Soutenance mémoire
Sollicitation de la prospection géophysique
Le Laboratoire de Géophysique Appliquée de l’IOGA a été sollicité pour déterminer un point favorable au creusement d’un point d’eau dans l’enceinte de sa propriété. Du point de vue méthodologique, il a fallu observer les sources de résurgence de la nappe d’eau souterraine dans leur configuration géomorphologique, d’implanter le premier profil géophysique non loin de ces sources au niveau d’une zone de dépression d’altitude relativement homogène et d’essayer de remonter petit-à-petit le versant en tenant compte de la disposition du niveau probablement aquifère, fonction des valeurs de résistivités (200-350Ω.m) acquises et autant que possible suivant une direction perpendiculaire à cet axe.
Télédétection et eaux souterraines
D’une manière générale un projet de prospection hydrogéologique a pour objectifs de mettre en évidence les caractéristiques suivantes du milieu:
Identifier les éventuels réservoirs aquifères en définissant la nature des formations géologiques;
Définir le contexte structural et comprendre son rôle dans le fonctionnement du système hydrogéologique;
Identifier et délimiter les zones de recharge et de drainage; et de comprendre l’interaction entre les eaux souterraines et les autres éléments du milieu (eau de surface, végétation, source de pollution, …).
Les méthodes utilisées font appel à une approche indirecte. En effet, l’étude du milieu est abordée à travers la géologie, la géologie structurale, la morphologie, l’hydrologie, … pour bâtir un raisonnement de synthèse dans lequel l’image satellite sert de trame.
Analyse des linéaments L’expérience a montré l’intérêt des données de télédétection pour la recherche des zones fissurées dont on a démontré le potentiel aquifère. L’approche combinant l’inventaire des linéaments sur l’image satellite et les travaux de terrain, conduit à l’établissement des fractures et à la compréhension des structures géologiques. Cette étude des linéaments permet de répondre à deux objectifs:
a- L’orientation des campagnes de reconnaissance en définissant des zones potentiellement favorables,
b- La sélection du site ponctuel pour l’implantation de forage.
Analyse du réseau hydrographique Le réseau hydrographique est un élément caractéristique de la texture et de la structure et constitue un critère important d’interprétation. Les formes qui lui sont associées reflètent à des degrés variables la lithologie et la tectonique d’une région. L’étude détaillée du réseau de drainage est un moyen d’effectuer un partitionnement raisonné de l’espace. Cette approche, appuyée par une analyse directionnelle et par l’étude de la densité spatiale du réseau hydrographique, permet de discerner des zones où un certain potentiel d’infiltration, donc de rétention et de recharge, existe et des secteurs où le ruissellement est prépondérant.
Approche cartographique des formations géologiques Cette phase vise à délimiter les différentes formations géologiques et à mettre en évidence leur rôle hydrogéologique. L’identification des différents types de formation sur les images satellites est basée sur l’analyse des éléments de topographie, de morphologie, de texture et de densité, la distribution de la végétation, etc. Cette approche structurale combinant le traitement et l’analyse des images satellite et des données de terrain permet de choisir des sites d’implantation en délimitant les zones d’infiltration potentielles, susceptibles d’alimenter les réseaux de fractures (celles que l’on cherche à recouper par les forages) et de réduire la prospection géophysique en mettant en évidence les zones d’accidents majeurs qui risquent le plus d’intercepter les écoulements souterrains. Leur localisation permet d’orienter les campagnes géophysiques vers l’étude des structures majeures.
