par un ensemble d’ouvrage ayant pour but de satisfaire les besoins en eau des
habitants. L’eau captée devrait se situer à une altitude supérieure à celles des sites d’utilisations
et seule la simple force de gravité mobilise l’eau.
II.1.2.1. Caractéristiques de la technologie
Cette technologie est constituée par un ouvrage de captage des venues d’eau souterraines
naturelles (sources) ou des eaux souterraines pompées directement dans un forage ou puits, ou
des eaux de surface, situé à une côte plus élevée par rapport aux sites à desservir, un ouvrages
de traitement est nécessaire si l’eau avec sa qualité n’est pas satisfaisante, une conduite
d’amenée vers un réservoir de stockage et d’un réseau de distribution vers les bornes fontaines
et les branchements privées.
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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
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Le nombre des habitants à desservir est en fonction du débit d’eau captée et le volume
du réservoir. Pour sa pérennité, les éléments qui constituent une AEPG doit avoir une bonne
configuration et conception. La figure suivante illustre la configuration d’un système d’AEPG
en général.
Source : Primature/CPGU (2014)
Figure 6 : Configuration type d’un système d’AEPG.
II.1.2.2. Contribution de la technologie à l’adaptation au CC
Si la source est pérenne et située à une altitude supérieure au site d’utilisation, l’AEPG
est réalisable Cette technologie est donc réalisable en fonction du relief. D’une manière intégré
et en respectant les conditions environnementales nécessaires, la vulnérabilité par rapport au
manque d’eau est réduit considérablement. L’eau arrive directement près des usagers pour
satisfaire les besoins en eau au moyen des bornes fontaines ou branchement publics.
II.1.2.3. Avantages
Plusieurs avantages sont issus de l’AEPG :
favorisant le développement socio-économique par le fait que l’eau est livrée
directement dans la zone à desservir ;
minimise le risque de pollution due aux effluents liquides domestiques pour l’eau
destinée à la consommation humaine ;
possède un faible risque de pollution d’origine fécale du faite de la position en amont
des habitations.
II.1.2.4. Inconvénients
L’AEPG présente quelques inconvénients. Il est souvent difficile à mettre en place du
fait que la délimitation de trois niveaux de périmètre de protection (immédiat, rapproché et
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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
15 15
éloigné) provoque des risques de conflit foncier au niveau des zones d’occupation ou le
propriétaire du terrain.
La variabilité et le changement climatique pourraient provoquer un impact négatif sur
l’environnement liés à la diminution du débit et même le tarissement de l’eau d’irrigation entre
le point de captage (source) et la zone à desservir.
II.1.3. Puits modernes
Dans le cas de nappe peu profonde, sur sol meuble et stable, les puits modernes peuvent
être une des meilleures alternatives pour le captage d’eau souterraine.
II.1.3.1. Caractéristiques de la technologie
Le puits moderne diffère du forage par sa grande section de captage, un diamètre de
l’ordre de 1,5 à 2m. La profondeur de l’ouvrage dépend de la venue d’eau de celle de la nappe
à capter et du volume souhaité, la figure suivante illustre la structure d’un puits moderne.
Source : Primature/CPGU (2014)
Figure 7 : Structure d’un puits moderne.
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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
16 16
Le creusement du puits peut se faire manuellement ou mécanisés (machines), la méthode
appropriée dépend de la dureté des roches et la profondeur de la nappe. Deux variantes de puits
modernes existent selon la modalité de l’exploitation :
puits fermé équipé d’une pompe à motricité humaine, ce système de captage est équipé
d’une pompe utilisant la force humaine par une pompe manuelle ou pédale. Il est
préférable d’utiliser ce type d’équipement pour des causes techniques et/ou socio-
économique ;
puits tubulaire pour l’approvisionnement en eau des ménages caractérisé par une tube
en plastique ou métallique de petite diamètre (100 à 150mm) qui est enfoncé dans le sol
par battage, ensuite, il est équipé d’une pompe pour extraire l’eau.
II.1.3.2. Contribution de la technologie à l’adaptation au CC
Comme le cas du forage, le puits moderne atteignant des nappes plus ou moins
profondes est plus résistant à la sécheresse que le réchauffement climatique peut entrainer. De
plus, les puits sont des ouvrages fermés, le risque de contamination externe et l’évaporation
directe est réduit. C’est une autre option pour limiter la pression sur les eaux superficielles.
II.1.3.3. Avantages
Les avantages des puits modernes sont comme suit :
un puits permet de capter l’eau souterraine à faible profondeur au moyen d’une pompe
à motricité humaine donc l’accès à une ressource en eau pérenne et de qualité à faible
coût d’opération, même pour des populations à faible revenu économique ;
la technologie possède une grande capacité de stockage par sa taille (diamètre et
profondeur) favorisant le débit d’exploitation même dans un aquifère peu productif ;
pas de risque d’obstruction (pierres, pièces de pompe détachées, etc.), faciles à
réhabiliter (curage manuel) et à recreuser en cas d’abaissement des niveaux
piézométrique dans le puits. Le retour au puisage traditionnel est toujours possible en
cas de panne.
II.1.3.4. Inconvénients
Pour cette technologie de captage, les défauts sont :
coût peu élevé sur son investissement ;
vulnérable à la pollution si l’ouvrage est à ciel ouvert ;
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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
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équipement peu durable et faible amélioration du niveau de service par rapport à un
ouvrage traditionnel.
