Alimentation En Eau Potable Par

FACULTE DES SCIENCES

DEPARTEMENT DE PHYSIQUE

MEMOIRE DE FIN D’ETUDES EN VUE DE L’OBTENTION DE LA MAÎTRISE DES SCIENCES ET TECHNIQUES EN GEOPHYSIQUE APPLIQUEE

Option : Eau et Environnement

Intitulé : « ALIMENTATION EN EAU POTABLE PAR CAPTAGE ET POMPAGE D’UNE RESSOURCE EN EAU SOUTERRAINE : CAS DE L’AKANY TANJOMBATO - SABOTSY NAMEHANA, ET PROSPECTION GEOPHYSIQUE POUR LA LOCALISATION DE LA NAPPE AQUIFERE A TALATA VOLONONDRY »

Présenté par : Mademoiselle ANDRIAMIHAJAMANANA Iharantsoa Eugénie

le 06 Août 2014, devant le Jury composé de :

Président : Monsieur RANAIVO NOMENJANAHARY Flavien, Professeur Titulaire

Rapporteur : Monsieur RATSIMBAZAFY Jean Bruno, Professeur Titulaire

Examinateur : Monsieur RALAIMARO Joseph, Maître de Conférences

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO FACULTE DES SCIENCES

DEPARTEMENT DE PHYSIQUE

MEMOIRE DE FIN D’ETUDES EN VUE DE L’OBTENTION DE LA MAÎTRISE DES SCIENCES ET TECHNIQUES EN GEOPHYSIQUE APPLIQUEE Option : Eau et environnement Intitulé :

« ALIMENTATION EN EAU POTABLE PAR CAPTAGE ET POMPAGE D’UNE

RESSOURCE EN EAU SOUTERRAINE : CAS DE L’AKANY TANJOMBATO -

SABOTSY NAMEHANA, ET PROSPECTION GEOPHYSIQUE POUR LA LOCALISATION DE LA NAPPE AQUIFERE A TALATA VOLONONDRY »

Présenté par : Mademoiselle ANDRIAMIHAJAMANANA Iharantsoa Eugénie

le 06 Août 2014, devant le Jury composé de :

Président : Monsieur RANAIVO NOMENJANAHARY Flavien, Professeur Titulaire

Rapporteur : Monsieur RATSIMBAZAFY Jean Bruno, Professeur Titulaire

Examinateur : Monsieur RALAIMARO Joseph, Maître de Conférences

REMERCIEMENTS

En préambule à ce mémoire, je souhaite adresser ici tous mes vifs remerciements à toutes les personnes qui m’ont apporté leurs aides et contribué à l'élaboration de ce mémoire.

Tout d’abord à Monsieur Marson RAHERIMANDIMBY, Doyen de la Faculté des Sciences, et à Monsieur Hery Tiana RAKOTONDRAMANANA, Chef du Département de Physique au sein de la Faculté des Sciences qui m’ont permis de s’inscrire au sein de cette Faculté.

A Monsieur Gérard RAMBOLAMANANA, Directeur de l’Institut et Observatoire de Géophysique d’Antananarivo, qui m’a aidé au cours des deux dernières années que j’ai passées au sein de cet Institut.

Ensuite, à Monsieur Flavien RANAIVO-NOMENJANAHARY, Professeur Titulaire, Responsable pédagogique de notre formation d’avoir bien voulu accepter de présider honorablement ce mémoire. Grâce à lui cette formation a répondu à toutes mes attentes.

Puis à Monsieur Joseph RALAIMARO, Maître de Conférences d’avoir accepté d’être parmi les membres de jury.

Et, mes remerciements se tournent ensuite vers Monsieur Jean Bruno RATSIMBAZAFY, Professeur Titulaire. Je tiens à lui présenter toute ma reconnaissances d’avoir accepté d’encadrer pédagogiquement ce travail. Je lui adresse particulièrement, alors, ma profonde gratitude d’avoir donné de son temps précieux et n’avoir ménagé aucun effort pour que ce travail soit mené à terme. Qu’il reçoive ici l’expression de mes chaleureux remerciements.

