Chimie des eaux de surface et des eaux souterraines

Chimie des eaux de surface et des eaux souterraines 

L’étude de la chimie des eaux est basée principalement sur les informations tirées de la base de données analytiques , sur la quelle une description a été effectuée en utilisant les méthodes suivantes :

– Les diagrammes décrivant la composition chimique des eaux parmi les quels le diagramme de Piper qui permet de déterminer la typologie des faciés chimiques et leurs évolutions et le diagramme de Durov qui permet en même temps de définir les faciés et les processus géochimiques responsables ;
– Les diagrammes binaires associés aux rapports caractéristiques qui permettent d’établir les corrélations et d’estimer la prépondérance d’un processus par rapport à un autre ;
– Les analyses factorielles avec en particulier les ACP (Analyse en Composante Principale) utilisées ici, qui permettent d’observer les relations entre les différents variables et échantillons ;
– Les indices de saturation qui permettent d’évaluer la saturation de l’eau vis-à-vis des différents minéraux.

les eaux de surface

Paramètres physico-chimiques

Nous avons prélevé les eaux de surface au niveau de cinq sites répartis suivant un profil est-ouest le long du fleuve et trois sites dans le lac de Guiers suivant un transect nord-sud.

Les températures moyennes mesurées en juillet (24°C) et en décembre (30°C), réflétent l’influence du climat dans la zone au moment de la collecte des échantillons mais également l’influence de la saison. Les pH sont neutres à faiblement basiques (de 6,6 à 8,5) ; tandis que les conductivités électriques présentent une faible amplitude de variation à l’exception des puits à l’aval du barrage et dans le Djeuss où les valeurs très élevées correspondent respectivement au flux et reflux des eaux marines dans la zone estuarienne mais également aux eaux de drainage en provenance des espaces de cultures.

Composition et distribution des ions 

L’évolution spatio-saisonniére des teneurs en ions des eaux de surface a été suivie à partir des diagrammes de corrélation TSD (Total des Solides Dissous) vs. ions (Fig.29). respectivement les logarithmes décimaux des concentrations en ion (Na, Ca, Mg, K, HCO3, SO4, Cl) en fonction du logarithme décimal du TSD ; elle illustre clairement que :

– les teneurs en ions (Na, Ca, Mg, K, HCO3) augmentent de façon linéaire en fonction du TSD suivante une droite de pente relativement constante. Le SO4 montre une évolution similaire en période sèche mais en fin de saison pluvieuse le SO4 comme les NO3 montrent une tendance non linéaire ;
– l’ordre des ions dominants varie également en fonction du TSD ; dans les eaux douces, l’ordre est le suivant Na>Mg>Ca> K ou Mg>Na>Ca>K pour les cations et HCO3>Cl>SO4> NO3 pour les anions. Par contre dans les eaux salées Na et Cl dominent du fait de l’intrusion de l’eau de mer et du mélange avec les eaux de drainage. Toutefois, après la saison pluvieuse et le passage de l’onde de crue, les eaux de surface deviennent calco-magnésiennes (Ca≈Mg), liées sans doute à l’arrivée des eaux plus douces de type calco-magnésien en provenance des montagnes du fouta djallon. A l’opposé, en aval du fleuve, les eaux polluées sont caractérisées par des eaux de type chloruré sulfaté résultant du mélange avec de l’eau de mer.

Faciès des eaux de surface 

Le diagramme de Piper a été utilisé pour identifier et classer les types de faciès des eaux (Fig. 30a). Dans la première campagne, les eaux de surface du delta et de la basse vallée se regroupent en 3 principaux types de faciès :

– faciès bicarbonaté magnésien (HCO3-Mg) représenté par les points d’eau: S5 (fleuve amont) ;
– faciès bicarbonaté calcique et magnésien (HCO3-Ca/Mg) au niveau des points S3, S19 (fleuve amont) et S14, S21, S22 (lac de Guiers) ;
– faciès chlorurés sodiques potassiques (Na/k-Cl) au niveau des points d’eau : S2 et S4 (fleuve aval du barrage et Djeuss). Cependant, après la saison des pluies, les eaux de faciès HCO3-Ca/Mg dominent, liées probablement au mélange avec les eaux de crue de type HCO3-Ca-Mg. Ce mélange se traduit généralement par des enrichissements en ions alcalino-terreux et par l’apparition de faciès mixtes (Fig 30b). Par contre, les eaux localisées à l’aval du barrage (S3 et S4), conservent le même faciès (Na-Cl) bien qu’il y ait onde de crue.

les eaux de la nappe 

Paramètres physico-chimiques

La conductivité électrique (CE en mS/cm) qui exprime le degré de minéralisation et de salinisation des eaux montre des valeurs comprises entre 112 et 10580 μS/cm pour les eaux échantillonnées au mois de juillet 2005 et de 110 à 12 030 μS/cm pour celles échantillonnées en décembre de la même année (Fig.31a et 31b). Cette large gamme de valeurs de la CE représentée par des écarts types très élevés, permet de différencier deux types d’eau dans la nappe alluviale du delta et de la basse vallée du fleuve Sénégal :
– les eaux douces représentées par la nappe des formations dunaires du delta et de la plaine alluviale proche des axes hydrauliques. Dans la plaine alluviale, les eaux résultent très probablement du mélange entre les eaux infiltrées et les eaux plus ou moins chargées de l’aquifère ;
– les eaux salées très chargées, représentées essentiellement dans le domaine d’extension des terres basses et des terrasses marines et dans l’estuaire du fleuve avec des valeurs de CE largement supérieures à 1000 μS/cm. Toutefois, des valeurs de CE très élevées de l’ordre 45 000 à 83 700 μS/cm sont mesurées sur les piézomètres implantés dans les formations du Nouakchottien ou de l’Inchirien extrêmement salées, évoluant le plus souvent sur place à cause de leur structure lenticulaire.

