Soutenance mémoire
L’eau dans les contextes sahélien et soudanien d’Afrique de l’ouest
L’Afrique de l’ouest est relativement bien pourvue en ressources hydriques. On estime en effet à plus de 1000 milliards de mètres cubes d’eau douce la ressource renouvelée chaque année à travers le cycle hydrologique normal de la région (Niasse, 2005). Contrairement donc à une idée reçue, la zone ne manque pas d’eau même si dans certaines zones comme le Sahel les quantités sont moins importantes. On remarque d’ailleurs que la plupart des pays affichent des volumes potentiels bruts par habitant supérieurs à la limite du seuil d’abondance admis qui est de 1700 m3 /hab/an (Lasserre et Descroix, 2011): Nigéria 2167 m³/hab/an, Niger 2 429 m³/hab/an, Mauritanie 3548 m³/hab/an, Mali 7405 m³/hab/an, Côte d’Ivoire 4500 m³/hab/an, Sénégal 3332 m³/hab/an. Seul le Burkina Faso possède une dotation brute inférieure à ce seuil : 1316 m³/hab/an (Gleick et al, 2008). Cependant, c’est un fait que des problèmes d’accès à cette ressource existent car l’on ne dispose pas partout des volumes souhaités aux moments souhaités. Dans les parties soudaniennes et sahéliennes, cela est avant tout lié à un principal facteur contraignant qui est la tropicalité du climat caractérisée par l’alternance d’une saison sèche plus ou moins longue (période de stress hydrique) et d’une saison de pluie (période d’abondance). Dans un tel contexte, disposer d’eau en toute période va nécessiter la réalisation d’infrastructures de stockage et de distribution qui sont parfois très couteuses et souvent au-delà des capacités de financement des différents pays. Aussi, malgré les belles potentialités, l’accès à l’eau dans les pays d’Afrique de l’ouest surtout sahélienne et soudanienne, faute de moyens, reste tributaire des conditions naturelles notamment climatiques et géologiques (socle, sédimentaire) qui vont générer localement des processus hydrologiques facilitant ou entravant la disponibilité de l’eau.
Un potentiel fonction de la variable climatique
La pluie est le premier facteur qui règle les conditions de renouvellement des stocks hydriques. Elle a une variabilité qui dépend des zones climatiques. En Afrique de l’ouest, les zones climatiques ont une organisation latitudinale en grandes bandes subparallèles qui vont de la cote ouest (Sénégal, Gambie, Guinée) jusqu’au Tchad (limite Afrique de l’ouest). Du sud au nord on distingue : le climat guinéen, soudanien, soudano-sahélien, sahélo-saharien et enfin saharien. Cette organisation est définie par un gradient pluviométrique sud, nord (Cf. Figure 1) ainsi qu’un certain nombre de paramètres climatiques (température, évapotranspiration etc) qui vont conférer un potentiel hydrique à chaque zone climatique.
Le régime pluviométrique ouest Africain est lié au mouvement saisonnier de la zone de convergence intertropicale et des masses d’air humide venant de l’océan atlantique sud (mousson). Ce mouvement sud, nord crée à partir de la zone soudanienne (jusqu’aux limites du désert) un régime contrasté avec deux saisons distinctes : une saison sèche dont la durée s’allonge en remontant les latitudes et une saison pluvieuse caractérisée par un histogramme unimodale avec un maximum de pluie au mois d’aout (Cf. Figure 2). Dans la zone soudanienne, le total pluviométrique annuel varie entre 1200mm et 800 mm. La saison des pluies s’étend du mois de mai à celui de octobre voir novembre (6 à sur 7 mois) et les mois de juillet aout et septembre enregistrent près de 65% de la pluie annuelle. Cette période correspond également à celle où les valeurs d’évapotranspiration sont les plus faibles de l’année (Cf. histogramme de Djougou, Figure 2).
