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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
-
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 !
-
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
-
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
-
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
-
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.
-
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.
-
RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
4 4
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.
-
RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
5 5
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
-
RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
6 6
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.
-
RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
7 7
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
-
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 ;
-
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.
-
RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
10 10
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.
-
DEUXIEME CHAPITRE :
TECHNOLOGIES D’ADDUCTION D’EAU
POTABLE ET ADAPTATION
-
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 :
-
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
14 14
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
17 17
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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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
18 18
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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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
19 19
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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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
20 20
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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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
21 21
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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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
22 22
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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RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
23 23
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.
-
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.
-
RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
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.
-
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
-
RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
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.
-
RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
28 28
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
-
RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
29 29
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) ?
-
RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
30 30
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
-
RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
31 31
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
-
RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
32 32
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
-
RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
33 33
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.
-
TROISIEME CHAPITRE :
APPROCHES METHODOLOGIQUES
-
RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
34
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
-
RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
35
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.
-
RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
36
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)
-
RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
37
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)
-
RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
38
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
-
RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
39
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.
-
RAZAKARIVELONIRINA Hasina – Mémoire de fin d’études
40
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 ;