J’exprime maintenant ma gratitude à Monsieur Gérald RAZAFINJATO, Directeur Général de l’Entreprise SANDANDRANO, d’avoir accepté de m’intégrer dans son groupe, de mettre à ma disposition les moyens nécessaires pour mener à bien la réalisation de ce stage et de m’avoir donné des conseils et appris tant de choses. Je tiens également à remercier toute l’équipe de l’Entreprise, grâce à leur aide, leur encouragement et leur gentillesse j’ai appris vraiment le sens du travail en équipe.

J’exprime aussi ma gratitude à tous les personnels de l’IOGA, au secrétariat ; leur compétence, leur disponibilité, leur sérénité ont effacé en moi les heures de lassitude et permis l’achèvement de ce travail.

Enfin, j’adresse un merci qui voudrait dire bien plus, à mes amis, à mes proches et surtout à ma famille, parce qu’ils m’ont apporté un soutien indéfectible en tout moment, et parce qu’ils m’ont permis de réaliser ce qui était important pour moi en étant toujours proches.

Merci à vous tous !

SOMMAIRE

REMERCIEMENTS SOMMAIRE LISTE DES ABREVIATIONS LISTE DES FIGURES LISTE DES PHOTOS LISTE DES TABLEAUX INTRODUCTION Première Partie - ZONES d’ETUDE Chapitre I.1 - Contextes géographique, administratif et socio-économique I.1.1 - Contextes géographique et administratif I.1.2 - Contexte socio-économique Chapitre I.2 - Contextes climatique, géologique et hydrographique I.2.1 - Contexte climatique I.2.2 - Contexte géologique I.2.3 - Réseau hydrographique I.2.4 - Alimentation en eau potable des zones d’étude Deuxième Partie - METHODES et MATERIELS Chapitre II.1 - Rappels II.1.1 - Généralités sur l’aquifère II.1.2 - Résistivité et chargeabilité Chapitre II.2 - Etude d’évaluation des eaux II.2.1 - Etude des eaux souterraines II.2.2 - Etude hydrochimique des ressources et points d’eau existants Chapitre II.3 - Système de captage de la ressource en eau et alimentation en eau potable par pompage II.3.1 - Réalisation du puits II.3.2 - Système d’alimentation en eau potable mis en place II.3.3 - Système de traitement d’eau Troisième Partie - RESULTATS et INTERPRETATION Chapitre III.1 - Résultats et interprétation : site de Sabotsy Namehana III.1.1 - Résultats et interprétation de la prospection géophysique

III.1.2 - Résultats et interprétation de l’étude hydrochimique III.1.3 - Système d’adduction en eau potable du site Chapitre III.2 - Résultats et interprétation : site de Talata Volonondry III.2.1 - Sondage électrique III.2.2 - Panneau électrique CONCLUSION REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE WEBOGRAPHIE TABLE DE MATIERES ANNEXES

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LISTE DES ABREVIATIONS

AEP : Adduction en Eau Potable ONU : Organisation des Nations Unies OMD : Objectifs du Millénaire pour le Développement JIRAMA : JIro sy RAno MAlagasy RIP : Route InterProvinciale RN : Route Nationale RCM : Remote Control Multiplexer pH : potentiel Hydrogène MES : Matières En Suspension DBO : Demande Biologique en Oxygène DCO : Demande Chimique en Oxygène MO : Matière Organique PVC : PolyChlorure de Vinyle PEHD : PolyEthylènes Haute Densité DN : Diamètre Normalisé ENSOMD : Enquête Nationale sur le Suivi des Objectifs du Millénaire pour le Développement à Madagascar E. Coli : Escherichia Coli BD : Base de Données SN : Sabotsy Namehana TV : Talata Volonondry FTM : Foibe Tao-tsaritany Malagasy TAC : Titre Alcalimétrique Complet EDTA : Acide Ethylène Diamine Tétra-acétique

LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Carte de localisation des sites d’étude Figure 2 : Image google du site « Akany Tanjombato » - Sabotsy Namehana Figure 3 : Image google du site de Talata Volonondry Figure 4 : Carte géologique de la Commune Rurale de Sabotsy Namehana Figure 5 : Carte géologique de la Commune Rurale de Talata Volonondry Figure 6 : Carte Hydrographique de Sabotsy Namehana Figure 7 : Carte Hydrographique de Talata Volonondry Figure 8 : Caractéristique d’un aquifère à nappe libre Figure 9 : Caractéristique d’un aquifère à nappe captive Figure 10 : Caractéristique d’une nappe semi-captive Figure 11 : Sondage électrique avec le dispositif Schlumberger Figure 12 : Configuration des électrodes pour le panneau électrique de type Wenner- Schlumberger Figure 13 : Schéma simplifié du plan de masse du site « Akany Tanjombato » - SN Figure 14 : Coupes géoélectriques de résistivité et de chargeabilité (SN), obtenues à partir du panneau 1 Figure 15 : Coupes géoélectriques de résistivité et de chargeabilité (SN), obtenues à partir du panneau 2

Figure 16 : Un schéma simplifié de la localisation des trois points d’eau étudiés du site d’étude Akany Tanjombato à Sabotsy Namehana Figure 17 : Schéma simplifié de refoulement et d’adduction d’eau potable de l’Akany Tanjombato – Sabotsy Namehana Figure 18 : Courbe de sondage électrique vertical du site Talata Volonondry Figure 19 : Schéma simplifié du plan de masse du site d’étude de Talata Volonondry Figure 20 : Coupes géoélectriques de résistivité et de chargeabilité (TV), obtenues à partir du panneau 1 Figure 21 : Coupes géoélectriques de résistivité et de chargeabilité (TV), obtenues à partir du panneau 2 Figure 22 : Coupes géoélectriques de résistivité et de chargeabilité (TV), obtenues à partir du panneau 3 Figure 23 : Coupes géoélectriques de résistivité et de chargeabilité (TV), obtenues à partir du panneau 4

Figure 24 : Coupe géoélectrique de résistivité (TV), obtenue à partir du panneau 5 Figure 25 : Coupe géoélectrique de résistivité (TV), obtenue à partir du panneau 6

LISTE DES PHOTOS

Photo 1 : Exemple d’un puits individuel Photo 2 : Exemple d’un puits collectif Photo 3 : Matériel de prospection électrique Syscal R2 et ses accessoires Photo 4 : Une coupelle d’échantillonnage d’eau muni d’un câble Photo 5 : Un pH-mètre muni d’électrodes en verre Photo 6 : Comparateur de couleur, tubes, disque comparateur, réactifs Photo 7 : Un conductimètre Photo 8 : Méthode d’ensemencement sur un milieu de culture Photo 9 : Matériels d’une filtration sur membrane Photo 10 : Exemple du creusage du puits Photo 11 : Exemple d’une buse (en ferrociment) en construction et d’une buse construite Photo 12 : Exemple d’une pompe utilisée pour le cuvelage du puits Photo 13 : L’aménagement à la surface du puits Photo 14 : Deuxième réservoir muni d’un système de traitement d’eau Photo 15 : Un demi-fond du filtre avec des trous pour crépines Photo 16 : Circuit d’eau du deuxième réservoir muni des chicanes

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LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : Valeurs types de résistivité Tableau 2 : Méthodes et matériels utilisés lors des analyses des différents paramètres Tableau 3 : Valeurs admissibles des éléments chimiques dans l’eau potable Tableau 4 : Grille de la qualité des eaux de surface Tableau 5 : Grille de la qualité des eaux souterraines Tableau 6 : Résultats d’analyse physicochimique Tableau 7 : Résultats d’analyse bactériologique