II.1.4. Forage
Le forage (forage hydrogéologique) est un ensemble d'opérations de creuser un trou de
diamètre centimétrique à décimétrique généralement vertical dans le but d’atteindre l’eau
souterraine à une profondeur variant de quelque mètres à quelque centaine de mètres. L’eau
peut être puisée par un système d’exhaure avec un pompage manuel ou motorisé.
II.1.4.1. Caractéristiques de la technologie
Un forage est généralement caractérisé par son faible diamètre de l’ordre de 10 à 24,5cm
et de sa grande profondeur. Il est effectué au moyen des machines semi-automatiques ou
foreuses, la figure suivante illustre la coupe type d’un forage.
Source : Primature/CPGU (2014)
Figure 8 : Coupe type d’un forage.
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Les principaux éléments d’un forage sont : l’aménagement de surface, le tubage plein
en PVC pour stabiliser les parois, la partie captante au niveau de la zone saturée constituée par
des tubes crépinés (tubes perforés).
Il existe deux variantes de cette technologie suivant la conception et l’équipement :
le forage équipé d’une pompe à motricité humaine (FPMH) ;
Si la profondeur de l’eau souterraine permet d’utiliser une pompe à motricité humaine,
ce système peut être utilisé. La pompe peut être manuelle ou pédale. L’India Mark II, III, le
Vergnet et l’Afridev sont les pompes de ce type les plus utilisées à Madagascar.
le forage équipé d’une pompe motorisée (FPM).
Ce type de système est nécessaire si l’eau captée se situe à une profondeur de 100m ou
plus. L’élévation mécanique motorisée amène l’eau vers le réservoir. Le système d’alimentation
fournissant l’énergie doit être tenue compte (moteur diesel, éolienne ou thermique, solaire, etc.).
II.1.4.2. Contribution de la technologie à l’adaptation au CC
Ces ouvrages permettent de réduire les effets de la variabilité pluviométrique par
mobilisation de l’eau disponible dans les nappes. Le changement climatique peut entrainer des
sécheresses plus fréquentes. Les forages sont considérés comme les plus résistants à la
sécheresse par rapport aux autres systèmes d’approvisionnement d’eau habituels.
Les forages sont des ouvrages fermés, protégés de source de contamination de surface
et contre l’évaporation directe due à l’élévation de la température ambiante. Cette mise en
valeur des ressources en eaux souterraines peut réduire l’insuffisance d’eau en période sèche et
faire diminuer la pression sur les eaux de surface.
II.1.4.3. Avantages
Les principaux avantages sont :
risque de pollution minime puis que le forage captant les aquifères profonds est mieux
protégé contre la pollution, et permet l’accès à l’eau de qualité et en quantité suffisante ;
assurer la satisfaction des besoins en eau en période de sécheresse, de permettre la
continuation des activités pour pouvoir augmenter la productivité alimentaire et
agricole ;
contribuer à la protection des usagers contre les maladies d’origine hydrique (choléra,
bilharziose, etc.) et les rendre capables de produire suffisamment ;
procurer des emplois permanents à la population vulnérable par la maintenance de
l’installation si à grande échelle dans les régions arides et semi-aride.
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II.1.4.4. Inconvénients
Le principal inconvénient sur le forage est le problème de maintenance surtout en milieu
rural isolé. En cas de panne, un entretien délicat utilisant un savoir-faire et des équipements
spécialisés sont nécessaire. Les habitants peuvent se retourner au puisage traditionnel.
Le coût d’exploitation est élevé dans le cas où des pompes motorisées sont utilisées.
II.2. INVENTAIRE DES TECHNOLOGIES D’AEP EXISTANTES DANS LA ZONE
Les technologies existantes dans la zone d’étude sont classifiées selon le type d’eau
captée. Ainsi, on y trouve des technologies de captage d’eau pluviale, d’eau de surface et d’eau
souterraine.
II.2.1. Technologies de captage d’eau pluviale
Pendant la saison humide, le captage d’eau de pluie ou impluvium occupe une place
importante sur l’approvisionnement en eau des habitants. L’eau de pluie est stockée dans un
réservoir privé pendant cette saison. Le captage d’eau de pluie par la toiture est la technique la
plus utilisée par la population. Concernant la qualité, c’est la meilleure option par rapport à
l’eau du fleuve en période de crue. Par conséquent, les villageois ne se tardent pas à prioriser
son utilisation.
II.2.2. Technologies de captage d’eau de surface
L’eau de pluie tombée pendant la période de crue et celle du canal d’irrigation alimenté
par le fleuve à l’aide d’une vanne de dérivation sont aussi exploités par les habitants pour la
lessive et se laver.
II.2.3. Technologies de captage d’eau souterraine
II.2.3.1. Puits traditionnels (vovo)
Les vovo sont les points d’eau la plus répandue dans la zone d’étude. Le coût de
construction est faible, seul le coût de main d’œuvre avec des quelques équipements est à payer.
La profondeur à atteindre est seulement de 5m au maximum, pour capter la nappe superficielle.
En général, les vovo ne sont pas couverts et leur paroi n’est pas solide. Pourtant ils jouent un
rôle très important dans l’approvisionnement en eau de la zone d’étude.
II.2.3.2. Puits modernes
Quelques puits busés sont aussi inventoriés. La profondeur à atteindre est pareille à ceux
des puits traditionnels parce que l’aquifère est le même mais ils sont plus robuste.
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En 2006, Ambahikily a bénéficié d’un système d’alimentation en eau potable par un
puits équipé de pompe solaire du projet FID. Ce système d’AEPP est caractérisé par (DRE,
2013) :
un système de captage constitué par un puits en état fonctionnel ;
un débit capté non connu (puits fermé) ;
une conduite d’amenée en PVC de 14m de longueur, entre le puits et le réservoir ;
un réservoir de stockage de 12m3 ;
un réseau de distribution formé par 02 conduites principales parallèles ;
une pompe solaire immergée ;
20 bornes fontaines ;
une absence de clôture de protection.
