HYDROCHIMIE ET HYDROGEOLOGIE ISOTOPIQUE

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Relief

Une chaîne de montagnes dépassant 1 000 m d’altitude se dresse dans la partie orientale de la région Sud Ouest de Madagascar. Cette chaîne constitue la charpente montagneuse de cette partie de l’île et s’allonge du Nord au Sud. Cette zone de hautes altitudes forme une crête de partage des eaux.
Les fleuves se partagent à partir de cette ligne en direction de l’Est ou de l’Ouest. Sur la partie occidentale de cette chaîne de montagnes formée d’un socle cristallin sont adossées des couches d’âges du Mésozoïque à l’ère Tertiaire. A l’Ouest du socle, un plateau à pente faible du Pléistocène s’allonge vers l’Ouest. L’altitude de ce plateau diminue de plus en plus jusqu’à la mer (Torrent, 1970).

Réseaux hydrographiques

Trois grandes rivières traversent la plaine de Morondava : au Centre, la Morondava, au Nord, la rivière Andranomena et au Sud, la Kabatomena, qui est une ramification de la rivière Morondava.
A l’Est, le massif de Makay est constitué par des formations gréseuses et d’argilites de l’Isalo II.
Il est la source de la Morondava (Randrianasolo, 2004). Le massif culmine à plus de 1 000 m d’altitude. Avant d’atteindre les marnes de l’Argovien et de Crétacé moyen, cette grande rivière traverse les grès de l’Isalo III. Vers l’Ouest dans plaine d’Ankilizato, les affluents de Maroalika et de Sakamaly se relient à la Morondava. Dans le plateau des grès rouges durs de Tsiandava, cette grande rivière creuse de profondes gorges. Arrivée dans la plaine de Mahabo, la Kabatomena qui est une ramification de la Morondava forme la limite au sud de la plaine deltaïque de la Morondava. Le lit de la rivière Morondava ayant une largeur variant entre 300 et 500 m est constitué principalement de sables fins (Chaperon et al., 1993). Généralement, sa pente est forte, de l’ordre de 6 m/ Km. La surface du bassin versant est de 5 535 km2 et le cours d’eau mesure environ 200 Km de long. Pendant toute l’année, son débit en m3/s à Dabara varie selon le tableau ci-dessous :
Tableau 1 : Débit de la Morondava de 1961 à 1990 (Chaperon et al., 1993)
A Dabara, à l’est de la ville de Mahabo, un barrage de captage, construit en 1972, dévie en partie la rivière Morondava. Ce barrage sert à irriguer les 8 000 ha de surface cultivable de la partie centrale de la plaine. Avec l’aide de l’Union Européenne, il a été réhabilité en 1995 par le Gouvernement malgache.
La rivière d’Andranomena, dont le bassin versant a une superficie de 1 529 km2, est limitée par le plateau de Tsiandava auquel elle prend source. Au nord, l’altitude de ce plateau est de 500 m en moyenne. Ce réseau hydrographique est bien distinct en amont avant de se déverser dans le lac Tsivalaka. Vers l’ouest, les eaux empruntent l’Andranomena et la Tandila. Avant d’atteindre le canal de Mozambique, ces deux rivières, souvent tarissent durant la période d’étiage, se rejoignent à un delta commun.
Sur la plaine de Mahabo, toutes ces rivières prennent une direction presque NNW-SSE avant de se déverser dans la mer (Chaperon et al., 1993).

Milieu Biotique

Végétation

La végétation naturelle est généralement constituée d’une forêt dense et caducifoliée, mais dans d’autres zones, la superficie couverte de végétation est moins importante. En générale, a cause des feux de brousses, la couverture végétale a fortement régressé. Dans la zone d’étude, à l’est, les montagnes et les collines sont couvertes à 80 % de savane avec quelques bois épars.
A l’Ouest, ce type de végétation est remplacé par une forêt de palétuviers et /ou des plantes épineuses. Au nord de la zone d’étude, une forêt dense et sèche caducifoliée ou tropophile de l’ouest de Madagascar occupe une partie importante du terrain. Les baobabs, plantes caractéristiques de l’ouest de Madagascar, sont omniprésents dans le nord de la zone d’études. La plupart sont endémiques de Madagascar. Pour la zone littorale, les 70 % sont couvertes de forêts. Le tableau 2, ci-dessus, montre un aperçu de l’occupation du sol (Tableau de bord environnemental ; édition 2002).

