DISTRIBUTION SPATIALE DES PARAMETRES CHIMIQUES

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PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE

Situation géographique

La zone d’étude qui s’étend sur 38 541 km2 environ se situe au Nord-ouest du Sénégal entre les lattitudes 14°30’ et 16°10’ Nord et les longitudes 14°27’ et 17°50’ Ouest. Elle est limitée au Nord par la région de Saint Louis, au Sud par la région de Fatick et le Département de Mbour, à l’Ouest par l’océan atlantique et à l’Est par la région de Matam et couvre les départements de Louga, Linguère, Kébémer, Diourbel, Mbacké, Bambey, Thiés et Tivaouane .

Situation socio-économique

La population de la zone est estimée à 729 606 habitants pour la région de Louga, de 1 214 449 habitants pour celle de Diourbel et de 860 865 habitants pour les départements de Thiés et de Tivaouane selon les résultats de 2005 du Recensement Général de la Population et de l’Habitat (RGPH-III). Elle est constituée de Wolofs, Sérères et Peulhs.
L’économie de la région repose sur l’agriculture et l’élevage et son agriculture constitue l’activité principale de la population : on distingue des cultures pluviales concernant essentiellement le mil, l’arachide, le sorgho, le niébé, le maïs, la pastèque, le riz et les cultures de contre saison en l’occurrence les cultures maraîchères (oignon, bissap , gombo et aubergine etc.) et frutières.
On note également d’autres activités comme la pêche et l’artisanat.

Cadre climatique

Les données climatiques collectées dans le cadre de cette étude proviennent de l’Agence Na-tionale de l’Aviation Civile et de la Météorologie du Sénégal (ANACIM). Elles concernent essentiellement les données de pluviométrie, de température, de vitesse des vents, d’humidité relative, d’évaporation et d’insolation de 2002 à 2011 des stations de Louga et de Diourbel. I.2.3.1 Le vent
Les principaux vents qui soufflent sur la zone sont :
 les alizés maritimes : ils apportent fraicheur et humidité, ces alizés sont issus de l’anticyclone des Açores et soufflent d’octobre à juin,
 l’harmattan : vent chaud et sec, il est plus actif de janvier à mai. L’harmattan constitue le vent dominant dans la zone . Il transporte la poussière, occasionne parfois de véritables tempêtes de sable, de l’érosion éolienne et des pertes d’eau par évaporation,
 la mousson : issue de l’anticyclone de Sainte-Hélène, de direction Sud-Ouest, engendre les précipitations de juillet à octobre.
La vitesse moyenne des vents au sol, mesurée entre 2002-2011 avoisine en moyenne les 3 m/s (Louga) et 1,42 m/s (Diourbel).

La pluviométrie

Le climat est de type soudano-sahélien, chaud et sec avec une saison des pluies qui débute de juin/juillet à octobre et une longue saison séche de novembre en mai.
L’essentiel des pluies tombent en août et septembre(figure 2). Ces deux mois totalisent à eux seuls 70% (la station de dioubel) et 65% (la station de Louga) des pluies annuelles. Cependant en hiver boréal, les masses d’air froid d’origine polaire, provoquent le plus souvent des pluies de saison sèche qu’on appelle « heug ». Elles peuvent tomber pendant les mois de décembre, janvier et février. Ce sont des pluies qui sont rarement significatives (exemple : janvier 2002 : 61mm ; février 2005 : 3,1mm et février 2008 : 8,4mm).
Par ailleurs, on peut remarquer la forte variabilité interannuelle des précipitations visible par l’évolution en dents de scie des histogrammes de répartition interannuelle des 2 stations de Louga et Diourbel (figure 3). On peut noter le caractère variable de la pluviosité qui, d’une année à une autre montre des variations importantes. La station de Diourbel présente partout les hauteurs de pluies les plus élevées.

Tectonique

La tectonique générale du bassin sénégalo-mauritanien présente une simplicité d’ensemble avec des couches souvent subhorizontales (figure 13). Dans le détail, le bassin montre cependant une fracturation qui peut être très importante et accompagnée de volcanisme (Faye, 1994).
En fait, le bassin a réagi comme une « marge passive », aux différentes phases orogéniques (orogenèses « Pan africaine », « Hercynienne », « Pyrénéo-atlasique » entre autres) ayant affecté les plaques américaine, africaine, et européenne (PSE, 2001).
Ces contrecoups sont à l’origine de l’arc-boutement en voûte que l’on observe sur tout le bassin (« dôme de Guiers », « dôme de Léona »…). L’exacerbation de ces mouvements a entraîné des cassures et la formation de « horst » et de « graben » d’orientation générale méridienne (PSE, 2001).
Les fractures majeures sont méridiennes (N20°E) s’incurvant en profondeur avec des mouvements de coulissage (Bellion, 1987. in Faye, 1994). Les rejets verticaux sont toutefois dominants (Faye, 1994).
D’autres directions de fracturation sont visibles dans le bassin. La majeure partie de ces accidents a joué en failles normales (Faye, 1994).
L’âge de ces accidents s’échelonne du Jurassique (failles liées à l’ouverture de l’océan Atlantique) à la fin du Tertiaire, avec la possibilité de rejeu tout au long de l’histoire géologique.

