LE SYSTEME ALLUVIONNAIRE

Les sédiments alluviaux ou alluvions constituent la plaine alluviale de la rivière Manombo. Ils ont été transportés et déposés par cette dernière. Les alluvions et les sables des dunes sont très perméables et constituent un réservoir assez important pour alimenter en eau les villages environnants. L’aquifère de sable non consolidé est étendu sur une superficie de 338 km2 le long de la Manombo avec une épaisseur moyenne d’environ 20m. 

Caractéristiques de l’aquifère

Il est indispensable pour l’étude de définir caractéristiques de l’aquifère car elles conditionnent le comportement de l’eau souterraine et par conséquent le mode d’exploitation de l’aquifère. i-Porosité efficace En réalité, la mesure de la porosité se fait en laboratoire par une analyse granulométrique. Vu que nous n’avons pas pu faire cette analyse en laboratoire, la valeur de la porosité sera prise forfaitairement en se référant à des valeurs fixées à titre indicatif. Le sable fait partie des roches grenues dont la porosité peut aller jusqu’à 30%. Cette porosité est conditionnée par la taille des grains, leur arrangement et la présence des matériaux fins dans l’échantillon. Les dunes peuvent être classées dans la catégorie des sables fins. Types de réservoir Porosité efficace (%) Graviers 25 Sable grossier 15 fin 10 Alluvions 10 à 20 Argile 3 Craie 2 à 5 Calcaire fissuré 2 à 10 Tableau 20: Porosité efficace moyenne pour les principaux réservoirs d’après G.Castany ii- Transmissivité et coefficient d’emmagasinement A partir des résultats d’essai de pompage à un débit constant de 5,6 l/s pendant 10h, on a obtenu la courbe s’ = f(t) présenté en annexe 6 avec la valeur de T. La transmissivité est tirée de la courbe de remontée car le régime permanent est trop long dans la phase de descente et ne nous   permet pas de trouver T. C’est le même problème pour la détermination du coefficient d’emmagasinement S. En réalité, l’essai de pompage n’est pas assez satisfaisant pour être interprété de manière à déterminer les caractéristiques de l’aquifère car le débit pompé est trop faible. Pour un rabattement s ˃ 0,1b, les méthodes utilisées en nappe captive ne sont plus valables. Il convient de corriger le rabattement s telle que s’ = s – s 2 2b où b représente l’épaisseur saturée de l’aquifère car pour un rabattement s. Depuis le graphique du rabattement en fonction du log du temps présenté en annexe 6, on a déduit la valeur de la transmissivité. T = 6.44.10-3 m 2 /s Comme on n’a pas pu calculer le coefficient d’emmagasinement à partir de l’essai de pompage, on considèrera forfaitairement S de plus que pour un aquifère à nappe libre, le coefficient d’emmagasinement n’est autre que la porosité efficace. Donc on prendra S = 0,1 iii- Conductivité hydraulique K Initialement T = K.b où b représente la puissance de l’aquifère en mètre. K peut don être tirée de cette expression et on trouve K = 2,14.10-4 m/s iv- Diffusivité La diffusivité s’exprime par la relation 𝐷 = 𝑇 𝑆 L’aquifère de sable non consolidé étudié a une diffusivité D = 6,44 m2 /s Les caractéristiques de l’aquifère sont synthétisées dan le tableau suivant : ne (%) T[m2 /s] S K[m/s] D[m2 /s] 10 6,44.10-3 0.1 2,14.10-4 6,44 Tableau 21: Caractéristiques de l’aquifère d’alluvion En plus des caractéristiques de l’aquifère, i1 faut aussi connaître la situation de la nappe, comme la direction de l’écoulement, les gradients piézométriques et l’allure des variations des niveaux d’eau. III-2-2 Etude de la nappe Le but de cette section est de passer à une appréciation quantitative de la ressource en eau souterraine disponible. Le concept ne reste pas au niveau de la ressource globale. En effet, la distinction entre la réserve en eau statique et la ressource renouvelable est d’une grande portée Etude Hydrogéologique 2015 – 2016 57 pratique. La maitrise de la connaissance de ces deux composantes devra permettre d’emprunter une voie rationnelle de l’exploitation des ressources. i- Réserve totale La réserve totale représente l’intégralité de la quantité d’eau contenue dans l’aquifère. Il s’agit du volume d’eau résidant dans les vides de la formation géologique. Notons toutefois que seule une partie de ce volume peut être extrait de la nappe en mode