Contexte géomorphologique, géologique, et hydrogéologique

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Etat des lieux de la situation actuelle

Pour cette partie, nous allons voir notamment le bilan en eau de la commune, la localisation et description des zones étudiées, la détérioration de la qualité des eaux et les défenses naturelles contre les pollutions.

Bilan en eau de la commune

Précipitation

Le terme précipitation désigne tout type d’eau qui tombe du ciel, sous forme liquide ou solide.
Cela inclut la pluie, la neige, la grêle, etc.
On ne rencontre souvent à Tamatave que de la pluie, c’est une eau douce de pH 6 ou un peu moins quand l’air est pollué. Sa température est ambiante, ce qui est idéale pour les plantes.
Elle n’est pas exempte de pollution. En traversant l’atmosphère, l’eau se charge des éléments indésirables. Ce qui explique également la pollution des sols au moment de l’arrosage.
Les diagrammes en battons suivants montrent les précipitations moyenne annuelle de la commune. [8]

Eaux souterraines

De par sa situation géographique à proximité de l’océan indien, on peut avancer que la Commune Urbaine de Toamasina dispose d’une importante réserve en eau souterraine d’origine des infiltrations d’eau de mer et des eaux de précipitation. Si ces dernières ne sont pas perdues par évaporation, transpiration ou écoulement, elles s’infiltrent dans les sols pour former les eaux souterraines.

Le niveau de l’eau dans la zone inondable tarde à descendre après la pluie et le niveau statique de la nappe se situe à moins d’un mètre dans certains quartiers surtout à Andranomadio même pendant la saison sèche. Des creusements de simples trous permettent ainsi aux populations d’avoir une réserve d’eau.

Localisation et description des zones étudiées

Pompe numéro 1

Situé au plein cœur du centre-ville, le quartier d’Anjoma figure parmi les plus anciens de la commune. La parcelle 23/25 fait partie du quartier qui est délimitée par la route nationale N02 à l’Ouest, la Rue La Poudriere au Sud, la Rue De Lattre de Tassigny limitrophe au Nord, le boulevard de l’OUA limitrophe Est. Elle abrite 1236 personnes soit 553 de sexe masculin et 683 de sexe féminin dont 44 comprises entre 0 à 5 ans.

Notre première pompe à motricité humaine notée pmh1 est dans cette section. Enfoncée a six mètres de profondeur, la pmh1 se situe à 400 mètres du bord de la mer avec une coordonnée géographique 180 9’ 41.36’’ de latitude Sud et 490 24’ 24.13’’ de longitude Est. Une fausse perdue la plus proche se trouve à 37 metres et avec une table pour lessive à sa côté. Etant semi-goudronnée et en beton, les deux rues sont également dotées des cannaux d’évacuation. Néanmoins la saison des pluies rend cette partie difficile d’accès pendant des jours, des semaines et parfois même un long mois.

Pompe numéro 2

Suite au projet de l’exode urbain vers l’année 2000, le quartier d’Andranomadio prend largement sa place au sein de la grande ville. Limité au nord par l’aéroport d’Ambalamanasy, au Sud la parcelle 11/45, à l’Ouest par le quartier de Mangarano II, à l’Est par les parcelles 11/42 et 11/44, la parcelle 11/43 fait partie intégrante dudit quartier. Elle abrite 12 036 personnes soit 3 353 de sexe masculin et 8 683 de sexe féminin dont 544 comprises entre 0 à 5 ans.
La deuxième pompe à motricité humaine notée pmh2 est dans cette section. A 3,5 mètres de profondeur, la pmh2 se situe à 990 mètres du bord de la mer avec une coordonnée géographique 180 7’ 36.59’’ de latitude Sud et 490 23’ 38.30’’ de longitude Est. La fausse perdue la plus proche se trouve à huit mètres.

Pompe numéro 3

La troisième pompe à motricité humaine notée pmh3 se situe dans la parcelle 12/12 du quartier de Tanamakoa. Elle se trouve à l’écart du centre-ville et parmi les quartiers d’extension de la commune vers les années soixante-dix. Formée de 688 foyers et composée d’environ 800 ménages, elle abrite 3109 personnes dont 198 compris entre zéro à cinq ans. Se trouvant à six mètres de profondeur, la pmh3 se situe à 920 mètres du bord de la mer avec une coordonnée géographique de 180 8’ 32.94’’ de latitude Sud et 490 24’ 15.87’’ de longitude Est. La fausse perdue la plus proche est à 14 metres.
Cette portion se delimite par la route d’Ivoloina au Nord, un ruisseau au Sud qui la separe du quartier d’Antanambao V et des ruelles qui la separent des deux autres parcelles du cote Est et Ouest.