Cette technologie d’AEP n’a fonctionnée que très peu de temps après sa restitution. Les
problèmes sont :
pompe tombée en panne par aspiration de sable ;
faible rendement de la pompe solaire ;
Il fallait un jour au moteur électrique pour remplir le château d’eau de 12m3.
vol du panneau solaire ;
tuyaux de distribution vers les bornes fontaines mal calibrés (faible dimension) donc
très faible débit au niveau des bornes fontaines.
II.2.3.3. Forage
Aux environs de la zone d’étude, deux forages à grande profondeur allant jusqu’à 160m
sont opérationnels et approvisionnent encore en eau les habitants. Ces ouvrages sont construits
par le JICA en 1993. Ils sont situés à Namatoa et Andranomanitsy, à 4km environ du Chef-lieu
de la Commune Ambahikily. Le débit d’exploitation est satisfaisant. Le tableau suivant montre
quelques caractéristiques hydrodynamiques et physico-chimiques de chaque forage.
Tableau 5 : Caractéristiques hydrodynamiques et physico-chimiques des eaux
(Andranomanitsy et Namatoa).
Paramètres Andranomanitsy Namatoa
Profondeur [m] 166,6 150,3
NS [m] 0,73 3,57
ND [m] 1,72 4,78
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Paramètres Andranomanitsy Namatoa
Turbidité 0 0
Couleur 0 0
C [µS] 505
pH 8,5 8
T [°C] 5 5
Potassium [ppm] 0 0
Azote nitritique [ppm] 0 0
Azote nitreux [ppm] 0 0
Azote ammoniaque [ppm] 0,4 0,4
Chrome [ppm] 0 0
Fer total [ppm] 0 0,2
Cuivre [ppm] 0 0
Chlorure [ppm] 0 0
Dureté totale 350 300
Micro-organisme 0 0
Source : JICA, (1993)/ DRE, (2013)
II.3. CHOIX ET ANALYSE MULTICRITERES DE PRIORISATION DES
TECHNOLOGIES ADAPTEES AU CC
II.3.1. Changements climatiques
Le changement climatique est l’évolution ou modification durable des paramètres
statistiques (paramètres moyens, variabilité) du climat global de la terre ou de ces divers climats
régionaux, mais de plus en plus influencé par les activités polluantes de l’homme.
Sans parler de l’évolution naturelle du climat, les principales causes du changement
climatique sont tous les facteurs pouvant provoquer l'augmentation de la concentration en gaz
à effet de serre dans l’atmosphère. Cette augmentation de la concentration engendre la
destruction de la couche d’ozone entrainant des modifications de l'intensité du rayonnement
solaire atteignant la surface terrestre d’où le réchauffement de la Terre. Ce phénomène de
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réchauffement lié au problème de couches d’ozone de la terre influe sur les différents facteurs
climatiques (température, vent,…) et sur les différents termes du bilan hydrique (ETP/ETR, P,
R, I).
Beaucoup des secteurs sont touchés par la variabilité et le changement climatique, y
compris les ressources en eaux
II.3.2. Effet de la variabilité et le changement climatique sur les ressources en eau
Particulièrement, les eaux que ce soit de surface ou souterraine sont atteints par le
changement climatique du point de vue quantité et qualité.
II.3.2.1. Dégradation de la quantité
a. Pluviosité
La diminution et/ou la répartition inégale de la pluviométrie mensuelle ou annuelle
influe des impacts sur les régimes hydrologiques aussi bien de surface que souterrain. Cette
irrégularité du régime hydrologique peuvent diminuer la quantité des eaux dans l’espace et dans
le temps.
b. Forte évaporation
A cause du réchauffement de l’atmosphère, la température augmente et provoque des
perturbations des différents paramètres du bilan hydrique : nouvelle répartition spatio-
temporelle des précipitations et des écoulements, faible infiltration, intensification de
l’évapotranspiration qui conduira à un assèchement ou tarissement des points d’eau naturels
(sources, lacs, rivières).
II.3.2.2. Dégradation de la qualité
a. Effets de la forte évaporation
Sous l’effet de la forte évaporation, une augmentation de la teneur en sel a eu lieu sur
des points d’eau ou une tendance à un accroissement de la concentration en polluants dans l’eau.
L’élévation des températures provoquerait une hausse de température de l’eau qui se met en
équilibre avec le milieu. Ce changement pourrait contribuer à réduire la concentration
d’oxygène dissous, à accroître les concentrations des nutriments comme les phosphores et à
donner à l’eau un goût et une odeur désagréable pendant la saison chaude (Rakotondrabe, 2007).
b. Effets des crues
L’intensité de la précipitation augmente les risques de propagation ou de dispersion des
polluants (déchets urbains, déchets industrielles…) et des maladies d’origine hydrique.
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L’augmentation des débits et la fréquence des inondations accentuent la turbidité de
l’eau, l’érosion.
c. Pollutions
La pollution est aussi un grand problème dans le secteur de l’alimentation en eau
potable. Les sources majeures sont les rejets polluants liquides (eaux usées), solides (ordures et
déchets divers) et gazeux (fumée) d’origines divers :
domestiques ;
industrielles (eaux usées et déchets industriels) ;
rejets polluants agricoles ;
apports liés à la pollution atmosphérique ;
rejets polluants des élevages ;
rejets polluants des exploitations minières.