Contexte hydrogéologique régionale

Les ressources en eau dans le secteur d’étude sont constituées par quatre nappes :
 La nappe du Continental Terminal
L’aquifère du Continental Terminal est constitué par des sédiments d’origine essentiellement marine, continentalisés après leur mise en place (Lappartient, 1978, in Faye,1994).
Il s’agit d’une alternance de sables et d’argiles dans sa partie sud ( Sine Saloum et Gambie), de sables et de grés argileux dans le Ferlo, d’argiles avec quelques lentilles de sables au Nord (Faye, 1994).
Les épaisseurs des formations du Continental Terminal varient d’une dizaine de mètre à 150 mètres et elles sont liées aux variations morphologiques du toit des marno-calcaires de l’Eocène et du Paléocène. Les paramètres hydrauliques de la nappe du Continental Terminal varient suivant la zone géologique considérée et les valeurs de transmissivité comprises 2.10-4 et 9.10-2 m2/s. L’écoulement général de la nappe se fait essentiellement au niveau des zones d’alimentation qui sont le Sud et le Sud-Est où la pluviométrie est plus importante et à partir du fleuve Sénégal vers la dépression piézométrique du Ferlo (PSE 2001).
 La nappe de l’Eocène
A l’Ouest du bassin, l’Eocène n’est présent que par ses termes inférieurs sous forme de calcaires argileux, de marnes d’argiles phosphatées ou silicifiées en contact avec le Paléocène, surmontés par des argiles et des marnes (Faye, 1994).
Son épaisseur très variable, est pour la majeure partie de sa zone d’extension supérieure à 20m avec un maximum de 120m. Vers l’Est, les niveaux calcaires s’amincissent corrélativement avec un développement de litho faciès marneux. Les calcaires éocènes ne présentent de karstification intéressante que dans la zone centrale du pays (en particulier les calcaires Lutétiens entre Bambey et Louga qui fait partie du secteur d’étude). Les valeurs de perméabilités sont comprises entre 7,310-3et 8 10-3 m/s et celles de transmissivité comprises entre 11 10-2 et 2 10-5 m2/s (PSE, 2001).
 La nappe du Paléocène
L’aquifère du Paléocène est épais d’une centaine de mètres et repose sur les sédiments gréso-argileux du Maastrichtien. Sa base est surtout constituée de marno-calcaires qui, par suite d’un changement de faciès, sont remplacés par des calcaires coquilliers à l’Ouest et par des marnes au Nord-Ouest à l’Est et au Sud (Faye, 1994).
Pour la plus-part, les débits d’exploitation sont faibles à très faibles; certains peuvent présenter des caractéristiques meilleures en raison de leur étendu et de leur karstification (Travi, 1993). C’est le cas particulier des calcaires Paléocènes entre Thiés et Mbour. L’eau est généralement de qualité meilleure que les eaux dans les niveaux plus profonds.
 La nappe du Maastrichtien
La nappe profonde du Maastrichtien est contenue dans les niveaux de sables et des grés plus ou moins argileux de faible transmissivité, essentiellement du Crétacé supérieur. Le toit de l’aquifère est généralement formé par des marnes et des argiles du Paléocène et de l’Eocène sauf dans le horst de Ndiass où le Maastrichtien affleure. Le mur de la nappe est constitué par le socle cristallin primaire qui affleure au Sud-Est et par le Crétacé inférieur et moyen qui contient de l’eau salée. Vers l’Ouest, l’aquifère repose sur les formations argileuses anté-maas trichtiennes qui séparent les eaux sursalées que l’on rencontre en profondeur et les eaux douces de l’aquifère (Faye, 1994). L’eppaisseur moyenne est estimée a 200m.
La surface piézométrique montre un écoulement SE-NW avec un gradient hydraulique faible et les transmisssivités comprises entre 2.10-2 et 0,510-3 m/s (FAYE,1994).
La minéralisation totale est comprise entre 0,2 et 12 g.l-1 avec à l’Est de 15°30’ une augmentation lente de 0,2 à 0,7 g.l-1 . A l’Ouest, dans le secteur du horst de Ndiass, les eaux ont une faible concentration en sel dissous. Cette concentration s’élève rapidement sur les bordures atteignant des valeurs relativement fortes à l’Ouest (FAYE,1994).