Détérioration de la qualité

La qualité naturelle des eaux souterraines peut être altérée par l’activité humaine. La détérioration de la qualité de l’eau est constatée par la mesure des paramètres physico-chimiques et bactériologiques. Dans le cas d’une détérioration jugée importante, l’eau ne sera plus considérée comme potable pour la consommation humaine. Elle pourra être telle quelle utilisée à d’autres fins (irrigation…) ou devra subir un traitement approprié pour retrouver sa potabilité. L’eau des nappes n’est donc pas à l’abri de la pollution et l’autoépuration naturelle n’est pas complète dans toutes les nappes et vis-à-vis de certaines substances. [6]

Principaux types et origine des pollutions

Pollution temporaire

L’émission exceptionnelle de matière polluante à la suite d’un incident comme une mauvaise manœuvre en usine ou un accident de la circulation peut entraîner un transfert des polluants à la nappe. Ainsi, la durée dépend de son pouvoir d’autoépuration et de sa vitesse de percolation.

Pollution chronique

Les pollutions chroniques sont plus insidieuses et dommageables; moins spectaculaires, elles peuvent passer inaperçues (pollution agricole par les nitrates; contaminations par hydrocarbures à partir de sols pollués). [4]

Pollution ponctuelle et pollution diffuse

Le polluant émis sur une faible surface n’affectera qu’un secteur limité de la nappe, qui pourra s’étendre par diffusion. Seuls les captages à proximité de la zone polluée et en aval seront affectés. Selon la densité et la solubilité du polluant, la zone polluée sera circonscrite ou diffuse à la surface ou à l’intérieur de la nappe.
L’épandage de produits polluants sur une grande surface en revanche, affecte l’ensemble de la nappe. Elles sont de plus souvent chroniques et déclasse l’ensemble de la nappe pour la production d’eau potable, à moins de traitements adaptés (cas des pollutions agricoles par pesticides).

Pollution linéaire

Elle accompagne le trajet des routes, des canaux, des cours d’eau, des voies ferrées.

Pollutions historiques

De nombreuses zones polluées l’ont été à une époque où les préoccupations environnementales étaient inconnues ou sommaires: pollution par les terrils de mines, les décharges non contrôlées…

Origine de la pollution

* Origine domestique
Dans le cas d’un assainissement, collectif ou individuel, défectueux, des substances indésirables contenues dans les eaux vannes et les eaux ménagères peuvent être transférées à la nappe (matières organiques, détergents, solvants, antibiotiques, micro-organismes…). Le cas se produit avec les fausses perdus, l’assainissement individuel avec infiltration dans le sol mal conçu ou mal dimensionné, absence des stations d’épuration urbaines. Les ordures ménagères accumulées dans des décharges sauvages ou non mises à la norme (centre d’enfouissement technique) libèrent également des lixiviats chargé en polluants.
* Origine industrielle
Les polluants d’origine industrielle sont très variés selon le type d’activité: substances organiques banales, produits organiques de synthèse, hydrocarbures, sels minéraux, métaux lourds, etc. Les pollutions sont exceptionnelles (incident dans un processus) mais encore trop souvent chroniques (fuite de réservoirs, de canalisations…) Un cas particulier est celui des exploitations minières. L’extraction des granulats en plaine alluviale met en contact l’eau de la nappe avec les polluants éventuels.
* Origine agricole
La pollution est étendue dans l’espace et dans le temps; elle est chronique et concerne de grandes surfaces. En effet, les pratiques actuelles des cultures et de l’élevage influencent fortement le régime et la qualité des eaux. L’utilisation massive des engrais et des produits chimiques de traitement des plantes détruit la qualité de l’eau souterraine et la rendre impropre à la consommation humaine, et parfois animale, alors que les professionnels agricoles ont longtemps nié l’impact de leur activité sur la qualité de l’eau et refusé la moindre contrainte (influence du fameux ‘lobby agricole’ et de la première place de l’agro-alimentaire dans les exportations françaises.) Le transfert des engrais et pesticides à la nappe se fait soit par infiltration sur l’ensemble de la surface cultivée, soit par rejet dans des puits perdus, des gouffres et bétoires. La pratique de l’irrigation accélère le transfert. Une pollution ponctuelle commune est fournie par les eaux de rinçages des récipients et appareils d’épandage. L’épandage des boues de stations d’épuration pose problème par leur charge possible en métaux lourds et germes, en plus de leur richesse en azote résiduelle après culture.
Les élevages intensifs des volailles produisent une grande quantité de déjections azotées qui doit être stockées en réservoirs étanches avant d’être utilisée comme engrais (ou comme aliments…) Les lisiers sont responsables de la charge en nitrates des nappes. [4]
* Origine urbaine et routière
Les risques de pollution apparaissent à la construction des réseaux routiers puis à leur exploitation (hydrocarbures, métaux lourds libérés par les véhicules, substances dangereuses échappées par accident…) En ville, on trouve, en plus des polluants de la voirie, la contamination possible des nappes par les eaux usées (raccordement incomplet ou défectueux, mauvais état des réseaux, absence ou mauvais fonctionnement des stations d’épuration, en particulier absence de traitement tertiaire) par les fuites de cuves de carburants (essence, fioul), par les cimetières.