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INTRODUCTION

A Madagascar, l’eau a toujours tenu une place importante. Le recours à l’eau s’observe aussi bien dans la consommation, les autres usages quotidiens, que pour tout autre aspect de la vie sociale, environnementale, rituelle,... Du coté « eau de consommation », dans le cadre de la mise en œuvre de la politique du développement économique et de la lutte contre la pauvreté, l’Etat Malgache s’est engagé à respecter les Objectifs du Millénaire pour le Développement définis par l’ONU sur les taux d’accès au service de l’eau potable. Les OMD sont des objectifs internationalement convenus. Particulièrement suivant l’ENSOMD 2012-2013, l’OMD7 vise à assurer un environnement durable, et mesure en premier lieu la proportion de personnes ayant accès à l’eau potable améliorée. En effet, la consommation de l’eau non potable est source de plusieurs maladies. L’évolution à la hausse de cet indicateur suppose une diminution relative de la population vulnérable aux maladies liées à l’eau. Afin d’atteindre l’OMD, l’Entreprise SANDANDRANO qui est un opérateur privé en secteur eau accomplit des travaux d’adduction en eau potable de qualité et en quantité suffisante. Ceux-ci, pour satisfaire les besoins de la population en effectuant des études, des recherches, des réalisations et d’exploitation partout dans notre pays. La Commune Rurale de Sabotsy Namehana, dans laquelle se situe l’ « Akany Tanjombato » qui est le siège de l’Entreprise, est déjà approvisionnée en eau potable par le réseau de distribution d’eau de la JIRAMA. Malgré cela, cette Commune rencontre une grande difficulté sur l’approvisionnement en eau dont la coupure d’eau. C’est la raison pour laquelle l’Entreprise a décidé d’effectuer un projet d’amélioration de l’accès à l’eau potable de son siège. Ce mémoire intitulé « Adduction en eau potable par captage et pompage d’une ressource en eau souterraine : cas de l’Akany Tanjombato – Sabotsy Namehana » entre dans le cadre de la réalisation de ce projet. Le but de l’étude est de cherche un point d’implantation d’un puits afin de capter une ressource souterraine en eau disponible aux environs du jardin et de la cours de ce foyer afin d’assurer l’alimentation en eau potable du siège dont la qualité doit respecter la norme de potabilité suivant l’article 38 du Code de l’Eau. Les travaux effectués sont présentés dans ce document en trois parties dont la première partie repose sur la description des contextes généraux sur les zones d’études. Puis, la deuxième partie consiste à présenter les méthodes et matériels, et la dernière partie est consacrée aux résultats et interprétations.

Première Partie - ZONES d’ETUDE

Nos zones d’étude comportent deux parties, tout d’abord le site de Sabotsy Namehana où des études géophysiques et hydrochimiques ont été effectuées afin d’aboutir à l’adduction en eau potable dans ce site d’étude. Puis, le second site est celui de Talata Volonondry où, seulement des études géophysiques ont été faites afin de localiser l’emplacement de la nappe souterraine existante.

Source : BD 500 FTM Figure 1 : Carte de localisation des sites d’étude

Cette première partie de notre travail comporte deux chapitres dont le premier développera les contextes géographique, administratif et socio-économique ; et le second décrira les contextes climatique, géologique et hydrogéologique.

Chapitre I.1 - Contextes géographique, administratif et socio- économique

Dans ce chapitre seront abordées successivement les informations géographique et socioéconomique des deux sites d’études.

I.1.1 - Contextes géographique et administratif

Sabotsy Namehana et Talata Volonondry sont deux Communes rurales situées sur la route nationale numéro trois (RN3), chacun de ces sites a ses particularités en certains points.

I.1.1.1 - Site de Sabotsy Namehana

Le site « Akany Tanjombato » se situe à Sabotsy Namehana, plus précisément dans le Fokontany Namehana. Namehana est l’un des vingt-deux Fokontany formant la Commune Rurale de Sabotsy Namehana. D’après l’histoire, Namehana est une des douze collines sacrées où se repose la dépouille d’une des douze épouses du Roi Andrianampoinimerina. La légende sur l’origine de la toponymie de la ville a deux versions :

- l’une dit qu’autrefois, Namehana s’appelait « Nanehana » ou « Niantsoana » c’est à dire ≪ on y a appelé≫ ou ≪ on y a fait venir ≫. Le roi Andrianampoinimerina a fait venir dans cette localité ses subordonnés pour habiter ce lieu qui était alors inhospitalier. Andrianampoinimerina a fait de cet endroit le chef de cantonnement des colons. Plus tard, lorsque le marché, que le Roi a créé à Ambohiboasary-Namehana, se fut agrandi, il le déplaça sur l’actuelle place à≪ Sabotsy≫ (Samedi) jour du marché hebdomadaire.

