Analyse des composantes principales

L’analyse statistique a été faite afin d’identifier les tendances des paramètres chimiques et leurs évolutions, de même que leur qualité en comparaison avec les normes OMS (tableau 2). La conductivité électrique varie entre 19 et 6480 µs/cm avec une moyenne de 1770.10µs/cm. Cette dernière montre que plus de la moitié de la nappe maastrichtienne ne respecte pas les normes prescrites par l’OMS pour la conductivité électrique (1500 µs/cm). Les cations (Na, Ca, Mg et K) ont des valeurs moyennes de concentration ionique inférieures aux normes de l’OMS à l’exception du sodium dont la moyenne dépasse largement la norme (319,1 mg/L). En outre l’ordre d’abondance des cations est la suivante Na > Ca > Mg > K. Concernant les anions, leurs valeurs moyennes sont inférieures aux normes de l’OMS à l’exception des Chlorures (361,38 mg/L) et du fluor (1,13 mg/L). L’ordre de dominance des anions majeurs est réparti comme suit : Cl > HCO3 > SO4 > NO3 > F En somme, une grande partie de la nappe maastrichtienne présente des teneurs en ions majeurs (Ca ; Mg ; K ; HCO3 ; SO4 ; NO3) inférieurs aux normes de l’OMS à l’exception de CE, Na, Cl et F. 3.1.2. Matrice de corrélation La liaison existant entre toutes les variables prises deux à deux et les coefficients de corrélation entre ces différentes variables sont donnés par la matrice de corrélation (figure 10) qui peut aider à la compréhension des différents processus intervenant dans la minéralisation de la nappe maastrichtienne.

Il en ressort une corrélation significative entre CE/Cl (0.96), CE/Na (0.94) et Na/Cl (0.91). Cette forte corrélation entre CE et Na/Cl montre que la minéralisation des eaux de la nappe serait essentiellement contrôlée par ces paramètres. Il existe également, une bonne corrélation entre d’autres paramètres mais de moindre degré : Na/K (0.83) ; Na/F (0.75) ; HCO3/F (0.71) ; CE/F (0.61) ; CE/HCO3 (0.54) ; Mg/Ca (0.68) ; Suggérant que ces ions contribuent aussi d’une certaine manière à la minéralisation de la nappe. Cependant il n’existe pas de corrélation significative entre les autres variables et le nitrate ; qui proviendrait d’une pollution ponctuelle au niveau des ouvrages (puits-forage ou forage puits)

Statistique multivariée

L’application de la méthode statistique multivariée (Analyse des Composantes Principales et la Classification Hiérarchique Ascendante) permet d’identifier les paramètres les plus pertinents qui décrivent la qualité des eaux souterraines et de montrer leur variabilité. Elle a pour but de comprendre les différentes corrélations qui existent entre les différentes variables, de choisir les différentes composantes, la contribution de chaque variable à la constitution des composantes principales et les différents mécanismes qui interviennent dans la minéralisation de la nappe.Les ACP ont été réalisées sur les 10 variables (CE ; Na ; Mg ; Ca ; K ; SO4 ; HCO3 ; NO3 ; F ; Cl) sur 382 observations. Elle synthétise et classe en nombre important de données afin d’en extraire les principaux facteurs qui sont à l’origine de l’évolution simultanée, des variables et de leur relation réciproque. Cette analyse a permis de calculer les valeurs propres, les variances exprimées pour chaque composante principale (CP) et leur cumul. Le tableau 3 suivant présente les valeurs propres, le pourcentage de variance ainsi que le pourcentage cumulé de la variance de l’ACP.

La projection des variables sur les composantes principales (Figure 11) montre que la composante principale 1 contrôle à elle seule 47.98% de la variance. Elle regroupe les variables telles que CE ; Na ; Cl ; K ; F ; HCO3 qui contrôle la minéralisation de l’eau de la nappe maastrichtienne. Elle est constituée par deux sous-groupes qui dévoilent l’affinité entre CE ; Na ; F ; Cl et d’autre part HCO3 ; K. La composante principale 2(CP2) occupe 22.94% de la variance des observations et oppose le couple Ca/Mg au SO4. Le rassemblement de ces éléments traduit qu’ils seraient mis en solution par la dissolution et /ou l’hydrolyse de la roche encaissante ; c’est-à-dire une interaction eau/roche. Néanmoins la position de Ca-Mg dans le même axe et SO4 dans l’autre axe explique que leurs mécanismes ne sont pas identiques. Le Couple Ca/Mg est issu du lessivage des minéraux riches en calcite (CaCO3) ou de la dolomite CaMg (CO3)2. Tandis que le SO4 peut provenir soit de la dissolution du gypse CaSO4.2H2O ou de l’eau de mer. La troisième composante (CP3) est composée par le nitrate (10.62%) qui est souvent un marqueur de pollution. Vu la profondeur de la nappe maastrichtienne, le nitrate peut provenir des micro-organismes ou de l’utilisation de certains pesticides. Une origine anthropique peut ne pas être exclue au niveau des zones de recharge de la nappe et au niveau Lac de Guiers.

Classification Hiérarchique Ascendante

L’analyse hiérarchique ascendante ou analyse hiérarchique en grappe est une technique basée sur la similarité ou non des éléments constituants la base de données analytiques. Le résultat est représenté sous forme de figure nommée dendrogramme. Le dendrogramme pour une faible distance d’agrégation de 10 a distingué trois groupes nommés Cluster 1, Cluster 2 et Cluster 3, avec C1/C2 qui sont liés à une plus grande distance (Figure 12).- C1 est caractérisé par une faible minéralisation (CE moyenne = 465.57µs/cm) et une dominance des ions Ca et Mg. Elle renferme pour la plupart des eaux très douces qui respectent les normes de l’OMS. Leur facies est de type bicarbonaté calcique-magnésien (bicarbonaté mixte). Les bicarbonates proviendraient de la dissolution des calcaires du – C3 présente une forte minéralisation (CE moyenne de 3691 µs/cm), regroupant les eaux salées caractérisées par de fortes teneurs en Fluor, potassium et Na/Cl. Il présente un faciès chloruré-sodique qui est typique des évaporites alcalines et alcalino-terreux. En outre, l’enrichissement en Na peut provenir non seulement des réactions d’échanges de bases, mais également de la dissolution de l’halite.