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PRESENTATION DU LOGICIEL AQUACHEM
Origine du logiciel
AquaChem est un logiciel de représentation graphique et numérique spécialement destiné à analyser et modéliser des données sur la qualité des eaux et des données aqueuses géochimiques. C’est le fruit de la coopération de «Lukas Calmbach» et «Waterloo Hydrogeologic Inc ». Il est protégé à la fois par «Canadian copyright law » et « international treaty provisions».
Principaux objectifs du logiciel
C’est un progiciel véritablement unique pour le traitement des données d’eaux souterraines comportant une base de données entièrement caractérisées par des paramètres physico-chimiques, un choix complet d’analyse, de calcul, de modélisation, et de représentation graphique des données.
Les outils de l’analyse d’AquaChem couvrent un éventail de fonctions et de calculs utilisés pour analyser, interpréter et comparer desdonnées de qualité de l’eau. Ces outils incluent des transformations d’unité, des équilibres de charge, des statistiques simples à des fonctions plus complexes telles que des matrices de corrélation etdes calculs de géothermomètre.
Outils
L’utilisation du logiciel AquaChem requiert les configurations de système suivant au minimum :
− une espace libre de 20 Méga-octets sur le disque dur,
− un processeur Pentium II ou plus,
− 16 Megabits de RAM
− Microsoft Windows 98/2000/XP, ou Windows NT 4.0
− une souris compatible au Microsoft
− une résolution d’écran de minimum de 800 x de 6001024( x 768 recommandés)
Structure du logiciel
AquaChem possède cinq types de fenêtres : Fenêtrearent,p Fenêtre « The record list », Fenêtre « Input », Fenêtre « Graph », Fenêtre « Text ».
La fenêtre « The record list »
C’est la première fenêtre qui s’ouvre lorsqu’on lance AquaChem. Une boite de dialogue s’ouvre automatiquement et montre les données de démonstration d’AquaChem (demo.HC3). Ce tableau renferme les paramètres généraux dont laéférence de l’échantillon, le site, le projet, les éléments importants dissous dans l’eau, l’index et le numéro de l’échantillon. Chaque ligne représente un échantillon bien défini.
La fenêtre « Input »
Cette fenêtre permet de vérifier la base des données ainsi que de créer et d’afficher les détails des informations dans une sous-fenêtre enliquantc deux fois sur un échantillon.
La sous fenêtre d’entrée constitue la banque de données pour AquaChem. Elle est constituée d’un tableau modifiable au cours de la manipulation en cas d’erreur de la valeur sur la saisie dans la base de données initiale.
La fenêtre d’entrée comprend trois sous-menus avecdes paramètres respectifs qui sont :
− valeurs mesurées : résultat des analyses au laboratoire ou mesurées sur terrain ;
− valeurs modélisées : index et activité de saturation ;
− valeurs calculées : résultat des calculs et traitements avec AquaChem.
La fenêtre « Text »
La fenêtre Texte d’AquaChem fournit un :
− rapport général ;
− rapport de mélange d’échantillons ;
− rapport de comparaison d’échantillon ;
− rapport de normes en eau de consommation ;
− rapport de données.
La fenêtre « Graph »
Une représentation graphique des résultats hydrochimiques est nécessaire pour l’interprétation des données. Dans cette fenêtreraphique,g AquaChem offre différents types de diagrammes techniques utilisés pour l’interprétatio des données hydrochimiques. Chaque type de diagramme présente des informations pour un seuléchantillon ou pour tous les échantillons existants.
Ces différents types de diagramme sont: le Diagramme de Piper, le Diagramme de Schoëller, les Diagrammes cartographique, etc.
DONNEES NECESSAIRES
Pour que la modélisation sous AquaChem soit bien faite, les données physiques et chimiques sont nécessaires.
Les données physiques
Certaines paramètres physiques définissent aussi les caractéristiques des eaux comme : les Matières organiques (MO [mg/L]), Turbidité (Turb [NTU]), Température : T [°C], pH, Minéralisation totale ou TDS (Total Dissolved Salts [mg/L]), Conductivité électrique : CE [µS/cm]. Ces différents paramètres physiques sont enrelation avec la minéralisation des eaux.
Matières organiques (MO [mg/L])
Les matières organiques dans les eaux naturelles proviennent des produits en décomposition d’origine animale ou végétale, élaborées sous l’influence des microorganismes.
D’une façon générale, lorsque la teneur en matière organique est élevée, une contamination microbienne est suspectée.