Logiciel Res2DINV
Le traitement s’est fait à l’aide du logiciel de modélisation Res2DINV développé par H. Loke(Geotomo Software, Malaysia), pour inverser automatiquement les données expérimentales en modèle 2D appelé « pseudo section ». L’inversion et l’interprétation hydrogéologique des données viennent finalement clôturer l’étude. Dans notre cas ici, que le principe du panneau électrique est utilisé lors de la campagne. Le programme adopté est basé sur les méthodes des moindres carrées ainsi que sur la méthode des différences finies pour le calcul de la résistivité. La méthode de lissage nous permet enfin de déterminer un modèle approximatif
Synthèse des informations
Interprétation La carte de synthèse des linéaments représente l’ensemble des segments uniques résultant de la superposition de l’information contenue dans les images filtrées. Aussi, l’observation et l’analyse de chacune des images permettront d’avoir des informations plus détaillées. En utilisant l’hypothèse que les linéaments correspondent à des structures cassantes dans le rocheux, l’intersection apporte de l’information importante. Une plus forte intersection de linéaments et une plus forte densité indiquent donc des endroits où l’eau souterraine pourrait circuler davantage. En effet, les filtres directionnels se sont avec depuis longtemps comme étant des outils efficaces. Parmi les filtres directionnels, le filtre de Sobel offre la possibilité de rehausser les linéaments dans les directions autres que celles du rehaussement préférentiel en introduisant des attributs directionnels dans le processus de filtrage.
Avantages et limites de la méthode L’approche méthodologique de la télédétection est basée sur le rehaussement et le filtrage directionnel de l’image Landsat 7, qui nous a permis d’établir la carte de linéaments de la zone d’étude. En superposant l’ensemble des linéaments interprétés, des linéaments significatifs ont pu être créés. Bien sûr la méthode est tout de même basée sur l’appréciation d’un observateur avec les limites que cela sous-entend. Les avantages de ce genre de traitement des images satellitaires et aériennes sont multiples à savoir la résolution de l’image obtenu après le filtrage que ce soit directionnel ou spatial. Déplus, les processus à suivre pour le traitement sont assez simple et de courte durée. Gain de temps, image haute résolution et localisation exacte de l’endroit où l’on doit opérer. En outre, l’utilisation de plusieurs reliefs ombragés accentuant les linéaments selon leur orientation permet de répéter le processus d’interprétation et ainsi de faire ressortir la récurrence des observations. Cependant comme tous les traitements géoscientifiques, la réalisation de cette méthode présente des difficultés. D’une part l’interprétation et le traçage des linéaments nécessitent des personnes qualifiés et expérimentés pour les identifiés. D’autres parts, le problème se situe à l’absence de la méthodologie pour l’interprétation de la carte linéamentaires obtenues. Pour la prospection géophysique, la résolution latérale et verticale est une composante variable d’une étude à l’autre, l’espacement entre capteurs doit également être adapté, Les conditions de sol auront également une forte influence sur le coût d’étude. En méthode électrique, les sols secs demandent une préparation initiale des trous d’électrode qui peut être longue et difficile: réalisation des trous, remplissage des trous avec une solution salée (a minima une boue saturée en eau). Le suivi de niveau d’eau dans la nappe et la surveillance de l’atténuation naturelle font appel à des prélèvements continus (eaux ou sols) et des analyses des forages. Finalement, nous pouvons dire que le linéament est un instrument de caractérisation géomorphologique utilisé depuis longtemps et il démontre encore aujourd’hui son utilité. Ce type d’étude est simple et efficace sans nécessairement être dispendieuse. Elle n’apporte pas nécessairement toutes les réponses, mais elle nous permet de tracer un bon portrait des fractures qui sont responsables de l’écoulement souterrain. Pour préciser le rôle et les particularités, il faudrait une étude de terrain, tel un relevé de fractures. Cela pourrait valider ou non les résultats obtenus par cette étude.
