Soutenance mémoire
L’eau est une molécule assez simple mais ses propriétés sont très nombreuses. L’eau sous plusieurs états (liquide, solide, gaz) est utilisée multi-disciplinairement comme source d’approvisionnement en eau potable, source d’énergie de certains pays, source économique, notamment l’irrigation. La plus grande partie de l’eau est chimiquement ou physiquement liée aux roches et minéraux de la croûte terrestre et du manteau. Qualitativement/Quantitativement, la disponibilité des ressources en eau souterraines dans les diverses régions de Madagascar, destinée à l’alimentation en eau potable, varie selon les régions du nord au sud et de l’est à l’ouest. La qualité et/ou la quantité des ressources est un des problèmes majeurs dans certaines régions. En effet, cette qualité se dégrade d’année en année suite aux pratiques humaines (les déboisements massives et défrichements par feux de brousse). L’alimentation en eau par une source de montagne est toujours liée à une situation hydrogéologique (DAKOURE, 2003) de la zone d’étude afin de définir la potabilité (ETIENNE & ALAIN, 2012), la qualité et la quantité de l’eau distribuée (AKUE, 2006).
Hydrogéologie
Définitions
L’hydrogéologie est une science qui étudie les interactions entre les structures géologiques (nature et structure des roches, des sols) et les eaux souterraines ainsi que les eaux de surface. Elle permet donc de connaître et de comprendre comment les structures géologiques du sol affectent les caractéristiques physico-chimiques de l’eau, sa distribution, son écoulement et sa résurgence. Elle permet aussi d’assurer le contrôle et le suivi des ressources souterraines en eau, tant du point de vue quantitatif que qualitatif (CASTANY & MARGAT, 1977).
Propriété hydrogéologique
Les roches peuvent être caractérisées en fonction de leurs propriétés hydrogéologiques, hydrodynamiques qui étudient la perméabilité hydraulique, le stockage de l’eau et enfin la pédologique qui traite des caractères physiques et chimiques des sols. Un milieu poreux a des dimensions et des formes très variables. Les molécules d’eau suivent donc une trajectoire sinueuse et irrégulière entre les pores qu’il n’est pas possible de décrire simplement. La vitesse d’écoulement de l’eau dans un massif du sol/roche dépend de la géométrie des pores, la circulation de l’eau et aussi des différentes charges hydrauliques entre les points du massif (JEAN PIERRE, 2003).
Les vitesses de circulation de l’eau dans les roches sont très variables. Elles dépendent d’un certain nombre de facteurs, dont la perméabilité de l’aquifère, le gradient hydraulique qui est défini par la différence d’élévation entre deux points de surface de la nappe divisée par la distance entre ces deux mêmes points, et la viscosité de l’eau.
Interactions eaux et roches
La porosité d’une roche est liée en premier lieu à sa composition et à la jonction plus ou moins continue entre ses particules minérales. La présence des fissures, fractures et failles conduisent à une hétérogénéité importante du milieu. L’évolution géologique conduit néanmoins à distinguer de la surface vers la profondeur dont 03 zones principales classées selon leur type de porosité, leur perméabilité et leur profondeur .