L’imperméabilisation des surfaces (routes, rues, parkings, toits) produit une forte quantité d’eau de ruissellement chargée en produits polluants divers (hydrocarbures, déjections d’animaux…). Ces eaux pluviales polluées ne doivent en aucun cas être transférées à la nappe.

La pollution minérale

Composés azotés

L’eau d’une nappe ne contient naturellement pas de composés azotés: ceux-ci, provenant de la décomposition de la matière vivante par les micro-organismes; sont minéralisés en azote gazeux ou restent en faible quantité dans le sol. C’est l’augmentation artificielle de la quantité d’azote combiné disponible dans le sol qui crée un déséquilibre entre l’apport et la consommation et produit un excès d’azote qui est finalement entraîné vers la nappe. Cet azote se trouve sous forme de nitrates et d’ammonium.

Métaux

La pollution par composés métalliques est généralement d’origine industrielle mais elle peut également provenir de la lixiviation des déchets solides ménagers. Les métaux ne produisent que des inconvénients d’aspect ou de goût (Fer, zinc, manganèse…); l’eau doit être traitée pour être potable, ou utilisée en l’état pour d’autres usages. Les métaux lourds, comme le Mercure, le Cadmium, le Plomb, le Chrome, sont toxiques et rendent l’eau inutilisable pour l’usage domestique et pour l’agriculture. [6]

Autres corps

De nombreux corps minéraux, toxiques ou non, produits par l’industrie et utilisés par l’agriculture peuvent être des polluants ponctuels des nappes: chlorures, sulfates, cyanures, sels d’arsenic… En Alsace, l’exploitation de la potasse a produit la pollution par les chlorures et les sulfates de l’eau des nappes. Les activités d’une usine chimique à Chauny (Aisne) depuis 1820 jusqu’à 1985 ont laissé un sol pollué à forte teneur de chrome, cadmium, cuivre, plomb et arsenic interdisant toute exploitation de la nappe sous-jacente.

Pollution organique

Produits de dégradation de la matière vivante

La décomposition de la matière organique par les micro-organismes libère des nitrites, nitrates, ammonium, méthane et hydrogène sulfuré; la matière organique résiduelle persistant dans l’eau constitue un milieu favorable au développement des germes qui peuvent être pathogènes.

Hydrocarbures

La contamination de la nappe est généralement accidentelle (fuite de cuve d’essence, rupture de canalisation…) Les hydrocarbures légers, non miscibles à l’eau, s’étendent à la surface de la nappe; ils confèrent à l’eau un goût caractéristique même à très faible teneur qui la rend imbuvable. Les hydrocarbures lourds se rassemblent à la base de la nappe; ils se diffusent moins.

Substances de synthèse

Les détergents sont en général biodégradés dans le sol ou adsorbés sur les argiles. Certains atteignent la nappe à partir des puisards ou à partir des rivières polluées dans les nappes alluviales. Leur toxicité est faible mais en tant que produits mouillants, ils favorisent la dispersion d’autres produits indésirables comme les pesticides.
Les pesticides sont en partie métabolisés ou retenus dans le sol et dans la zone non saturée. Leur transfert à la nappe est faible. Les plus fréquents sont deux herbicides, l’atrazine et la simazine, employés à forte dose dans les cultures de maïs. Les fortes teneurs sont dues à des pollutions ponctuelles: produits de rinçage des cuves rejetés dans un puits, fuite d’une citerne. [4]

Pollution microbiologique

Les micro-organismes sont peu nombreux dans les eaux de nappe du fait des conditions généralement anaérobies et des faibles quantités de nutriments disponibles. Le transfert de matière organique dans la nappe favorise leur prolifération. Les milieux fissurés, surtout karstiques, présentent des conditions favorables à la survie et la multiplication des germes: pénétration facile de matière organique, conditions aérobies, pas de filtration. Les germes pathogènes sont généralement associés aux coliformes et streptocoques fécaux: la présence de ces derniers indique une pollution par les eaux vannes, les eaux de station d’épuration, les rejets d’élevages industriels… et la possibilité d’occurrence de germes pathogènes.