Turbidité (Turb [NTU])
C’est un paramètre qui donne une idée sur la teneuren matière en suspension (MES Matière en Suspension) dans l’eau analysée. La présence des particules non dissoutes confère à l’eau une certaine turbidité.
Elle donne un aspect désagréable à l’eau et constitue un écran au passage des rayons lumineux nécessaire aux activités biologiques. Maisune eau à faible turbidité n’est pas toujours potable. La valeur maximale admissible pour une eau potable est de 5 NTU.
Température (T [°C])
En général, la température de l’eau varie en foncti de la saison, plus faible après une saison fraiche et une légère augmentation en fin d’étiage.
Sur les Hautes Terres Centrales, la température del’eau reste supérieure à celle de l’air en hiver du fait de la remonté d’eau chaude en profondeur.
Pour les eaux souterraines, la température dépend ed la profondeur. D’autres éléments peuvent aussi l’influencer, comme la nature du gisement ou la proximité des foyers volcaniques ou la présence de zones tectoniques. La valeur maximale admissible pour une eau potable est de 25 °C.
II.214 Potentiel hydrogène (pH)
Il caractérise l’acidité ou la basicité du milieuLa. valeur de pH n’est pas très significative sur les fonctionnements des nappes et aquifères, il traduit l’homogénéité du faciès pétrographique de la région. Mais il représente unenotion très importante pour la détermination de l’agressivité de l’eau.
Sa valeur varie avec la nature des terrains traversés mais il n’a pas une incidence écologique directe forte entre 5 et 9. Les normes de potabilité en pH : 6,5 à 9,5.
Le pH influe sur la forme ainsi que sur la toxicitédes produits chimiques. On a ainsi par exemple pour le gaz sulfurique :
− pH acide, l’hydrogène sulfuré est toxique, c’est ungaz mortel pour l’homme ;
− pH basique, les sulfures précipitent facilement etne sont pas toxiques.
Minéralisation totale : (TDS : Total Dissolved Salts [mg/L])
C’est la somme des éléments et des combinaisons chimiques c’est-à-dire la totalité des matières minérales dissoutes dans l’eau.
La valeur maximale admissible pour une eau potable est de 2000 mg/L (OMS). Le tableau suivant montre le rapport entre les résidussecs qu’une eau souterraine contient.
Conductivité de l’eau (CE [µS/cm])
La conductivité électrique d’une eau est sa capacité à conduire plus ou moins bien un courant électrique la traversant. La conductivité ste proportionnelle à la concentration d’ions présents dans la solution.
Ainsi plus une eau est chargée en substances dissoutes, plus sa résistance électrique est faible. Mais cette relation n’est linéaire que pourdes conductivités faibles (<100 µS cm-1), c’est à dire une eau faiblement chargée en substances dissoutes.
La température a aussi son influence sur la conductivité électrique de l’eau. Son accroissement fait augmenter cette dernière. Ce phénomène s’explique par le fait que la mobilité des ions augmente. Une augmentation excessive de la conductivité entraîne à la fois une perturbation du milieu et une limite à l’utilisation comme source d’eau potable suite à des saveurs désagréables et désordres digestifs. La valeur maximale admissible pour une eau potable est de 2000 µS/cm. Le tableau suivant montre la relation entre la conductivité et la minéralisation :
Tableau 2: Relation entre la conductivité et la minéralisation
Les données chimiques
Les eaux naturelles contiennent divers composées chimiques qui se trouvent sous leurs formes dissoutes. Sa richesse en minéraux varie selon la composition des sols qu’elle traverse.
L’eau potable doit avoir, si possible, en quantité souhaitable un certain nombre d’éléments minéraux dits éléments normaux : Ca, Mg,Fe, Na, K, O2 dissous ;
Par contre, elle doit être dépourvue :
− d’indice de pollution chimique dits éléments anormaux : Cl, NH4, NO2, NO3…dont la variation de teneur est à surveiller ;
− des substances toxiques dits éléments toxiques : Pb, Cr, etc.
C’est l’ensemble de la concentration de ces éléments ou leur rapport qui constitue les données chimiques.
Titre hydrotimétrique ou dureté totale (TH)et dureté calcique (TH Ca)
Le titre hydrotimétrique (TH), ou dureté de l’eau,est l’indicateur de la minéralisation de l’eau par la présence d’ion calcium et magnésium.