Dans la zone sahélienne par contre, les hauteurs de pluies annuelles sont plus faibles et varient entre 400 et 200 mm. La saison des pluies est également plus courte, concentrée sur quatre mois (juin, juillet, aout et septembre). Les maxima de température sont beaucoup plus élevés surtout en fin de saison sèche (mois d’avril et Mai) ou elles peuvent atteindre 45°C. Aussi l’évapotranspiration annelle très forte (2900 mm/ an –Station de Dori au Burkina, Niang, 2006), même si elle connait une légère baisse pendant la saison de pluies (Cf. histogramme de Niamey, Figure 2). Enfin, l’Afrique de l’ouest qui est une zone dans laquelle les irrégularités pluviométriques interannuelles sont importantes, a connu ces trente dernières années (à partir des années 1970) des déficits pluviométriques chroniques avec des baisses allant jusqu’à 20% du total pluviométrique annuel (Paturel et al, 1998). Même si certains auteurs estiment qu’il existe de nos jours une certaine reprise (Ozer et al, 2003), cette sècheresse prolongée a eu néanmoins de graves conséquences sur le couvert végétal et les sols qui se sont fortement dégradés (Niasse et al, 2004), entrainant du même coup la modification de certains processus hydrologiques notamment l’intensification du ruissellement.
Des stocks souterrains limités dans un contexte de socle
Du point de vu géologique, l’Afrique de l’ouest est caractérisée par un craton immense (4.500.000 km2 environs) qui occupe près de 75 % de son sous-sol. Il est formé d’un ensemble de chaines pénéplanées largement granitisées d’âge précambrien et se compose de deux dorsales (celle de Réguibat au nord et celle de Man ou Léo au sud) séparées par la plateforme sédimentaire Taoudéni (Naba, 2007). Le contexte géologique ouest africain est donc dominé par un socle de roches cristallines (Cf. Figure 3) à majorité granitiques, mais aussi métamorphiques (gneiss, schistes) et volcaniques avec dans ses marges nord (dans la zone sahélienne), une couverture sédimentaires de roches détritiques plus récentes (d’âge cambrien, quaternaire, tertiaires) d’épaisseur variable pouvant atteindre jusqu’à 2000 m (bassin des Iullemmeden au Niger). Cette zone de socle assez étendue (80 % du territoire au Burkina et autant au Bénin) est connue pour être difficile du point hydrogéologique. Cela provient du fait que les roches cristallines qui le compose ne possèdent pratiquement pas de porosité primaire comme celle des grès ou autres roches sédimentaires mais plutôt une porosité secondaire due à la fissuration et à l’altération permettant la circulation et l’accumulation de l’eau souterraine. De plus, leur altération chimique aboutit dans la plupart des cas, à la mise en place d’une altérite plus ou moins argileuse peu favorable l’infiltration mais également aux prélèvements de l’eau souterraine à cause de la porosité de drainage en général faible de ces matériaux. Les systèmes aquifères qu’on y trouve sont souvent discontinus, peu ou très profonds et constitués d’un ou plusieurs types de nappes :
– Les aquifères perchés temporaires qui se présentent sous la forme de petites nappes connecté ou non avec le système altéré inférieur. Ils sont souvent exploitées dans les bas-fonds en creusant des puisards de profondeur ne dépassant guerre 3 mètres et peuvent supporter une exploitation assez intensive (jusqu’à 200 m3 / jour) en saison des pluies (Defossez, 1958). Elles tarissent cependant assez rapidement en saison sèche ;
– Les aquifères des latérites qui se développent sur les plateaux cuirassés à des profondeurs pouvant varier entre 5 et 20 m. Ils sont également temporaires et parfois exploités à travers des puits villageois.
– Les aquifères pérennes d’altérite qui sont localisés dans des couvertures d’altération pouvant être de nature variable (allant d’un pôle sableux à argileux) et qui constituent souvent le prolongement des aquifères de fracture. La base de ces aquifères est constituée de roches fracturées voir démantelées. Elle est souvent dynamitée et déblayée lors de la réalisation des puits modernes (puits à grand diamètre busés).