Défenses naturelles contre les pollutions

Rôle protecteur des sols

Le sol constitue un puissant moyen d’épuration et de recyclage des eaux. Les argiles, les hydroxydes et la matière organique adsorbent les cations (Ca, Mg, K, Na, métaux lourds) et certaines molécules organiques. Les molécules à moins de 6 carbones sont entraînées vers la nappe mais les cycles benzèniques sont retenus. Les phosphates et les atrazines sont bien fixés par les particules du sol; ils peuvent être néanmoins entraînés avec ces particules (érosion des sols à nu).

Le contenu microbiologique du sol peut épurer le sol de ses substances indésirables: minéralisation des composés azotés, dénitrification, dégradation des micropolluants organiques (pesticides). Les germes pathogènes introduits dans le sol sont éliminés quand leurs conditions de survie sont défavorables: UV, compétition avec la microflore indigène du sol. [10]

Rôle épurateur du couvert végétal et des organismes

Les plantes accumulent des éléments minéraux et servent donc de zone de stockage, en particulier pour les nitrates. La déforestation, le retournement des prairies libèrent une quantité importante d’azote. Les cultures d’hiver permettent de stocker l’excès d’azote, donc à éviter son transfert à la nappe. La végétation des zones humides et des bords de rivières (ripisylve) ont un effet épurateur remarquable (dénitrification dans les zones hydromorphes anaérobies). L’accumulation des polluants se poursuit le long de la chaîne alimentaire (bioaccumulation) chez les animaux. Il peut se produire une biotransformation qui peut être bénéfique (destruction des hydrocarbures) ou non (transformation du mercure en méthyle-mercure très toxique). [10]

Autoépuration biologique des eaux souterraines

Les organismes vivants et non toxiques (bactéries, petits invertébrés) sont présents dans les eaux souterraines même à grande profondeur. Ils peuvent métaboliser les polluants introduits dans la nappe. Les polluants organiques toxiques comme les polychlorobiphénols (PCB) sont lentement transformés. Les nitrates sont détruits en milieu anaérobie (cas des nappes captives). [12]
Cette section reflète toutes les informations concernant la base de l’étude de ce thème; elle exposera ainsi les informations nécessaires affectant les normes de l’eau potable, le principe de la pompe et les résultats d’analyse.

Politique de Procédure

Règlementation et principes de la pompe

Règlementation

On a le droit d’utiliser l’eau d’une source présente sur votre propriété mais pas au-delà. Par contre on ne peut ni la détourner ni la polluer. Par ailleurs, on a le droit de creuser un puits si la nappe n’est pas une eau courante et pour un prélèvement inferieur a 1000 m3 par an ou 2,7 m3 par jour. Un puits de plus de 10 mètres de profondeur doit être déclaré en préfecture ou à la commune. [3]

Pour préserver la qualité des ressources en eau et réduire l’importance des traitements de potabilisation, l’OMS recommande une distance de 15 m au minimum entre le puits et le latrine pour éviter l’infiltration des bactéries dans les eaux de puits, ainsi que les eaux usées issues des activités humaines sont en général traitées avant d’être rejetés dans l’environnement.
Bref, les eaux libres de surfaces, les eaux souterraines, l’eau de pluie, l’humidité de l’air, les calotte polaire et icebergs, les eaux chargées en sédiments, contaminants et pathogènes, l’eau de mer présentent l’ensemble des sources de l’eau exploitables.