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Table des matières
LISTE DES FIGURES
LISTE DES PHOTOS
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES ACRONYMES
LISTE DES ANNEXES
INTRODUCTION GENERALE
Partie I: MISE EN CONTEXTE DE LA ZONE D’ETUDE
I.1- PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
I.1.1- Cadre géographique
I.1.1.1- Localisation Administrative
I.1.1.2- Localisation spatial
I.1.2- Contexte Climatique
I.1.2.1- Précipitations
I.1.2.2- Température
I.1.2.3- Evapotranspiration
I.1.3- Contexte Géologique
I.1.3.1- La géologie locale
I.1.3.2- Cadre tectonique et structural
I.1.3.3- Contexte géomorphologique
I.1.4- Contexte hydrogéologique
I.2- CONTEXTE HYDROLOGIQUE
I.2.1- Les eaux souterraines
I.2.1.1- Aquifères
I.2.1.2- Nappe
I.2.1.3- Recharge des nappes
I.2.2- Les études menées sur le site
I.2.2.1- Etude antérieurs
I.2.2.2- Sollicitation de la prospection géophysique
I.2.2.3- Nouvelle étude
Conclusion partielle
Partie II : METHODOLOGIE ET TRAITEMENTS DES DONNEES
II.1- TELEDETECTION
II.1.1- Généralité
II.1.1.1- Définition et principe
II.1.1.2- Rayonnements électromagnétiques et signature spectrales
II.1.1.3- Les avantages de son application
II.1.2- Télédétection et eaux souterraines
II.1.2.1- Analyse des linéaments
II.1.2.2- Analyse du réseau hydrographique
II.1.2.3- Approche cartographique des formations géologiques
II.1.3- Données utilisées
II.1.3.1- Image Landsat 7
II.1.3.2- Image Radar SRTM
II.1.3.3- Image ASTER
II.1.3.4- Caractéristiques des images satellitaires
II.2- LES CONCEPTS DE BASE DE L’ETUDE
II.2.1- Notions sur les linéaments
II.2.1.1- Définition
II.2.1.2- Les images numériques
II.2.1.3- Création d’image filtrées
II.2.2- Logiciels utilisées
II.2.2.1- ENVI 4.5
II.2.1.2- Adobe Illustrator
II.2.1.3- ArcGIS 10.1
II.2.2- Procédés de traitements des données spatiales
II.2.2.1- Organigramme
II.2.2.2- Composition colorée
II.2.2.3- Rehaussement des linéaments par filtrage
II.3- PROSPECTION GEOPHYSIQUE
II.3.1- Méthode électrique
II.3.1.1- Généralité
II.3.1.2- Principe de mesure
II.3.2- Matériels utilisés et acquisition des données
II.3.2.1- Appareillages
II.3.2.2- Montages des matériels
II.3.2.3- Acquisitions des données
II.3.3- Logiciels et traitements
II.3.3.1- Logiciel Res2DINV
II.3.3.2- Traitements des données
Conclusion partielle
Partie III : RESULTATS ET INTERPRETATION
III.1- RESULTATS DE TRAITEMENTS DES DONNEES SPATIALES
III.2.1- Images Landsat 7 ETM+
III.2.1.1- Composition Colorée
III.2.1.2- Les Filtres directionnels
III.2.2- Images aérienne
III.2.2.1- Image Radar SRTM
III.2.2.2- Image ASTER
III.2.3- Synthèses de rehaussement des linéaments
III.2.3.1- Localisation sur l’image satellite Landsat 7 B8 panchromatique
III.2.3.2- Interprétation des linéaments
III.2.3.3- Carte de fracturation
III.2- RESULTATS DE LA PROSPECTION ELECTRIQUE
III.2.1- Panneau 1
III.2.2- Panneau 2
III.1.3- Panneau 4
III.2.4- Panneau 3
III.3- DISCUSSION ET RECOMMANDATION
III.3.1- Discussion
III.3.1.1- Evaluation spatiale
III.3.1.2- Pour la prospection électrique
III.3.2- Recommandations
III.3.2.1- Sur les traitements d’images
III.3.2.2- Sur l’interprétation d’images
III.3.3- Synthèse des informations
III.3.3.1-Interprétation
III.3.3.2-Avantages et limites de la méthode
CONCLUSION GENERALE
ANNEXES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
REFERENCES WEBOGRAPHIQUES
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