Table des matières

Introduction générale
1.Cadre et contexte de l’étude
2.Objectifs de l’étude
3. STRUCTURE DU TRAVAIL
3. MATERIELS ET METHODES
3.1 Campagne et réseau de mesures
3.2 Analyse chimique
3.3 Analyse isotopique
3.4 Données images et Traitement
CHAPITRE I : CADRE PHYSIQUE ET CLIMATIQUE
I.1 Cadre géographique
I.2 Cadre socio-économique
I.3 Cadre climatique
I.3.1 Précipitation
I.3.1.1 Mécanisme des pluies
I.3.1.2 Précipitation dans la région d’étude
I.3.2 Régime des vents
I.3.3 Température
I.3.4 Insolation et radiation globale
I.3.5 Humidité relative
I.3.6 Phénomènes évaporatoires
I.4 Bilan hydroclimatologique
I.5 Morphopédologie, Topographie et Pédogenèse actuelle
I.5.1 Morphopédologie
I.5.1.1 Morphopédologie du Waalo
I.5.1.2 Morphopédologie du Diéri
I.5.2 Pédogenèse actuelle
I.5.3 Topographie de la zone
I.6 Végétation
I.6.1 zone du Waalo
I.6.2 zone du Dieri
I.7 Hydrologie de surface
I.7.1 Réseau hydrographique
I.7.2 Régime Hydrologique
Chapitre II : Cadre géologique et hydrogéologique
II.1 Cadre Géologique
II.1.1 Sédimentation et stratigraphie anté-quaternaire du bassin
II.1.1.1 Secondaire
II.1.1.2 Tertiaire
a) Eocène inférieur
b) Eocène moyen
c) Eocène Supérieur
II.1.1.3 Oligocène-Miocène-Pliocène
II.1.2 Sédimentation et stratigraphie au quaternaire
II.1.2.1 Quaternaire ancien et moyen
II.1.2.2 Inchirien (40000-31000 ans BP)
a) Inchirien inférieur (1)
b) Inchirien supérieur (2)
II.1.2.3 Post inchirien et Ogolien
II.1.2.4 Holocène
a) Nouakchottien
b) Post Nouakchottien
II.2 : Hydrogéologie de la zone
I.2.1 Historique des travaux hydrogéologiques dans la vallée
II.2.2 Structure du réservoir aquifère
II.2.3 Identification des aquifères
II.2.3.1 L’aquifère des terres basses
II.2.3.2 L’aquifère des formations dunaires
II.2.4 Caractéristiques hydrodynamiques
II.2.5 Suivi des variations piézomètriques
II.2.6 Recharge de la nappe
II.2.6.1 Méthode de fluctuation de la nappe
II.2.6.2 Bathymétrie de la surface de la nappe
II.2.7 Piézomètrie de la nappe
CHAPITRE III : Hydrogéochimie et processus de minéralisation
III.1 Chimie des eaux de pluie
III.1.1 Echantillonnage
III.1.2 Origine des eaux de précipitation dans la basse vallée du fleuve Sénégal
III.1.3 Les données chimiques des eaux de pluie de 1981 et de 2005 à Saint Louis
III.1.3.1 Les ions chlorure et sodium
III.1.3.2 L’ion Calcium
III.1.3.3 L’ion magnésium
III.1.3.4 L’ion sulfate
III.1.3.5 L’ion nitrate
III.2 Chimie des eaux de surface et des eaux souterraines
III.2.1 les eaux de surface
III.2.1.1 Paramètres physico-chimiques
III.2.1.2 Composition et distribution des ions
III.2.1.3 Faciès des eaux de surface
III.2.1 les eaux souterraines
III.2.2.1 Paramètres physico-chimiques
III.2.2.2 Composition et distribution des ions dans les eaux souterraines
III.2.2.3 Faciès des eaux souterraines
III.3 APPROCHE THERMODYNAMIQUE
III.3.1 Relation pCO2 et pH
III.3.2 Calcul des indices de saturation
III.4 Traitement des données par ACP
III.4.1 ACP des eaux de surface
III.4.2 ACP des eaux souterraines
III.5 Identification des processus de minéralisation par le diagramme de Durov
III.6 Processus de minéralisation des eaux
III.6.1 Apports atmosphériques
III.6.2 Contribution du systéme hydrologique actuel
III.6.2.1 Modifications induits par les crues
III.6.2.2 Implication des barrages de Diama et de Manantali
III.6.3 Apports naturels
III.6.3.1 Mécanisme de salinisation
III.6.3.2 Processsus géochimiques
III.6.4 Apports anthropiques
III.7 Conclusion
Chapitre IV : GEOCHIMIE ISOTOPIQUE
Conclusion générale

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