La zone altérée sablo-argileuse s’étend généralement sur une épaisseur de quelques dizaines de mètres. La porosité et la perméabilité associée aux altérites sont très variables suivant la nature de la roche mère; le type d’altération est donc la proportion d’argiles qui les recouvert. L’altération de la roche mère est le résultat de l’action combinée des conditions climatiques et de la circulation de l’eau dans un milieu. C’est une zone considérée comme capacitive, c’est-à-dire qu’il s’y développe un aquifère continu mais de faible extension. Proche de la surface, cette nappe réagit rapidement à un changement des conditions climatiques mais aussi aux apports naturels et/ou anthropiques de la surface. Les premiers stades du processus d’altération et le changement de volume de certains minéraux qui y est associé, conduisent à une fissuration intense des roches sur une cinquantaine de mètres en moyenne. Ces fissures forment souvent un réseau subhorizontal dans les granites mais sans direction préférentielle dans les roches plissées telles que le schiste. Au niveau hydraulique, cette zone possède des capacités de stockage mais aussi de transfert des flux et est souvent celle où apparaissent les premiers débits significatifs. Les zones les plus fissurées peuvent être assimilées à un milieu poreux. Plus cette zone étant située en profondeur, plus les concentrations sont souvent stables et des conditions physicochimiques favorables à divers processus hydrogéochimiques peuvent s’y développer. Même les structures hydrogéologiques dans les roches cristallines (roche plutonique) permettent d’obtenir les ‟nappes de fissuration”. Au-dessus du socle sain, en zone de transition avec l’horizon d’altération, existe un passage appelé «zone de fissuration du socle». Cette zone est aussi un aquifère très important pouvant fournir des débits intéressants. La nappe de fissuration dispose d’une perméabilité de fissure qui est plus élevée que celle de la nappe d’altération. La zone d’étude comporte plusieurs cours d’eaux pérennes qui proviennent des sources issues de la nappe d’altération. Les ruisseaux et rivières ont des débits suffisants toute l’année, d’où la possibilité de système gravitaire (sans pompage).
L’échange entre l’eau souterraine et les minéraux des roches est lent à des conditions normales (Température de l’eau et de l’atmosphère). Les réactions de solubilité sont généralement irréversibles. Mais il y a cependant d’autres exceptions. La composition chimique des eaux souterraines reflète la composition minéralogique des roches de l’aquifère et peut être aussi utilisée pour localiser les aires de recharge, les origines des eaux souterraines et des différentes composées chimiques (CASTANY, 1963).
Système de captage d’eau pour l’alimentation en eau potable
Une source est un lieu d’apparition et d’écoulement d’eau souterraine à la surface du sol. Elle est toujours liée à l’existence d’une nappe située aux parois du réservoir aquifère. Les sources présentent généralement les qualités de l’eau souterraine, tout en permettant une exploitation aisée. Leur présence est étroitement liée à la géologie du terrain :
– un plancher rocheux imperméable, tel qu’un gisement d’argiles est à la base d’une couche de sol ou roche saturée. Alors, une source tendra à apparaitre sur la pente où la couche d’argile affleure;
– les roches plutoniques sont également imperméables à l’eau. Portant elles sont souvent fragmentées et les sources apparaissent généralement là où ces ruptures viennent en surface (KEVIN, 2012).
Il n’existe pas de modèle standard de captage d’eau. Car chaque source possède des caractéristiques propres à elle. Néanmoins, le captage d’une source doit comporter les aménagements suivants comme d’un drain horizontal de captage, des matériaux d’enrobage et d’un réservoir étanche muni d’un trop plein, d’un couvercle étanche, d’un drain de nettoyage et d’une ligne de distribution. Il nécessite aussi d’un aménagement du sol au moins 3m en amont d’un captage. Ceci permet d’empêcher le ruissellement ou l’infiltration d’eau de surface.
Paramètres physiques et chimiques caractérisant l’eau
Paramètres physiques
pH
Le pH de l’eau représente son acidité ou son alcalinité, dont le facteur le plus important est habituellement la concentration en anhydride carbonique liée à la minéralisation totale (JEAN, BERNARD, & NICOLE, 2009). Le pH des eaux naturelles est lié à la nature des terrains traversés. Cependant, les eaux provenant de terrain pauvre en calcaires ou silices ont un pH voisin de 7 et quelque fois un peu inférieur. Les eaux de certaines régions volcaniques peuvent être acidifiées par l’acide sulfurique. Ce paramètre caractérise un grand nombre d’équilibre physico-chimique et dépend des facteurs multiples, dont l’origine de l’eau.
Température (T°)
La température de l’eau est un paramètre de confort pour les usagers. Elle permet également de corriger les paramètres d’analyse notamment la conductivité. Il est possible de renseigner les indications sur l’origine et l’écoulement de l’eau. La température joue un rôle important dans la solubilité et la dissolution des sels dissous, dans la solubilité des gazs, sur la conductibilité de l’eau et dans la détermination du pH.