- l’autre version raconte que lorsque les soldats du Roi Andrianampoinimerina atteignirent l’effectif de mille, ils furent pressés d’occuper la colline de Namehana et ≪ presser ≫ veut dire en Malgache ≪ Manaika ≫ ou ≪ Namehana ≫ ; plus tard, l’écriture par simplification a changé Nahamehana en Namehana et jusqu’à aujourd’hui le lieu s’appelle Namehana et Sabotsy ou samedi, le jour du marché de Namehana, fut devenu le nom de la place du marché. Les deux noms assemblés ont donné Sabotsy Namehana l’actuelle Commune de Sabotsy Namehana.

La Commune Rurale de Sabotsy Namehana est située dans le District Antananarivo Avaradrano - Région Analamanga et se trouve à dix kilomètres d’Antananarivo Renivohitra en prenant la route RN3. Cette Commune Rurale s’étend sur une superficie de 22km² et est délimitée au Nord par la Commune Rurale

d’Ambohimanga, au Sud par la Commune Ankadikely, à l’Ouest par la Commune d’Antehiroka et à l’Est par la Commune de Manandriana. Elle est formée par vingt-deux Fokontany dont fait partie Namehana.

La forme administrative de la région est étatique. Chaque Fokontany est dirigé par un président élu par les habitants, et la Commune Rurale toute entière est dirigée par le Maire. Toute décision concernant chaque Fokontany passe devant une assemblée générale de la population selon où chacun a le droit de s’exprimer : c’est une société où la démocratie a sa part non négligeable.

Figure 2 : Image Google Earth du site « Akany Tanjombato » – Sabotsy Namehana

I.1.1.2 - Site de Talata Volonondry

Ce site d’étude est situé dans le Fokontany d’Avaratsena de la Commune Rurale de Talata Volonondry. Selon la légende, le nom « Talata Volonondry » est inventé par le roi Andrianampoinimerina. Quand un jour, l’une des douze femmes de ce roi fut tombée malade, il leur a fallu chercher un mouton blanc pour un sacrifice afin de la guérir. Le roi en a trouvé un dans le marché de Talata et le sacrifiait pour soigner sa femme. Cette

dernière fut guérie et par conséquent, le roi a renommé la ville de Talatan’i Morarano (ou Mardi de Morarano) en « Talata Volonondry » (ou Mardi de laine).

Actuellement, cette Commune Rurale est caractérisée et est connue par la présence des hautes antennes de la radio Neederland.

Du côté géographie, la Commune Rurale de Talata Volonondry est situé dans le District Antananarivo Avaradrano – Région Analamanga et se trouve à dix-sept kilomètres d’Antananarivo Renivohitra en prenant la route nationale numéro trois. Cette Commune s’étend sur une superficie de 110km² et est délimitée au Nord par la Commune Rurale de Sahalemaka, au Sud par la Commune Rurale de Manandriana, à l’Est par la Commune Rurale d’Ampaneva et à l’Ouest par la Commune Rurale d’Ambohimanga Rova. Elle est formée par vingt-huit Fokontany dont Avaratsena en fait partie.

Chaque Fokontany y est dirigé par un président élu par les habitants, et la Commune Rurale toute entière est dirigée par un Maire. Toute décision concernant la Commune passe devant une assemblée du membre du bureau la Commune.

Figure 3 : Image Google Earth du site de Talata Volonondry

I.1.2 - Contexte socio-économique

Cette partie présente un aperçu de la situation socio-économique des deux Communes rurales dont les données associeront la démographie et les activités économiques existantes.

I.1.2.1 - Site de Sabotsy Namehana

a) Population

Le dernier recensement effectué dans la Commune Rurale de Sabotsy Namehana a été effectué en 2008. La Commune comptait 59 362 habitants, soit 2 698 habitants/km², composée de 51,32 % d’hommes et de 48 ,68 % de femmes. Cette population se répartit en 9 621 ménages dont la taille moyenne d’un ménage est au nombre de 6.

b) Activités économiques

En général, les activités économiques de la ville de Sabotsy Namehana se focalisent surtout sur l’artisanat, sur la culture et sur l’élevage des bovidés, des porcs et des volailles. Récemment, les autres activités comme l’hôtellerie et le commerce ont aussi contribué à l’expansion de la région. Le marché de Sabotsy est aussi célèbre et arrive à mobiliser une foule importante le Samedi.

