Soutenance mémoire
L’eau, un élément indispensable pour la vie de l’humanité, se présente sous différentes formes (eau de surface, eau souterraine, etc.). Elle est la base de toutes activités humaines : agriculture, industrie, élevage, tourisme. Chaque utilisation a leur exigence quantitative et qualitative. Il convient donc d’étudier non seulement sa quantité mais aussi sa qualité. La qualité de l’eau souterraine dépend de l’origine de l’eau et de son temps de séjour dans les couches aquifères. On peut affirmer que la composition des eaux souterraines en un lieu donné et à un moment donné dépend des apports extérieurs comme les dépôts atmosphériques, excédent des précipitations, infiltration des eaux de surface, de la nature des zones non saturée et saturée, du chemin parcouru par l’eau, du temps de séjour et de la vitesse d’écoulement [1].
Des études des ressources en eau souterraines en vue de l’alimentation en eau potable dans le bassin de Mandrare de la région Sud Madagascar ont montré l’existence de la potentialité en eau dans cette region [2] [3]. Cependant, la plupart de ces travaux n’ont pas tenu compte du bassin versant comme zone d’étude alors que la gestion intégrée des ressources en eau doit être faite par rapport au bassin versant qui est le système naturel de gestion. Actuellement, l’Etat Malgache réalise un projet d’adduction d’eaux potables pour la population locale dans les deux communes : Amboasary-Sud et Ambovombe Androy. Le projet consiste à construire de forages dans le bassin de Mandrare afin de pouvoir alimenter en eau potable des localités du district d ’Amboasary-Sud. Le problème réside sur la qualité physico chimique des eaux. On y rencontre des eaux dures, des eaux saumâtres à salés et des eaux douces. Ce problème résulte de la présence des éléments chimiques fondamentaux et ou caractéristiques dissous dans l’eau. Il est donc nécessaire de mener des études hydrochimiques ou hydrogéochimiques. Pour se faire, une acquisition et un stockage des données sous support informatique doivent être réalisés afin de pouvoir les interpréter .
SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
RESSOURCES NATURELLES
Eau de surface
Les eaux de surface comprennent les eaux courantes et les eaux stagnantes ou planes. Elles englobent toutes les eaux circulantes ou stockées à la surface des continents : rivières, lacs, étangs, barrages…. La composition chimique des eaux de surface dépend de la nature des terrains traversés par ces eaux durant leurs parcours dans l’ensemble des bassins versants.
Eaux souterraines
L’eau souterraine est l’origine de l’eau de surface et est omniprésente dans les sous-sols. Contrairement aux eaux de surface confinées à quelques canaux (les cours d’eau) et dépressions (les lacs), l’eau souterraine est généralement filtrée par l’action du sol. Elle y remplit les interstices entre les particules de sol ou encore les crevasses et les fissures du roc.
Eau de mer et océans
Les mers et les océans sont d’énormes réservoirs d’eau, elles représentent près de 97,4% du volume d’eau existant actuellement sur notre planète. L’eau de mer présente une grande concentration de sels dissous. Sa salinité varie à la surface du globe terrestre, en fonction de la latitude, de l’ouverture des mers vers les océans, de leurs dimensions, des apports terrestres, des courants…
DIFFERENTS TYPES D’AQUIFERES ET DE NAPPES
Aquifères
Du point de vue hydrogéologique, on peut distinguer différents types d’aquifères : les aquifères en domaine de socle, les aquifères karstiques, les aquifères alluviaux.
• Les aquifères en domaine de socle
Les aquifères en domaine de socle correspondent aux roches cristallines ou cristallophylliennes comme les granites, gneiss et les roches métamorphismes. A l’état sain les roches cristallines sont dépourvues de porosité. Elles ne constituent des aquifères importants qu’à la suite de phénomènes secondaires de fracturation et d’altération. Les réseaux aquifères dans les formations cristallines sont : les zones fracturées et broyées et les horizons d’altérations. Les fractures jouent le rôle de drains et les couches altérées celui de réservoir.
• Les aquifères karstiques
Les aquifères karstiques sont des terrains calcaires que l’eau a progressivement creusés, formant diverses cavités telles que l’avens, les failles et les galeries. Dans ces conduits, les eaux peuvent cheminer rapidement et constituer des cours d’eau souterraine.
• Les aquifères alluviaux
Les aquifères alluviaux sont constitués de limons fins déposés par les cours d’eau lors des inondations ou crues, intercalées avec des sables et des graviers.
Nappes
-La nappe libre est une nappe d’eau souterraine circulant sous un sol perméable, peu profond. Les nappes libres sont alimentées directement par précipitations pluvieuses ou les écoulements d’eau. Dans ces conditions, le niveau hydrostatique se trouve soit au niveau du toit de la nappe ou plus bas.