Pour l’eau de surface et souterraine, la contamination peut se faire par :
déversement des rejets polluants dans les réseaux et réservoirs de surface ensuite
une partie s’infiltre dans le sol et le sous-sol et pollue l’aquifère ;
transport et infiltrations des eaux de ruissellement en surface du sol en
présence d’une précipitation efficace et mauvais assainissements.
Dans la section suivante, la méthode d’Analyse MultiCritere est abordée pour faire face
aux choix de la technologie d’AEP à utiliser pour faire face à la variabilité et au changement
climatique dans la zone d’étude.
II.3.3. Choix et analyse multicritère de la technologie d’AEP
La mise en place d’infrastructure d’AEP nécessite beaucoup des moyens financiers et
techniques sous diverses contraintes environnementales et sociales comme le changement
climatique actuel. Cependant, la décision d’une installation d’une technologie d’AEP est
fonction de nombreux paramètres.
C’est dans ce contexte que cette partie est axée sur l’application d’une méthode
d’Analyse MultiCritere (AMC) d’outil d’aide à la décision à la hiérarchisation des technologies
possibles sur l’alimentation en eau. Les méthodes AMC permettent d’évaluer plusieurs options
dans des situations où aucune possibilité n’est parfaite sur un ensemble des critères prédéfinis.
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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
24 24
La méthode AHP (Analyse Hiérarchique des processus) qui est l’un des méthodes de
l’Analyse MultiCritere basée sur la comparaison binaire d’option et de critère, a été choisi pour
cette étude.
II.3.3.1. Présentation de la méthode AHP
a. Description de la méthode AHP
L’Analyse Hiérarchique des Procédés (de l’anglais « Analytic Hierarchy Process »),
Cette méthode inventée par le mathématicien Thomas Saaty (1980), permet la comparaison et
le choix entre des options préétablies. Cette méthode multicritère d’aide à la décision intègrent
plusieurs critères et arrivent à un choix justifié de technologie, la décision est alors dite
rationnelle, systématique et correctement prise.
b. Principe de la méthode
Elle procède par comparaison binaires de chaque niveau de la hiérarchie par rapport aux
éléments du niveau supérieur. Tous les critères sont comparés deux a deux par rapport à
l’objectif global de l’étude qui donne le vecteur priorité de ce critère. Cette méthode est aussi
capable d’identifier et de prendre en considération l’incohérence des décideurs.
La méthode AHP passe par une conversion ordinale ensuite d’une attribution d’un
facteur de pondération aux critères qui donne le poids. Les trois principes de la méthode AHP
sont :
la structuration hiérarchique ;
la structuration des priorités et la comparaison binaire ;
la cohérence logique.
La figure 7 expose l’arbre hiérarchique qui montre les facteurs influents sur l’objectif,
soit les critères et les solutions possibles au problème.
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25 25
Figure 9 : Décomposition hiérarchique.
c. Méthode de calcul
Les relations complexes peuvent être analyses en prenant des paires d’éléments et en les
comparant en fonction de leurs caractéristiques. Des appréciations sont données lors des
établissements des comparaisons binaires qui sont fonction de la pensée logique à l’intuition ou
expérience. En parallèle, la méthode AHP contrôle la cohérence des appréciations formulées.
La matrice constitue le cadre le plus efficace pour effectuer de telles comparaisons. Pour
procéder ainsi, il faut commencer au sommet de la hiérarchie et sélectionner le critère C qui
sera utilisé pour effectuer la première comparaison par rapport aux autres. Ensuite, une
comparaison entre les alternatives et les critères sera effectuée pour obtenir le poids de chaque
alternative vis-à-vis des critères considérés. Enfin, une combinaison des matrices
précédemment obtenus est nécessaire pour pondérer les poids de chaque alternative et critère.
Par convention, la comparaison se fait toujours des éléments de gauche (lignes) aux
éléments supérieurs (colonnes). Quand le problème est structuré hiérarchiquement, une telle
matrice est ainsi mise en place pour comparer l’importance relative des critères en respectant
l’objectif du niveau 0. Dans le même ordre d’idée, une matrice de comparaison des alternatives
sera faite pour chaque critère qui leur est rattachée.
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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
26 26
Le tableau ci-après montre l’échelle de comparaisons binaires. On utilise des chiffres
pour représenter l’importance relative d’un élément par rapport à un autre en fonction de la
priorité.
Tableau 6 : Echelle de comparaisons binaires.
Dégrée d’importance Définition Explication
1 Importance égale des deux
éléments
Deux éléments contribuent autant à la
propriété
3 Faible importance d’un
élément par rapport à un
autre
L’expérience et l’appréciation
personnelle favorisent légèrement un
élément par rapport à un autre
5 Importance forte d’un
élément par rapport à un
autre
L’expérience et l’appréciation
personnelle favorisent fortement un
élément par rapport à un autre
7 Un élément est beaucoup
plus important que l’autre
Un élément est favorisé et sa dominance
est atteste dans la pratique
9 Un élément est absolument
plus important que l’autre
Les preuves favorisant un élément par
rapport à un autre sont aussi
convaincantes que possible
2 ; 4 ; 6 ; 8 Valeurs intermédiaires entre
deux appréciations voisines
Un compromis est nécessaire entre deux
appréciations
Réciproques Si l’activité i se voit attribuer
l’un des chiffres précédents
lorsqu’elle est comparée à
l’activité j (j : valeur
réciproque lorsqu’on la
compare à i)
Source : Saaty (1984)
d. Cohérence des jugements
En pratique, les idées nouvelles qui nous affectent tendent à entrainer une nouvelle
hiérarchisation de nos préférences, ce qui rend incohérent par rapport aux engagements
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27 27
antérieurs. Un certain degré de cohérence est alors nécessaire. Autrement, les appréciations
risquent d’être quelque peu aléatoires et peuvent exiger certaines révisions.