I.1.2.2 - Site de Talata Volonondry

a) Population

D’après le recensement effectué dans la Commune Rurale de Talata Volonondry en 2007. La Commune comptait 20 729 habitants, soit 188 habitants/km², composée de 47,44 % d’hommes et de 52,56 % de femmes.

b) Activités économiques

En général, les activités économiques de la ville de Talata Volonondry se focalisent sur l’agriculture qui englobe la culture vivrière (riz, maïs, patates, légumes, canne à sucre…) et l’élevage des bovidés, des porcs et des volailles mais aussi sur la pêche en rivière et sur l’artisanat. Le marché de Sabotsy est aussi célèbre par le « koba ».

Chapitre I.2 - Contextes climatique, géologique et hydrographique

Dans ce chapitre seront abordées successivement les informations sur le climat, la géologie et l’hydrographie des deux sites d’études.

I.2.1 - Contexte climatique

Le contexte climatique permet d’évaluer la réalimentation des ressources en eaux à partir des pluies et d’estimer les pertes par évapotranspiration. Et puisque Sabotsy Namehana et Talata Volonondry appartiennent à la région des Hauts plateaux du centre de Madagascar et se situent l’un à proximité de l’autre, ils présentent donc les mêmes contextes climatiques.

I.2.1.1 - Climat

Le climat est l’ensemble des phénomènes météorologiques caractérisant un espace ou une région. La région des Hautes Terres de Madagascar est soumise à un climat tropical d’altitude relativement frais et humide caractérisé par des températures allant de 9°C jusqu’à 28°C. Cette saison sèche et fraîche débute au mois de Mai et se termine au mois d’Octobre, et la saison chaude et pluvieuse débute au mois de Novembre et se termine au mois d’Avril.

I.2.1.2 - Pluviométrie

Toutes les eaux météoriques qui tombent sur la surface de la terre tant sous forme liquide (bruine, pluie, averse) et sous forme solide (grésil, grêle) sont dénommées « précipitation ». Les Hautes Terres de Madagascar peuvent être subdivisées en deux zones, l’une à pluviométrie annuelle inférieure à 800mm et l’autre supérieure à 800mm, et nos deux sites d’études se trouvent dans la première zone. Pendant la saison humide, les précipitations sont maximales et pourront atteindre 360mm en Décembre. Lors de la saison sèche, les pluviométries sont faibles et ne pourront atteindre que 7mm en Juillet.

I.2.1.3 - Evapotranspiration

L’évaporation est une des composantes fondamentales du cycle de l’eau. Elle se définit comme étant le passage de la phase liquide à la phase vapeur. L’évapotranspiration englobe l’évaporation des eaux et la transpiration des plantes. L’évapotranspiration potentielle comprend l’évapotranspiration pendant un temps considéré pour un terrain donné. Celle des zones d’étude est de l’ordre de 900 à 1000mm/an et l’évapotranspiration réelle est entre 600 à 800mm/an.

I.2.2 - Contexte géologique

D’après le cadre géologique général, les deux sites présentent différentes formations géologiques malgré qu’ils soient un peu en proximité.

I.2.2.1 - Site de Sabotsy Namehana

La Commune de Sabotsy Namehana fait partie des Hauts plateaux de Madagascar. C’est une région du socle cristallin malgache dont la géologie générale est marquée par la présence de roches cristallines du type granitique fortement altéré, avec une géomorphologie dominée par des vallées ou bas-fonds alluvionnaires. Elle se trouve dans une zone magmatique et métamorphique où les formations géologiques sont principalement des granites, des migmatites granitoïdes et des granites migmatitiques. Les formations sont fortement altérées et forment les collines constituant les parties élevées du paysage. Elles se trouvent aussi en profondeur sous les bas-fonds où elles constituent le substratum.