Climatologie

Pour la zone d’études, la station météorologique de l’aérodrome de Morondava est la seule qui s’occupe de l’observation de la variation climatique qui s’y produit tout au long de l’année. D’autres stations devraient implanter dans la partie Est afin que les variations climatiques locales soient observées.
Morondava et ses environs ont un climat tropical marqué par une saison hivernale sèche (avril –octobre) et par un été pluvieux. De l’Est en Ouest ou du Sud au Nord, une variation climatique bien différenciée est sentie (Station météorologique Ampandrianomby, 1951-2004 et Nicolini, 1980).
 Pluviométrie
La partie du Sud-Ouest de Madagascar appartient à un climat de steppe qui est une zone climatique sèche, avec une saison de pluie du mois de novembre au mois de mars et une saison sèche allant du mois d’avril au mois d’octobre. Le littoral présente des précipitations mensuelles moyennes de 750 mm, mais elles atteignent plus de 1 000 mm dans les régions Est et Nord où les pluies sont abondantes, en raison de la rencontre des cyclones venant du nord pendant la saison humide (Torrent, 1970 et Station météorologique Ampandrianomby, 1951-2004). Après des pluies successives pendant la saison humide, la Tsiribihina, la Morondava, la Maharivo et la Mangoky débordent. Ce débordement interrompt souvent le trafic. Dans la zone d’études, la pluviométrie moyenne annuelle est de 800 mm et comme l’histogramme (figure 3 page 6) le montre, la précipitation est insuffisante (100 mm environ) au mois de mars et au mois de décembre, par rapport aux deux premiers mois de l’année qui atteignent plus de la moitié des précipitations annuelles (Station météorologique Ampandrianomby, 1951-2004 et Torrent, 1970).
Du mois d’avril au novembre, la précipitation est insignifiante voire nulle. Selon la figure 3, la précipitation change suivant la succession des années sèches et les années humides.
 Vent et température
Les vents alizés du sud, actifs durant l’hiver austral, n’affectent pas trop le long de la côte Ouest de Madagascar. En juillet, les vents dominants viennent du Sud-Ouest et de l’Ouest. Durant l’été austral, un vent appelé « mousson de Mozambique » souffle du Nord Ouest mais dans la partie Sud de Morondava, son influence est minime voire même nul. Cependant, leurs influences sur l’évapotranspiration de l’eau de surface, plus particulièrement le long de la côte, doivent être considérables.
La température moyenne annuelle est de 24°C. Elle est de 22°C dans les zones montagneuses de l’Est. Les températures maximales enregistrées au mois d’octobre et novembre sont comprises entre 27°C et 30 °C et présentent une grande différence selon les régions (Station météorologique Ampandrianomby, 1951-2004).
 Evaporation et évapotranspiration
La courbe de l’évaporation montre un pic principal au mois de Novembre et un minimum en février (figure 4). Un deuxième pic se produit au mois de mai et un autre minimum le mois d’Août. L’évaporation est maximale à la fin de la saison sèche lorsque la température augmente et elle est minimale à partir de la moitié de la saison humide alors que la température reste toujours élevée, car l’air est saturé en vapeur (Station Météorologique Ampandrianomby, 1951-2004).
Souvent, Il est difficile d’estimer la valeur de l’évapotranspiration puisque la densité de la végétation et celle du niveau piézométrique de la nappe, selon la saison, doivent être considérées. Pour la région de Morondava, les valeurs mensuelles de l’évapotranspiration sont données par la station météorologique d’Ampandrianomby, Antananarivo. Selon ces données, l’évapotranspiration est maximale de novembre à janvier, une légère baisse a lieu au mois de février. Par ailleurs, les mois les plus pluvieux se situent de janvier au février (Station Météorologique Ampandrianomby, 1951-2004).
 Bilan hydrique
Le calcul de la recharge des nappes emploie des précipitations moyennes de la station météorologique de Morondava de 1961- 2004. Les valeurs de l’évapotranspiration ainsi que les débits de rivières utilisés ont été prises durant la période de 1961-1993. D’après une publication de UNESCO – OMM – AISH (1973), la formule de la recharge est issue de la formule suivante :
P=E+Q+I
P : précipitation ; E : évapotranspiration ; Q : ruissellement ; I : infiltration
L’évapotranspiration est un paramètre qui varie faiblement parce que les variations climatiques sont de l’ordre de millier d’année (Station Météorologique Ampandrianomby, 1951-2004).
Les moyennes de l’évapotranspiration de 1961-1990 et les débits des rivières sont donc supposées invariables jusqu’en 2004.
La précipitation à Morondava est en moyenne de 750 mm/an, et dans la partie littorale, l’évapotranspiration potentielle (ETP) varie entre 1000 et 1100 mm/an et l’évapotranspiration réelle (ETR) est de 500 à 700 mm/an (Station Météorologique Ampandrianomby, 1951-2004 ; Association Fanovozantsoa, 2000).