RESULTATS ET DISCUSSIONS

ANALYSE STATISTIQUE DES DONNEES

Les paramètres statistiques reportés sur le tableau 1 montre une grande variation des teneurs des paramètres chimiques . Le TDS varie de 86 à 4000 mg/l sur 248 points d’eau avec une moyenne de 1268 mg/l. Ceci montre qu’il ya une évolution des eaux douces vers des eaux salées. Le diagramme à boite en moustache des paramètres chimiques montre une prédominance des ions Cl- et Na+. Les teneurs en Cl- sont comprises entre 11 et 2042 mg/l et celles de Na+ entre 10 et 1454 mg/l. Pour les autres ions, les gammes de valeurs sont relativement faibles et constantes. Les teneurs en HCO3 sont un peu plus élevées par rapport aux ions de Ca2+, Mg2+, K+ et SO42- avec un maximum de 735 m/l. L’ordre d’importance des ions s’établit comme suit Cl >Na>HCO3>SO4>Ca>Mg>K.

DISTRIBUTION SPATIALE DES PARAMETRES CHIMIQUES

Résidu Sec

Le résidu sec mesure la quantité totale de solides dissous (TDS), et correspond à la concentration totale ionique. Il est généralement directement proportionnel à la conductivité de la solution. La limite de concentration généralement admise pour la distribution en eau potable est de 1500 mg/l. La distribution spatiale des concentrations de résidus secs (figure 13), basée sur 248 échantillons répartis sur l’ensemble de la zone d’étude fait apparaître une très nette zonation.
On observe, d’Est en Ouest une augmentation progressive des résidus secs. Dans le département de Linguère, les concentrations se situent entre 250 mg/l et 1000mg/l .Ces eaux peuvent être considérées comme douces car elles ont des concentrations inférieures à celle de la valeur limite (1500mg/l). La bande salée se situe sur l’axe N-S (Louga –Kébémer-Diourbel -Mbacké-Bambey) et les concentrations sont comprises entre 2000 et 4000mg/l.
Dans la partie ouest de concentrations diminuent de la bande (Tivaouane, Thiès et une partie de Bambey), les nouveau pour atteindre les valeurs inférieures à 500 mg/l.

Chlorures

Les chlorures, sont des composés très solubles, peu actifs chimiquement et sont considérés en conséquence comme de « bons traceurs de l’eau ». Ils sont généralement directement corrélés à la concentration totale de sels dissous.
La carte de distribution spatiale des concentrations de chlorure (figure 14), basée sur un total de 248 échantillons, montre une similitude de zonation avec celle du résidu sec. Les concentrations varient d’Est en Ouest entre 11 et 2042mg. /l.
On observe également une augmentation progressive d’Est en Ouest. Au niveau de la bande les valeurs dépassent largement 1g/l. A l’Ouest de l’autre coté de la bande, les valeurs sont inférieures à 100 mg/l.

Le fluor

Suivant les normes de l’OMS, la valeur maximale de la teneur en fluor admise est de 1,5 mg/l. Au delà de cette valeur, la consommation de l’eau devient dangereuse pour la santé publique. La fluorose dentaire apparaît à partir des concentrations de l’ordre de 2 mg/l alors que les formes de fluoroses graves (osseuse, dentaire et articulaire) apparaissent à partir de 4 mg/l.
La distribution spatiale des concentrations en fluore, basée sur un total de 222 échantillons (figure 15), fait également apparaître une disposition globalement méridienne. Les teneurs en fluor varie de 0,1 à 7,5 mg/l avec une moyenne de 1,9 mg/l.
On constate que les teneurs en fluorures les plus élevées sont localisées dans une bande méridienne qui coïncide avec la zone à fortes teneurs en chlorures. La concentration en fluorures de ce secteur est de l’ordre de 2 à 7 mg/l.
D’après Travi (1988), ces fortes teneurs en fluorures ne proviendraient ni d’eau marine résiduelle ni de l’influence marine actuelle comme cela peut être le cas pour les chlorures. Ils proviendraient sans doute de l’interaction eau/roche à partir de minéraux fluorés associés à des sédimentations phosphatées des couches éocènes et paléocènes (fluor apatite notamment).

Table des matières

LISTE DES TABLEAUX
RESUME
INTRODUCTION
I. CADRE D’ETUDE
I.1 RESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEL ( (DGPRE)
I.2 PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
II. METHODOLOGIE
III. RESULTATS ET DISCUSSIONS
III.1 ANALYSE STATISTIQUE DES DONNEES
III.2 DISTRIBUTION SPATIALE DES PARAMETRES CHIMIQUES
III.3 TYPOLOGIE DES EAUX
III.4 INDICE DE SATURATION
III.5 : PROCESSUS GEOCHIMIQUES
CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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