D’après Saaty, le Ratio de Cohérence (RC) doit être inférieur ou égale à 10%, soit une
imprécision de moins de 10%. Le principe consiste à comparer le jugement par rapport à la
pondération aléatoire des éléments.
Saaty a élaboré une échelle où les indices aléatoires (RI) furent établis en effectuant des
jugements aléatoires pour un nombre élevé de réplication. Ce nombre RI représente la moyenne
des indices calcules à chaque réplication pour différente grandeur de matrice carrée (N). Le
tableau suivant montre l’échelle de Saaty d’après son expérience.
Tableau 7 : Echelle aléatoire de Saaty.
N 1 2 3 4 5 6 7 8 …
RI 0,00 0,00 0,58 0,9 1,12 1,24 1,32 1,41 …
Source : Saaty, (1984)
Pour calculer le Ratio de Cohérence d’une matrice binaire de comparaison, les étapes
suivantes doivent être effectuées :
multiplier chaque colonne de la matrice binaire initiale (non normalisée) par son poids
respectif du vecteur de priorité trouvé ;
additionner les lignes de cette nouvelle matrice pour avoir un vecteur colonne ;
rechercher la valeur propre maximale de la matrice λmax en divisant le dernier vecteur par
le vecteur priorité et faisant la moyenne des valeurs de ce vecteur pour donner le λmax.
calculer l’Indice de Cohérence (IC) suivant l’expression :
IC = λ max − N
N−1 ;
finalement, calculer le Ratio de Cohérence (comparaison de IC par rapport à RI).
Si RC ≤ 0,10, la matrice est acceptée, sinon le jugement est à revoir : RC ≥0,10.
II.3.3.2. Application de la méthode AHP
La présente section consiste à l’application proprement dite de la méthode AHP aux
choix de la technologie d’AEP à mettre en place dans la zone d’étude. Le logiciel Excel a été
utilisé pour la réalisation des calculs. La figure suivante résume la démarche à suivre sur
l’utilisation de la méthode d’AHP.
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Figure 10 : Résumé la démarche à suivre sur l’utilisation de la méthode d’AHP.
a. Définition des alternatives et des critères
D’après l’analyse de données existantes, plusieurs ressources en eau peuvent être
exploitées, trois (03) choix d’alternatives sont alors proposées :
alternative A1 : captage de l’eau du fleuve Mangoky situe à 4 km environ de la zone
d’étude (1) ;
Jugement à reviser Calcul poids Jugement à reviser
Calcul poids
Matrice combinée
Pondération des poids
Rang par priorité
Ensemble des
alternatives: Ai
Ensemble des critères:
Ci
Elaboration matrice
niveau 2
RC≤0,1
Elaboration matrice
niveau 1
RC≤0,1
oui non non oui
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alternative A2 : l’exploitation de la nappe superficielle par des puits type projet FID
2006 mais avec amélioration (2) ;
alternative A3 : l’exploitation de la nappe profonde par des forages en se référant aux
deux forages du projet JICA (1993) à Namatoa et Andranomanitsy (3).
Le captage d’eau pluviale a été directement exclus parmi les solutions possibles, vue
son caractère passagère c’est-à-dire n’est pas pérenne et seulement pendant la courte durée de
saison de pluie. Cette technologie est simplement temporaire pour les habitants.
Ces trois (03) alternatives identifiées nécessite des critères dits de priorisation liés aux
stratégies de développement du pays, aux politiques et programmes nationaux des secteurs liés
aux ressources en eau en particulier le secteur EAH., sept (07) critères ont été retenue pour la
priorisation de la technologie de captage en basant aux critères proposées par documentations
(EBT, PANA, PGE, PND…) et le contexte actuel de la zone d’étude. Ces critères sont :
C1 : cohérence avec les politiques et priorités nationales de développement ;
C2 : renforcer la résilience face à l’inondation ;
C3 : renforcer la résilience face à la pollution ;
C4 : renforcer la résilience face à la sècheresse ;
C5 : rapport coût/efficacité ;
C6 : durabilité ;
C7 : contribution de la technologie pour protéger et préserver les services écosystémique.
Ces critères sont décrits et bien justifiés :
C1 : cohérence avec les politiques et priorités nationales de développement.
La technologie est-t-elle en cohérence avec les politique et les priorités nationales de
développement (PND, PANA, Stratégie nationale de l’EAH, Politique nationale de lutte contre
le changement climatique, PNEA, etc.). Ce critère est alors une contrainte politique.
C2, C3, C4 : renforcé la résilience face aux changements climatiques (sècheresse,
inondation et pollution).
Ce sont des contraintes de développement liées directement à la variabilité et au
changement climatique. La technologie contribue-t-elle à la réduction de la vulnérabilité
climatique et l’adaptation aux aléas climatique des ressources en eau ? Favorise-t-elle la
résilience climatique du secteur eau (résister et réagir aux aléas climatiques) ?
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C5 : rapport coût/efficacité.
C’est une contrainte économique et technologique. Pour chaque technologie proposée,
les coûts d’acquisition, des charges d’exploitation et de maintenance sont-ils
abordables ? Le coût de produits issus de la technologie est supportable par les budgets
des usagers ?
C6 : durabilité.
C’est un critère technique (utilisation et maintenance) pour chaque technologie. Est-ce
que la technologie contribue à la résolution des problèmes sur les ressources disponibles et les
besoins en eau ? Est-ce qu’elle pourrait être durable (fonctionnalité, maintenance, entretien et
amélioration possible, etc.) ?