durable. Cette quantité est la réserve renouvelable que nous étudierons dans le sous paragraphe suivant. Le volume de la réserve se calcule par le produit de la superficie A de l’aquifère avec l’épaisseur moyenne saturée e et le coefficient d’emmagasinement S. Vtotal = A . e .S A [m2 ] e [m] S Vtotal [m3 ] 197.000.000 15 0.1 295.000.000 ii- Réserve renouvelable Par définition, les ressources renouvelables en eau souterraine doivent pouvoir être exploitées en équilibre sans porter atteinte à long terme aux réserves, c’est-à-dire sans surexploitation. Par conséquent, l’effet des captages sont compensés naturellement à terme annuel ou mensuel par les précipitations. D’une manière simplifiée, la réserve renouvelable est la quantité de recharge de la nappe par les précipitations. ➢ Zone de recharge La détermination de l’aire de recharge de la nappe est basée sur l’analyse de trois paramètres dont : • La pluviométrie, qui est l’origine de l’infiltration efficace alimentant la nappe • La direction des écoulements, qui indique la provenance de l’eau • La géologie, qui permet de cibler les zones favorables à l’infiltration, c’est-à-dire les formations géologiques à forte perméabilité. Etude des niveaux d’eau ; carte isopièze L’observation des niveaux d’eau à partir des points d’eau dans quelques villages nous a permis d’avoir une idée sur la piézométrie du site. La carte des niveaux piézométriques est établie en procédant à l’interpolation de ces données observées au niveau des points de mesure. Elle met en évidence la tendance générale des écoulements souterrains. Etude Hydrogéologique 2015 – 2016 58 Il s’agit ici de spatialiser les données à l’aide du logiciel ARCGIS. Spatialisation des données Lorsqu’on dispose d’un nombre limité de points de mesure pour représenter un phénomène de nature continue, on a recours à des méthodes d’interpolation pour cartographier ce phénomène. Une interpolation permet de déterminer la valeur d’un « nœud » à partir d’un nombre limité de données aux points d’échantillonnage. Ces données peuvent être intégrées et traitées dans un système d’information géographique. Le logiciel SIG Arcgis nous offre plusieurs options d’interpolation spatiale, notamment l’interpolation linéaire IDW : « Inverse Distance Weighted » et le krigeage (ou polygonation de Thiessen). Ces deux méthodes sont essentiellement utilisées pour des phénomènes à gradients faibles où on a des surfaces « lissées », comme pour le cas des écoulements souterrains. L’IDW (pondération par l’inverse des distances) La méthode par distance inverse est une méthode d’interpolation qui estime la valeur d’une cellule en effectuant une moyenne pondérée des points connus voisins. Elle suppose que l’influence de la variable cartographiée décroît avec la distance qui la sépare de son emplacement d’échantillonnage. Ainsi, plus le point connu est proche du point à estimer, plus il a de l’influence dans le processus de moyenne. Les paramètres qui entrent en jeux dans cette méthode sont : – La puissance : elle permet de contrôler l’importance des points connus sur les nœuds interpolés en déterminant une puissance à la distance (distance au carré, au cube, etc.). Une puissance de 2 est communément utilisée lors de l’implémentation de cette méthode. – Le nombre de voisins : il sert à définir le nombre de voisins à prendre en considération dans le calcul. Krigeage (interpolation géostatistique) Le krigeage est comparable à l’IDW dans la mesure où elle déduit, par pondération des points connus, des valeurs en tous lieux afin de rendre compte de l’aspect continu du phénomène à étudier. La différence fondamentale entre les deux méthodes se situe au niveau du calcul de la pondération, celui du krigeage étant beaucoup plus sophistiqué. Il tient compte non seulement de la distance entre les points mesurés, mais aussi de la corrélation de leurs valeurs et de l’emplacement de la prévision. On utilise pour cela des fonctions de semi-variogramme et de covariance. Le traitement se fait en deux étapes : – Les paramètres de l’entourage et la dépendance statistique des mesures sont d’abord déterminés et par la suite la pondération λ de chaque point pour chaque nœud de la carte. – La prévision pour chaque nœud est ensuite évaluée.