-La nappe phréatique est une nappe d’eau que l’on rencontre à faible profondeur. Elle alimente traditionnellement les puits et les sources en eau potable.
-Une nappe alluviale est un cas particulier de nappe libre, c’est le plus souvent la nappe d’accompagnement d’un cours d’eau qui circule dans les sédiments des rivières, c’est une masse d’eau se trouvant dans des terrains alluvionnaires. Elle se trouve à faible profondeur, est donc relativement faciles d’accès pour des prélèvements d’eau.
-Une nappe captive est une nappe généralement plus profonde et située entre deux couches de terrains imperméables. L’alimentation de ces nappes est assurée par l’infiltration sur leurs bordures. En conditionnant, le niveau hydrostatique s’élève au dessus du toit de la nappe.
MINERALISATION DES EAUX SOUTERRAINES
Dans un système écologique, il est essentiel de prendre en compte la totalité de l’eau répartie dans les divers compartiments ou réservoirs, naturellement reliés par le cycle hydrologique : l’eau atmosphérique, les eaux de surface, l’eau du sol et les eaux souterraines. L’eau de pluie est légèrement acide du fait de sa teneur en CO2 dissout. Au cours de son infiltration dans le sous-sol et le sol, elle se charge en ions et acquiert des propriétés physiques et chimiques qui caractérisent l’eau de la nappe. Les eaux souterraines sont plus ou moins minéralisées en fonction [4] :
– De la nature des roches traversées et des minéraux rencontrés ou de l’infiltration
– Du temps de contact de l’eau avec les minéraux, donc de la vitesse de percolation de l’eau
– Du temps de renouvellement de l’eau de la nappe par l’eau d’infiltration
On voit l’importance des minéraux provenant des roches et de la perméabilité de l’aquifère qui jouent un rôle important dans la minéralisation de l’eau [4].
– En bordure de mer, les aquifères peuvent être en contact avec l’eau de mer, il y a alors échange au niveau du biseau salé, entraînant l’infiltration d’embruns salés et l’eau de la nappe devient alors plus ou moins saumâtre. L’invasion de la nappe d’eau douce par l’eau salée est accélérée par les pompages et le rabattement de la nappe.
– Au contact du gypse, l’eau se charge en sulfate de calcium et devient dure et impropre à la consommation.
– Dans les terrains cristallins, sableux et gréseux c’est-à-dire riche en minéraux siliceux et silicatés, les eaux sont douces, elles sont peu minéralisées mais acides et agressives pour les conduites.
– Dans les réservoirs calcaires, les eaux sont dures, moyennement à fortement minéralisées et par conséquent riches en sels de calcium et de magnésium ; elles entartrent les conduites.
– Dans l’aquifère s’établit un équilibre entre la composition chimique de l’eau et celle des roches : l’eau prend une minéralisation qui demeure stable dans le temps et sert à caractériser un faciès hydro-chimique.
– L’eau des nappes alluviales a une qualité qui dépend de celle de la nappe qui l’approvisionne et de celle de la rivière.
DETERIORATION DE LA QUALITE DE L’EAU
La détérioration de la qualité de l’eau est appréciée par la mesure des paramètres physicochimiques et bactériologiques. La qualité naturelle des eaux souterraines peut être altérée par l’activité humaine. L’eau des nappes n’est donc pas à l’abri de la pollution et l’autoépuration naturelle n’est pas complète dans toutes les nappes vis-à vis de certaines substances [5].
Vulnérabilité des nappes à la pollution
La vulnérabilité des nappes à la pollution est leur sensibilité aux différents facteurs physiques stables déterminant la mesure où elles sont, dans les conditions naturelles, plus ou moins exposées à la pollution à partir de la surface du sol. Elle étudie les possibilités de propagation dans l’espace souterraine. Les facteurs de vulnérabilité sont imposés par les recherches dont [6] :
-L’état et caractéristiques physiques et chimiques du sol et du sous-sol
-La profondeur de la surface piézométrique
-Les paramètres d’écoulement de l’eau souterraine : perméabilité, transitivité, direction et vitesse.
-La condition d’alimentation et d’écoulement.
La vulnérabilité dépend du type de nappe libre ou captive et du mode de circulation de l’eau dans l’aquifère. Les nappes libres sont les plus vulnérables : les polluants d’origine superficielle peuvent diffuser librement dans le sol et la zone non saturée jusqu’au niveau piézométrique ; d’autre part, la fluctuation verticale saisonnière du niveau piézométrique aboutit à rincer les particules de la zone non saturée et entraîner les substances qui y sont adsorbées. Les nappes captives en revanche sont mieux protégées par les couches imperméables qui les surmontent. Leur alimentation en eau superficielle est plus circonscrite, donc plus aisée à protéger. Leur pollution apparaît lorsque le niveau protecteur imperméable est percé par un ouvrage : ancien forage, fouille profonde….