– Les aquifères profonds qui sont ceux des milieux fracturés. Ils sont beaucoup plus pérennes mais également discontinus. Les forages d’eau tentent d’exploiter ce type d’aquifère mais du fait de la discontinuité des fractures, l’implantation des ouvrages se révèle difficile. Cela justifie en partie les taux d’échec de forage assez élevés en zone de socle : 35% des forages sur un total 35000 au Bénin (Vouillamoz et al, 2014), un chiffre que l’on retrouve également au Burkina avec 30 % sur un échantillon de 7946 forages (Ricolvi, 1992). Plusieurs facteurs influencent la productivité de ces types d’aquifère (Gombert, 1997): La nature de la roche (Cf. Tableaux 1), l’importance de la fracturation, le climat (Cf. Tableau 2), la géomorphologie locale. Mais dans l’ensemble, les débits des forages ici sont assez faibles. 37% des forages au Bénin (sur un échantillon de 3410 forages pris en zone de socle) ont un débit inférieur à 2 m3/h et ceux ayant un débit de plus de 10 m3 / h de passent guère 10 % (Vouillamoz et al, 2014).
En marge de ce contexte globalement difficile, il subsiste cependant quelques formations assez favorables dans lesquelles les taux de succès peuvent être élevés à savoir les roches sédimentaires consolidées (grès, calcaires) que l’on retrouve par exemple à l’ouest du Burkina, à l’extrême nord du Bénin. Des travaux du CIEH sur le socle cristallin (1984) donnent à ce sujet quelques références .
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Table des matières
Chapitre 1 : INTRODUCTION GENERALE
1.1. Introduction
1.2. L’eau dans les contextes sahélien et soudanien d’Afrique de l’ouest
1.2.1. Un potentiel fonction de la variable climatique
1.2.2. Des stocks souterrains limités dans un contexte de socle
1.2.3. Une disponibilité fonction des processus hydrologiques locaux
1.2.4. Conséquences sur les ressources en eau
1.2.5. Impact sur les systèmes d’approvisionnement en eau
1.3. Méthodes géophysiques et exploration pour l’eau souterraine
1.3.1. Recherche des aquifères par la méthode de résistivité en courant continu
1.3.2. Méthodes géophysiques et suivi de l’infiltration
1.4. Problématique de la thèse
1.4.1. Attentes sur les apports des outils géophysiques
1.4.2. Questions adressées aux géophysiciens
1.4.3. Contribution des géophysiciens
1.5. Objectifs de la thèse
1.5.1. Objectif général
1.5.2. Objectifs spécifiques
1.6. Organisation du manuscrit
Chapitre 2 : METHODOLOGIE
2.1. Choix des sites
2.1.1. Choix des zones climatiques
2.1.2. Choix spécifique des sites de mesures
2.2. Choix de la résistivité comme paramètre utile
2.2.1. Définition et domaine d’application
2.2.2. Mesure de la résistivité électrique des sols
2.2.3. Avantages et inconvénients du paramètre résistivité pour notre étude
2.2.4. Acquisition des données de résistivité sur les sites
2.3. Logiciel d’inversion des données ERT
2.3.1. Présentation de DC2DInvRes
2.3.2. Calage des paramètres d’inversion
2.3.3. Simulations numériques
2.3.4. Calages retenus et implications
2.4. Outils de cartographie
2.5. Traitement des données et présentation des résultats
2.5.1. Données ERT
2.5.2. Données de suivi EM
2.6. Résumé de la méthodologie
Chapitre 3 : LES ETUDES EN ZONE SAHELIENNE AU BURKINA FASO
3.1. La zone d’étude
3.1.1. Généralités
3.1.2. Les sites de suivis hydrologiques et géophysiques
3.1.3. Fonctionnement hydrologique du site
3.1.4. Bilans hydrologiques et questions aux géophysiciens
3.2. Résultats des mesures géophysiques
3.2.1. Résultats du site de Katchari – BV0
3.2.2. Résultats du site de Dangadé
3.3. Conclusion sur les mesures en zone sahélienne
Chapitre 4: LES ETUDES EN ZONE SOUDANIENNE AU NORD BENIN
4.1. La zone d’étude
4.1.1. Généralités
4.1.2. Le site de suivi géophysique
4.1.3. Questions adressées aux géophysiciens
4.2. Les résultats géophysiques
4.2.1. Résultats de l’exploration préliminaire
4.2.2. Les résultats « time-lapse »
4.3. Conclusion sur les études du site soudanien
Chapitre 5 : CONCLUSION GENERALE