Table des matières

INTRODUCTION 
PARTIE I – PRESENTATION GENERALE
I. 1. Milieu abiotique
I. 1. 1. Situation géographique
I. 1. 2. Relief
I. 1. 3. Réseaux hydrographiques
I. 2. Milieu biotique
I. 2. 1. Végétation
I. 2. 2. Climatologie
I. 3. CONTEXTE GEOLOGIQUE
I. 3. 1. Ouverture du canal de Mozambique
I. 3. 2. Stratigraphie de la partie centrale du bassin de Morondava
I. 3. 3. Tectonique
I. 3. 4. Géologie de la zone d’études
I. 3. 5. Contexte hydrogéologique et les conditions de la recharge
I. 3. 5. 1. Hydrogéologie de la zone d’études
I. 3. 5. 2. Hydrologie isotopique
PARTIE II – HYDROCHIMIE ET HYDROGEOLOGIE ISOTOPIQUE
II. 1. Hydrochimie
II. 2. Apport des traceurs dans la détermination de la recharge
II. 2. 1. Oxygene-18 et deutérium
II. 2. 2. Eléments radioactifs
II. 2. 2. 1. Tritium
II. 2. 2. 2. Carbone –14
PARTIE III. METHODOLOGIE
III. 1. Processus de mesure sur le terrain
III. 2. Type d’eaux échantillonnées et les ouvrages
III. 3. Principe et appareillage
III. 4. Préparation des échantillons obtenus
III. 5. Analyse et traitement des données au laboratoire
PARTIE IV – RESULTATS – INTERPRETATION ET DISCUSSION
IV. 1. RESULTATS
IV. 1. 1. Eau de pluie
IV. 1. 2. Nappes phréatiques représentés par les puits
IV. 1. 3. Nappes moyennes et profondes captées par les forages
IV. 1. 4. Caractérisation chimique et isotopique des eaux de pluies
IV. 1. 5. Caractérisation chimique des nappes d’eaux souterraines
IV. 1. 6. Caractérisation isotopique des nappes d’eaux souterraines
IV. 2. INTERPRETATION – DISCUSSION
IV. 2. 1. Nappes libres
IV. 2. 1. 1. Origine de la minéralisation
IV. 2. 1. 2. Recharge
IV. 2. 1. 3. Temps de séjour moyen et volume de la recharge
IV. 2. 1. 4. Taux de renouvellement
IV. 2. 2. Nappes captives et multicouches
IV. 2. 2. Origine de la minéralisation
IV. 2. 2. Localisation des zones de recharge
IV. 2. 2. Datation et vitesse d’écoulement
IV. 2. 2. Temps de renouvellement
CONCLUSION 
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 
ANNEXES

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