Principes

La pompe à motricité humaine ou pmh a pour système, l’aspiration et refoulement.
L’utilisation de la pression atmosphérique dans les pompes à piston est développée.
En fait, l’eau n’est pas aspirée mais soumise à la pression atmosphérique. Quand on aspire, on crée dans le tuyau un vide, c’est une dépression, c’est-à-dire qu’on diminue la pression qui s’exerce sur l’eau et elle monte dans le tuyau. En quelque sorte, l’eau monte parce que la pression atmosphérique la pousse. En théorie, la pression atmosphérique ne peut pas la pousser plus haut que 10,33m; la pression atmosphérique n’est pas assez forte pour pousser plus haut.
Le problème consiste donc à créer une dépression, un vide.
On utilise un piston dans un cylindre, quand on tire sur le piston, un vide se crée et l’eau monte dans le cylindre : c’est l’aspiration.
Si on repousse le piston, on refoule l’eau : c’est le refoulement.
La conception est simple : pour l’aspiration, il n’y a pas de problème : l’eau monte bien mais si on pousse, on va remettre l’eau à sa place. Puisque l’eau sort du cylindre par le tuyau en bas, on y met un bouchon note A mais dans ce cas, on ne peut lus pousser mais il faut faire un trou dans le piston pour qu’on puisse la repousser. Mais si on le remonte maintenant, cela ne va plus créer le vide, il faut donc qu’on le rebouche et en tirant, on fait bien le vide, mais à cause du bouchon A, l’eau ne monte plus et il faut donc qu’on met un bouchon mobile que la pression de l’eau poussera. Même chose au niveau du piston et ces deux bouchons s’appellent des clapets. Ainsi que le système va marcher, avec ses clapets de refoulement sur le piston et d’aspiration à la sortie basse du cylindre. Quand on tire, le clapet de refoulement est plaque contre le piston, cela crée un vide et la pression atmosphérique pousse l’eau qui pousse le clapet d’aspiration, l’eau s’engouffre dans le cylindre.

Quand on pousse, comprimée par le piston, l’eau soulève le clapet de refoulement et maintient fermée le clapet d’aspiration, l’eau se retrouve donc au-dessus de piston.
On tire à nouveau, le clapet de refoulement se ferme qui permet de monter l’eau qui sorte par de fontaine d’écoulement et le clapet d’aspiration s’étant bien ouvert, ce qui permet une nouvelle aspiration d’eau.
En fixant le système levier, fontaine, piston, on obtient une pompe pour puits peu profond, la pression atmosphérique ne pouvant, en pratique, pousser l’eau au-dessus de 7m.
Pour que cela marche bien, il faut donc que le piston glisse facilement dans le cylindre et qu’il ne laisse pas passer d’eau et d’air de façon à pouvoir créer le vide et remonter un maximum d’eau. Si le piston touche directement la paroi du cylindre, il glissera très mal et il s’usera très rapidement. S’il ne touche pas la paroi, il glissera mieux mais laissera passer l’eau. On pourrait mettre de l’huile, ça glisserait bien et l’eau ne passerait pas mais par contre, l’eau ne serait pas très bonne.
Sur le piston, on monte donc un joint et ce dernier doit être : étanche à l’eau, résister à l’usure, aux attaques biologiques et aux moisissures, non toxiques (pour ne pas polluer l’eau potable), suffisamment souple pour pouvoir « boucher » une irrégularité de la paroi du cylindre. Ainsi, ce n’est pas le piston qui s’use, mais le joint.

Table des matières

INTRODUCTION
Partie I : Contexte global de la Commune Urbaine de Toamasina I
I. Milieu physique
I.1. Monographie de la commune
I.2 : Contexte géomorphologique, géologique, et hydrogéologique
II. Etat des lieux de la situation actuelle
II.1 : Bilan en eau de la commune
II.2 : Localisation et description des zones étudiées
II.3 : Détérioration de la qualité
III. Politique de Procédure
III.1 : Règlementation et principes de la pompe
III.2 : Normes de la qualité de l’eau
Partie II : Matériels et méthodes
I. Lieu d’analyse
I.1 : JIRAMA
I.2. Mission des entités
II. Méthodologie d’analyse
II.1 : Matériels
II.2 : Mode opératoire
III. Méthodologie générale
III.1. Plan de travail
III.2. Plan d’étude
III.3. Enquête sur terrain
Partie III : Résultats et discussion
I. Résultats et interprétations
I.1 : résultats
I.2 : Interprétations
II. Politique et technique de traitement proposée
II.1. La politique d’hygiène et de santé
II.1.1. Principes clés
II.1.2. Notre devoir
II.1.3. Notre vision
II.1.4. Nous engageons à :
II.2. Dimensionnement du filtre
II.2.1. Géométrie du filtre
II.2.2. Composants et caractères spécifique des filtrants
II.3. Installation et Maintenance
II.3.1. Installation
II.3.2. Maintenance
III. Matrice d’évaluation des risques
III.1. Gravité
III.2. Probabilité
III.3. Risques
CONCLUSION
REFERENCE BIBLIOGRAPHIE

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