L’unité utilisée pour la dureté de l’eau est le degré français. On distingue les catégories de la dureté de l’eau suivantes :
− dureté totale, correspondant à la présence des selsde calcium et de magnésium ;
− dureté permanente, correspondant à tous les composants à l’exception des bicarbonates de calcium et de magnésium ;
− dureté temporaire, correspondant à la teneur en bicarbonate de calcium et de magnésium.
La dureté calcique (THCa) correspondant à la teneur de l’eau en sels de calcium.
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Table des matières
INTRODUCTION
Première Partie – GENERALITES SUR LA ZONE D’ETUDE
I.1 SITUATION GEOGRAPHIQE
I.11 Localisation
I.21 Divisions administratives touchées par l’étude
I.2 CONTEXTE SOCIO-ECONOMIQUE
I.21 Population urbaine et population rurale
I.22 Activités
I.23 Infrastructures sociales
I.3 CONTEXTES PHYSIQUES
I.31 Contexte climatique
I.311 Température
I.312 Pluviométrie
I.313 Cyclones
I.32 Géomorphologie
I.33 Contexte géologique
I.34 Contexte hydrographique
I.35 Contexte hydrogéologique
I.351 Systèmes aquifères
Deuxième Partie – LE LOGICIEL AQUACHEM – TRAITEMENTS DES DONNEES
II.1 PRESENTATION DU LOGICIEL AQUACHEM
II.11 Origine du logiciel
II.12 Principaux objectifs du logiciel
II.13 Outils
II.14 Structure du logiciel
II.141 La fenêtre « The record list »
II.142 La fenêtre « Input »
II.143 La fenêtre « Text »
II.144 La fenêtre « Graph »
II.2 DONNEES NECESSAIRES
II.21 Les données physiques
II.211 Matières organiques (MO [mg/L])
II.212 Turbidité (Turb [NTU])
II.213 Température (T [°C])
II.214 Potentiel hydrogène (pH)
II.215 Minéralisation totale : (TDS : Total Dissolved Salts [mg/L])
II.216 Conductivité de l’eau (CE [μS/cm])
II.22 Les données chimiques
II.221 Titre hydrotimétrique ou dureté totale (TH) et dureté calcique (TH Ca)
II.222 Titre Alcalimétrique Complet (TAC) et titre Alcalimétrique (TA)
II.223 Les anions
II.224 Les cations
II.225 Les composantes Azotées
II.226 Métaux lourds (Pb, Cr)
II.3 LES DONNEES SOUS AQUACHEM
II.31 Création de base de données
II.32 Conversion des données sous AquaChem
Troisième Partie – RESULTATS ET INTERPRETATION
III.1 REPRESENTATION GRAPHIQUE
III.11 Diagramme de Schoëller
III.12 Diagramme de Piper
III.2 CLASSIFICATION DES EAUX
III.21 Pour chaque District
III.211 District d’Antananarivo Renivohitra
III.212 District d’Antananarivo Avaradrano
III.213 Distric d’Antananarivo Atsimondrano
III.214 Distric d’Ambohidratrimo
III.22 Groupe des échantillons
III.221 Echantillons d’eau de puits
III.222 Echantillons d’eau de résurgence
III.3 LE FACIES DES EAUX
III.31 Faciès bicarbonaté calcique et magnésien
III.32 Faciès hyperchloruré calcique et magnésien
III.33 Faciès hyperchloruré calcique
III.4 ORIGINE DES EAUX
III.5 MINERALISATION
III.51 Groupe A
III.52 Groupe B
III.53 Groupe C
III.6 CARTOGRAPHIE DES ZONES D’ANTANANARIVO
III.61 Carte d’isoconductivité
III.62 Diagramme circulaire de concentration
III.63 Carte de zonalité de faciès
III.631 Carte de zonalité de faciès du groupe A
III.632 Carte de zonalité de faciès du groupe B
III.633 Carte de zonalité de faciès du groupe C
III.7 MISE EN EVIDENCE DES SECTEURS POLLUES
III.71 Facteur de pollution de l’eau
III.72 Indice de pollution d’eau
III.73 Pollutions des nappes
III.74 Vulnérabilité des nappes à la pollution
III.75 Carte de répartition des éléments polluants
III.751 Répartition de l’Ammonium [NH4]
III.752 Répartition du nitrite [NO2]
III.752 Répartition du nitrate [NO3]
III.76 Mise en évidences des secteurs pollués en métaux lourds
III.77 Classement des secteurs pollués et non pollués de la zone d’étude
CONCLUSION
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