Conductivité électrique
La conductivité électrique mesure la capacité de l’eau à conduire le courant électrique entre deux électrodes et dépend de la teneur en sels minéraux dissous. Elle donne une idée sur la salinité de l’eau. La mesure de la conductivité permet d’évaluer rapidement mais très approximativement la minéralisation globale de l’eau, proportionnelle à la concentration d’ions présents dans la solution (JEAN, BERNARD, & NICOLE, 2009). Elle est également en fonction de la température de l’eau et devient importante lorsque la température augmente. Les résultats de mesure doivent donc être présentés en termes de conductivité équivalente à 20° ou 25° C. En général, les appareils de mesure utilisés sur le terrain effectuent automatiquement cette conversion.
Turbidité
La turbidité permet de préciser les informations visuelles sur la couleur de l’eau. Elle traduit la présence des particules en suspension dans l’eau transparente. Elle donne une idée sur la teneur en matière colloïdale d’origine organique ou minérale dans l’eau, liée à la transparence. Elle s’exprime en NTU.
Alcalinité
C’est la capacité des bases faibles à neutraliser les ions hydrogènes. Il s’agit de mesurer la présence des molécules de dioxyde de carbone, et les ions carbonates et bicarbonate qui sont présents dans l’eau à l’état naturel. Elle est exprimée en tant que concentration équivalente de CaCO3 (en mg.L⁻¹ ) (Ministère de l’environnement de la nouvelle-Ecosse, 2008).
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Table des matières
INTRODUCTION
Chapitre I: CADRE THEORIQUE
I-Hydrogéologie
I-1- Définitions
I-2 Propriété hydrogéologique
I-3 Interactions eaux et roches
II- Système de captage d’eau pour l’alimentation en eau potable
III Paramètres physiques et chimiques caractérisant l’eau
III-1 Paramètres physiques
III-1-1 pH
III-1-2 Température (T°)
III-1-3 Conductivité électrique
III-1-4 Turbidité
III-1-5 Alcalinité
III-2 Paramètres chimiques
III-2-1 Calcium
III-2-2 Magnésium
III-2-3 Sodium
III-2-4 Chlorure
III-2-5 Nitrate
IV- Diagramme de Piper, Schoëller-Berkaloff
Chapitre II: CADRE GEOGRAPHIQUE DE LA ZONE D’ETUDE
I- Localisation de la zone d’étude
II- Caractéristiques climatiques
III- Couverture végétale et occupation de sol
IV- Caractéristiques hydrogéologiques
IV-1 Réseau Hydrologie-optique
IV-1-1- Géologie
IV-1-2- Climat
IV-1-3- Pente du terrain
IV-1-4- Présence humaine
V- Caractéristiques géologiques
VI Utilisation de la montagne d’Ambohiby comme source d’approvisionnement en eau
VI-1 Alimentation en eau potable par la montagne d’Ambohiby
VI-1-1 Cas d’approvisionnement en eau dans la Fokontany Soamahatamana
VI-2 Irrigation
Chapitre III: METHODOLOGIE
I- Mesure des paramètres sur terrain
I-1- Méthodes d’analyse sur terrain
I-1-1- pH
I-1-2- Turbidité
I-1-3- Conductivité
I-1-4- Mesures des ions majeurs
II- Importance des analyses physico-chimiques
Chapitre IV: RESULTATS et INTERPRETATIONS
I-Résultats
I-1- Résultats d’analyse des paramètres physiques
I-2- Résultats d’analyses des paramètres chimiques
II- Interprétation des résultats
II-1 Balance ionique BI
II-2 Température
II-3 pH
II-4 Conductivité électrique
II-5 Turbidité
II-6 Interprétation des ions majeurs
II-6-1 Corrélation entre les variables
II-6-2 Faciès chimiques des eaux
II-6-3 Origine des éléments majeurs
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ET WEBIOGRAPHIQUES