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
PARTIE I: SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
I.1.RESSOURCES NATURELLES
I.1.1. Eau de surface
I.1.2. Eaux souterraines
I.1.3. Eau de mer et océans
I.2. DIFFERENTS TYPES D’AQUIFERES ET DE NAPPES
I.2.1. Aquifères
I.2.2. Nappes
I.3. MINERALISATION DES EAUX SOUTERRAINES
I.4. DETERIORATION DE LA QUALITE DE L’EAU
I.4.1. Vulnérabilité des nappes à la pollution
I.4.2. Principaux types de pollution
I.4.2.1. Pollution temporaire et pollution chronique
I.4.2.2. Pollution linéaire
I.4.2.3. Pollution historique
I.4.2.4. Pollution ponctuelle et pollution diffuse
I.5. PARAMETRES DE QUALITE
I.5.1. Principaux paramètres de potabilité
I.5.1.1. Paramètres physiques
I.5.1.2. Paramètres chimiques
I.5.1.3. Paramètres bactériologiques
I.5.2. Effets de la pollution sur la santé humaine
I.5.2.1. Magnésium et Calcium
I.5.2.2. Sodium et Potassium
I.5.2.3. Les sulfates
I.5.2.4. Les chlorures
I.5.2.5. Les nitrates
I.5.2.6. L’ammonium
I.6.REVUES SCIENTIFIQUES
PARTIE II. MATERIELS ET METHODES
II.1. PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
II.1.1. Situation géographique
II.1.1.1. Localisation
II.1.1.1. Points de prélèvements et caractéristiques
II.1.2. Contextes socio-économiques
II.1.2.1. Population
II.1.2.2. Agriculture
II.1.2.3. Elevage
II.1.2.4. Approvisionnement en eau
II.1.3. Contexte physique
II.1.3.1. Contexte climatique
II.1.3.2. Sols et végétation
II.1.3.3. Réseau hydrographique
II.1.3.4. Contexte hydrogéologie
II.2. ANALYSES DES PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES ET MICROBIOLOGIQUES
II.2.1. Analyses physico-chimiques
II.2.1.1. Paramètres physiques
II.2.1.2. Paramètres chimiques
II.2.1.2.1. Analyse volumétrique
II.2.1.2.2. Analyse colorimétrique
II.2.2. Analyse bactériologique
II.3. LE LOGICIEL AQUACHEM
II.3.1. Origine du logiciel
II.3.2. Objectifs du logiciel et points forts
II.3.3. Structure du logiciel
II.3.3.1.la fenêtre << Record List >>
II.3.3.2.la fenêtre << Input Window >>
II.3.3.3.la fenêtre << Text Window >>
II.3.3.4.la fenêtre << Graphic Window >
PARTIE III : RESULTATS ET DISCUSSIONS
III.1. CARACTERISTIQUES HYDRO-CHIMIQUES DES EAUX
III.1.1. Caractéristiques physiques des eaux
III.1.1.1. Température
III.1.1.2. Turbidité
III.1.1.3. pH des eaux
III.1.1.4. Conductivité électrique et la minéralisation
III.1.1.5. La Dureté de l’eau
III.1.1.6. Alcalinité de l’eau
III.1.1.7. La matière organique
III.1.2. Paramètres chimiques de l’eau
III.1.2.1. Calcium
III.1.2.2. Magnésium
III.1.2.3. Les Bicarbonates
III.1.2.4. Sulfates
III.1.2.5. Chlorures
III.1.2.6. Sodium
III.2. FACIES CHIMIQUES DES EAUX
III.2.1. Représentation graphique sous AQUACHEM
III.2.1.1. Le diagramme de Schoeller
III.2.1.2. Le diagramme de Piper
III.2.1.3. Le diagramme de Durov
III.2.2. Classification des eaux
III.2.2.1. Classification des eaux à TDS < à 300 mg/l
III.2.2.2. Classification des eaux à 300 mg/l <TDS < 1000 mg/l
III.2.2.3. Classification des eaux à TDS >1000 mg/l
III.3. RAPPORTS IONIQUES
III.4. ORIGINE DE SALINITE
III.5. QUALITE CHIMIQUE DES EAUX
III.5.1. Teneurs en Fer
III.5.2. Teneurs en nitrates
III.5.3. Teneurs en nitrites
III.5.4. Teneurs en ammonium
III.6. QUALITES BACTERIOLOGIQUES DES EAUX
III .7. ETUDE COMPARATIVE DES EAUX SOUTERRAINES D’AMBOASARY-SUD ET MAHAJANGA
CONCLUSION GENERALE