C7 : contribution de la technologie pour protéger et préserver les services
écosystémique.
Est-ce que la technologie permet une meilleure gestion des ressources naturelles (eau,
sol, biodiversité, etc. et une protection de l’environnement ? Est-t-elle adaptable aux conditions
géographiques de la zone ?
b. Calculs et résultats
Pour réaliser l’objectif de la priorisation, le procédé proposé par la méthode AHP doit
être suivi et les résultats de la mise en œuvre de la méthode sont présentés sous forme de tableau
(matrice).
En étape 1, le tableau ci-dessous présente la matrice des critères pour l’élaboration de la
matrice niveau 1. Chaque cage est notée à partir des jugements d’importance évalués entre deux
critères (attribution de la dégrée d’importance pour chaque critère). La Ratio de Cohérence RC
est tout de suite calculée après avoir définie la matrice des critères pour savoir si la matrice est
acceptable ou non.
Tableau 8 : Matrice niveau 1 des critères.
Critères C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7
C1 1 1/3 1/3 1/3 1/5 1/5 3
C2 3 1 1/4 1/4 1/3 1/3 1/3
C3 3 4 1 1/4 1/3 1/3 2
C4 3 1/4 1/4 1 1/3 3 5
C5 5 3 3 3 1 3 5
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C6 5 3 3 1/3 1/3 1 3
C7 1/3 3 1/2 1/5 1/5 1/3 1
Apres calcul, on trouve :
λmax = 7,71,
IC = 0,12 et RC = 0,09 ≤ 0,10
Cette matrice est acceptable et le jugement est cohérent.
Etape 2 : de la même manière que l’étape précédente, chaque cage est notée à partir de
la dégrée d’importance évalué entre les alternatives vis-à-vis des sept critères retenues. Sept
matrices de comparaison binaire sont alors obtenus et tout en vérifiant leur cohérence.
Tableau 9 : Matrices niveau 2 des alternatives pour chaque critère.
Critère C1 Critère C2
Alternative A1 A2 A3 Alternative A1 A2 A3
A1 1 1/3 1/5 A1 1 5 3
A2 3 1 1/3 A2 1/5 1 1/3
A3 5 3 1 A3 1/3 3 1
λmax = 3,04 ; IC = 0,02 ; RC = 0,034 λmax = 3,04 ; IC = 0,02 ; RC = 0,034
Critère C3 Critère C4
Alternative A1 A2 A3 Alternative A1 A2 A3
A1 1 5 3 A1 1 5 3
A2 1/5 1 1/3 A2 1/5 1 1/3
A3 1/3 3 1 A3 1/3 3 1
λmax = 3,04 ; IC = 0,02 ; RC = 0,034 λmax = 3,04 ; IC = 0,02 ; RC = 0,034
Critère C5 Critère C6
Alternative A1 A2 A3 Alternative A1 A2 A3
A1 1 1/3 1/5 A1 1 7 3
A2 3 1 1/3 A2 1/7 1 1/5
A3 5 3 1 A3 1/3 5 1
λmax = 3,04 ; IC = 0,02 ; RC = 0,034 λmax = 3,07 ; IC = 0,035 ; RC = 0,06
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Critère C7
Alternative A1 A2 A3
A1 1 1/5 1/5
A2 5 1 1/3
A3 1/5 3 1
λmax = 3,01 ; IC = 0,005 ; RC = 0,008
En troisième étape, le tableau ci-après donne les valeurs approximatives du poids
pondéré des critères.
Tableau 10 : Poids pondérés des critères
Critères C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7
Moyenne par
ligne Poids
C1 1 1/3 1/3 1/3 1/5 1/5 3 0,164 0,009
C2 3 1 1/4 1/4 1/3 1/3 1/3 0,191 0,011
C3 3 4 1 1/4 1/3 1/3 2 0,874 0,050
C4 3 1/4 1/4 1 1/3 3 5 0,979 0,056
C5 5 3 3 3 1 3 5 12,651 0,725
C6 5 3 3 1/3 1/3 1 3 2,466 0,141
C7 1/3 3 1/2 1/5 1/5 1/3 1 0,130 0,007
TOTAL 17,456 1,000
Du même procédé, on calcule de cette manière le poids de chaque matrice du niveau 2
et on obtient une nouvelle matrice appelée matrice combinée.
Tableau 11 : Matrice combinée Alternative-Critère.
Alternative/Critère C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7
A1 0,10 0,64 0,64 0,62 0,62 0,65 0,14
A2 0,26 0,10 0,10 0,09 0,08 0,07 0,50
A3 0,64 0,26 0,26 0,29 0,30 0,28 0,36
TOTAL 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
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Etape 4 : pondération des poids en multipliant les éléments de la matrice précédente
(matrice combinée) par le poids obtenu pour chaque critère.
Tableau 12 : Matrice combinée Alternative-Critère.
Poids 0,009 0,011 0,050 0,056 0,725 0,141 0,007 Somme
A1 0,00094 0,00701 0,03250 0,03458 0,07975 0,09153 0,00101 0,24732
A3 0,00232 0,00115 0,00428 0,00480 0,18850 0,01015 0,00350 0,21470
A3 0,00573 0,00284 0,01300 0,01663 0,46400 0,03935 0,00249 ►0,54404
Ce tableau montre que l’ordre de priorité des alternatives est A3 à valeur pondérée
0,54404 puis A1 à valeur pondérée 0,24732 et A2 avec la valeur pondérée 0,21470. Ainsi,
l’alternative A3 ou l’exploitation de la nappe souterraine profonde demeure le choix qui
correspond la technologie adaptée plus prioritaire dans cette zone. Cette alternative surpasse les
autres (A1 et A2) dans tous les autres critères. La décision de l’exploitation des nappes profondes
s’avère cohérente avec la situation réelle de la zone d’étude. Une étude de faisabilité de telle
technologie suivant le manuel de procédure du Ministère chargé de l’Eau et Assainissement
devrait être donc réalisé.
Apres cette AHP de priorisation des technologies adaptée au CC pour l’implantation
d’un système d’adaptation d’eau potable dans la zone d’étude, différentes approches
hydrogéologiques et scientifiques peuvent être utilisées pour caractériser les systèmes aquifères
de la zone d’étude.
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TROISIEME CHAPITRE :
APPROCHES METHODOLOGIQUES
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L’hydrogéologie, science des eaux souterraines, intervient dans la gestion de l’espace
souterraine, dans l’étude hydrodynamique et les caractères physico-chimiques des eaux
souterraines.
Pour une meilleure compréhension des processus hydrogéologique, il faut faire appel à
des études pluridisciplinaires (Castany, 1987) utilisant des méthodes basées sur l’analyse des
différents phénomènes physiques. Différents approches scientifiques ont permis d’identifier et
caractériser les systèmes aquifères, et de déterminer la structure de ces systèmes et leurs nappes.
Dans cette partie, nous allons décrire quelques approches pouvant être utilisées en
hydrogéologie avec leur principe et les méthodes utilisées dans la zone d’étude sans insister sur
les techniques d’appareillages et de mesures.
III.1. APPROCHE HYDROCLIMATIQUE
L’hydrologie est définie comme l’étude de cycle de l’eau et l’estimation de ses différents
flux. Elle englobe la climatologie (la partie aérienne du cycle de l’eau), les écoulements à la
surface des continents ou hydrologie de surface, l’hydrodynamique ou le ruissellement en
milieux superficiel.
Cette approche a pour but de présenter les différents termes du bilan hydrologique dont
la précipitation (P), l’évaporation (E), l’évapotranspiration potentielle (ETP) ou réelle (ETR),
l’infiltration (I) et le ruissellement (R) et qui est régie par l’équation :
P = R + E + I ± ΔS (3.1)
Elle est basée sur le traitement des données disponibles sur ces différents paramètres
comme les données pluviométriques et pluviographiques, limnimétriques et limnigraphiques
des stations hydroclimatiques existantes sur la zone d’étude et ses environs.
Dans cette étude, les données pluviométriques et l’analyse du bilan hydrique des stations
existants et aux environs de la zone d’étude ont été collectées par documentation et au sein du
service de la météorologie. Cette approche permet de juger si les conditions sont favorables ou
non pour la recharge ou la réalimentation des nappes.
III.2. APPROCHE GEOLOGIQUE ET MORPHO-STRUCTURALE
La géologie est la base fondamentale de l’hydrogéologie (Castany, 1987). Cette
approche est donc très utile. Elle repose sur l’observation, l’analyse et l’interprétation des
données des clichés aériens et des traitements d’images satellitaires, des reconnaissances sur
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terrain pour savoir la géologie de surface et subsurface ; des logs de forage pour avoir des idées
sur la stratigraphie ou la succession des couche et la nature géologique.
Elle permet d’identifier la nature géologique de différentes couches constituant le
système aquifère, de déterminer la structure et la géométrie du système.
III.3. APPROCHE PHYSICO-CHIMIQUE
Cette approche vise à présenter les caractéristiques physico-chimique des eaux (surfaces
et/ou souterraines). Les caractéristiques physico-chimiques des eaux souterraines dépendent
d’un certain nombre de facteur tels que la composition chimique et minéralogique des terrains
encaissants et/ou traversés, la structure géologique, les conditions d’écoulements, les conditions
physico-chimiques locales. Les données physico-chimiques sont collectées par des études sur
terrains et/ou par documentation.
L’analyse des caractéristiques physico-chimiques des eaux dans les points d’eau
rencontrés concerne les paramètres suivants : la température, la conductivité électrique et le pH.
III.3.1. La température
Elle joue un rôle important dans l’augmentation de l’activité chimique, bactérienne et
de l’évaporation des eaux. La température de l’eau souterraine varie en fonction de la
température extérieure en zone hétérothermie, de la nature géologique et de la profondeur du
niveau d’eau par rapport à la surface du sol. En zone homothermie, elle varie avec la profondeur
selon le gradient géothermique. La température de l'eau est un paramètre de confort pour les
usagers.
Du point de vue recharge, la variabilité de la température des eaux souterraines indique
le nombre d’aquifère constituant le réservoir ou de voir l’origine de sa recharge.
Elle permet également de corriger les paramètres d'analyse dont les valeurs sont liées à
la température (la conductivité électrique notamment). De plus, en mettant en évidence des
contrastes de température de l'eau sur un milieu, il est possible d'obtenir des indications sur
l'origine et le sens d'écoulement de l'eau.
III.3.2. La conductivité électrique (CE)
La valeur de conductivité électrique est fonction de la minéralisation et la salinisation
de l’eau. C’est un paramètre global dépendant du nombre et de la mobilité des ions en solution.
La conductivité électrique est un paramètre qui permet d’évaluer en gros la teneur en sels
dissous dissociées en cation et en anions.
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La superposition des nappes à différents régime provoque aussi le mélange donc des
valeurs de conductivité intermédiaires. Le processus de recharge peut être aussi évalué par la
conductivité électrique. Elle peut varier avec la saison due aux réponses pluies et réponses
évaporations. Le tableau suivant représente la classification des eaux suivant la valeur de sa
conductivité électrique.
Tableau 13 : Classification des eaux suivants leur conductivité électrique.
Conductivité électrique [µs/cm] Type d’eau
CE < 10 Eau déminéralisée
10 < CE < 300 Eau faiblement ou peu minéralisée
300 < CE < 500 Eau moyennement minéralisée
500 < CE < 1000 Eau à minéralisation élevée
1000 < CE < 3000 Eau saline
CE > 3000 Eau de mer
Source : Drouart .et al, (1999)
III.3.3. Le pH
Le pH (ou potentiel hydrogène) est l’un des caractéristiques fondamentales de l'eau.
Celui-ci est représentatif de la concentration en ions H+ dans l'eau. Le pH des eaux souterraines
est en relation avec la nature des roches traversées et réservoirs. Elle peut être une réponse
pluies. Souvent le pH dépend de la disponibilité des éléments fondamentaux qui interviennent
dans la réaction d’équilibre carbonatés des eaux en produisant d’ions H+. Le tableau suivant
montre la classification des eaux d’après leur pH.
Tableau 14 : Classification des eaux suivant leur pH.
pH Classe
pH < 5 Eau très acide
5 < pH < 7 Eau acide
pH = 7 Eau neutre
pH > 7 Eau basique
Source : Drouart .et al (1999)
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La localisation des points d’eau inventoriés dans la zone d’étude est présentée dans la
figure suivante.
Figure 11 : Localisation des points d’eau dans la zone d’étude.
III.4. APPROCHE GEOPHYSIQUE
La nature lithologique et la structure des systèmes aquifères sont facilement identifiables
à partir de la prospection géophysique. Cette méthode est très utilisée dans le domaine de
l’hydrogéologie. On peut connaitre davantage la potentialité en eaux souterraines rencontrées.
II.4.1. Principe de la méthode électrique
La méthode électrique est basée principalement par l’injection de courant dans le sol à
l’aide deux électrodes de courant (notées A et B) et de mesurer la différence de potentiel par
deux autres électrodes appelés électrodes de mesures (notées M et N). Cette méthode est basée
sur la loi d’Ohm.
La différence du potentiel entre M et N sera :
ΔV = VM VN = . I
2(
1
𝐴𝑀
1
𝐴𝑁
1
𝐵𝑀 +
1
𝐵𝑁 ) (3.2)
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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
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La figure ci-après présente le dispositif de mesure en prospection électrique.
Figure 12 : Dispositif de mesure.
Ainsi, la résistivité au centre du dispositif :
= 2 .ΔV
(1
𝐴𝑀
1
𝐴𝑁
1
𝐵𝑀 +
1
𝐵𝑁 ).I
(3.3)
Où K = 2
(1
𝐴𝑀
1
𝐴𝑁
1
𝐵𝑀 +
1
𝐵𝑁 ) (3.4)
K : facteur géométrique qui dépend de la disposition géométrique des électrodes.
La configuration de Wenner a été utilisée pour trouver la variation des résistivités du
sous-sol en profondeur c’est-à-dire que toutes les électrodes sont équidistantes :
AM = MN = NB = AB/3 = a avec K = 2a (3.5)
D’où la résistivité est donnée par la relation :
= 2.a.ΔV
𝐼 (3.6)
II.4.2. Principe du sondage électrique
Le sondage géoélectrique est une investigation sur le changement vertical de la
résistivité dans l’objectif d’évaluer la structure hydrogéologique, les caractéristiques des nappes
aquifères et de distinguer la succession des différentes couches par unité géologique. Plus les
électrodes d’injection de courant sont éloignées, plus les lignes de courant vont en profondeur.
équipotentielles
A M NO
B
lignes de courant
D V i
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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
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Les données obtenues sont présentées sous formes des courbes rapportées en
coordonnées bi-logarithmiques de forme :
= f (AB
3) (3.7)
avec ρ : résistivité apparente ; AB : distance inter-électrodes A et B.
La courbe de sondage constitue le document d’interprétation pour l’étude de distribution
verticale des résistivités du sous-sol. Les nombres et les types des couches rencontrées sont
donnés automatiquement à l’aide de logiciel de traitement des données.
Le SEV permet aussi de déterminer un point favorable à l’implantation d’un point de
forage pouvant satisfaire le besoin en eau de la commune. Sur le site, quatre (04) points de
sondages électriques de type Wenner ont été effectués à l’aide d’un résistivimètre et ses
accessoires. La figure ci-dessous montre les emplacements de la prospection géophysiques
effectués (figure 13).
Figure 13 : Emplacements des sondages électriques.
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III.5. APPROCHE HYDROGEOLOGIQUE
III.5.1. Définitions
L’hydrogéologie est la science des eaux souterraines à caractères pluridisciplinaire
(Castany, 1982). C’est une discipline qui regroupe à la fois la géologie et le mouvement de
l’eau à l’intérieur des formations géologiques. Ces deux paramètres sont inséparables dans les
études hydrogéologiques. Dans son ensemble, l’hydrogéologie est à la fois descriptive et
analytique du mouvement et de l’interaction d’eau dans le sous-sol. En effet, l’hydrogéologie
intervient dans la gestion de l’espace souterraine.
Suivants la variation lithologique, texturale et structurale par rapport à l’eau, les
formations géologiques peuvent être classifiées en trois types :
aquiclude : c’est une formation confinée (fermée ou imperméable) comme les roches
cristallines non fracturées, les argiles et les schistes ;