Source : BD 500 FTM

Figure 4 : Carte géologique de la Commune Rurale de Sabotsy Namehana

I.2.2.2 - Site de Talata Volonondry

La Commune Rurale de Talata Volonondry se trouve aussi sur les Hautes Terres de Madagascar. La zone d'étude est constituée essentiellement de roches métamorphiques. On rencontre par endroit des lentilles de gneiss affleurant sur le versant des collines.

Source : BD 500 FTM

Figure 5 : Carte géologique de la Commune Rurale de Talata Volonondry

I.2.3 - Réseau hydrographique

Ce paragraphe concerne les réseaux de cours d’eau situant dans les sites.

I.2.3.1 - Site de Sabotsy Namehana

La Commune Rurale de Sabotsy Namehana est traversée par la rivière de MAMBA. Cette dernière, petit affluent rive droite de l’Ikopa, la rejoint entre le pont de Mahitsy et le confluent de la Sisaony. La station de Sabotsy (18'45's - 47'48'E) contrôle un bassin de 104 km² dont une partie est occupée par des surfaces rizicoles. Beaucoup de gens locaux exploitent cette rivière comme source de revenu en faisant des lessives, aussi pour les usages agricoles et pour collecter des sables.

Source : BD 500 FTM

Figure 6 : Carte hydrographique de Sabotsy Namehana

I.2.3.2 - Site de Talata Volonondry

La Commune de Talata Volonondry est traversée par de nombreux cours d’eau. L’existence de nombreux points d’eau regorgeant une multitude de richesse constitue un atout majeur pour assurer un développement certain dans cette localité. Ses rivières, marécages et étangs grouillent non seulement des produits d’eaux douces (poissons, anguilles et autres…), mais des bordures constituant un terrain favorable à certaines plantes notamment la canne à sucre et le bambou.

Source : BD 500 FTM

Figure 7 : Carte hydrographique de Talata Volonondry, Source : BD FTM

I.2.4 - Alimentation en eau potable des zones d’étude

Le service de l’eau en milieu rural se fait en quatre grandes parties dont la source, la rivière, les puits et le service public.

Concernant l’approvisionnement en eau potable de la Commune de Sabotsy Namehana, ceci est assuré par la JIRAMA à partir du lac Mandroseza. Un certain nombre de ménages de la population locale y est abonné au branchement individuel de la

JIRAMA, mais d’autres au branchement collectif gérés par des associations des usagers comme l’association Tsinjo Aina ou bien par des opérateurs privés comme la Sandandrano.

Malgré l’existence du réseau de distribution d’eau potable de la JIRAMA, les puits traditionnels subsistent et occupent une place prépondérante pour les habitants de la Commune en tant qu’eau de lessivage, de breuvage et d’arrosage. La majorité de ces puits sont des puits individuels se trouvant dans les cours de leurs usagers, et les restes sont des puits collectifs. Ces puits offrent une eau d’excellente qualité car ils surgissent d’une source d’émergence peaufinée par les roches qui l’entourent.

Pour Talata Volonondry, l’approvisionnement en eau est assuré par des puits et des bornes fontaines. Comme le cas de Sabotsy Namehana, la majorité de ces puits sont des puits individuels se trouvant dans les cours de leurs usagers, et les restes sont des puits collectifs.

On peut dire que ce mode d’approvisionnement en eau est important dans une zone Rurale telle que ces zones car elle contribue largement à satisfaire les besoins d’un grand nombre d’habitants.

Photo 1 : Exemple d’un puits individuel Photo 2 : Exemple d’un puits collectif

Après avoir vu les zones d’études, la deuxième partie qui suit va entamer sur les méthodes et matériels utilisés lors des différentes études effectuées dans les deux sites d’étude.

Deuxième Partie - METHODES et MATERIELS

L’approche et les méthodes utilisées pour l’évaluation des eaux de la zone d’étude, ainsi que la réalisation de l’ouvrage de captage constitueront les études contenues dans cette partie, mais avant de les entamer, passons tout d’abord à quelques petits rappels.

Chapitre II.1 - Rappels

II.1.1 - Généralités sur l’aquifère

Une nappe d’eau souterraine est constituée par l’ensemble des eaux comprises dans la zone saturée d’un aquifère dont toutes les parties sont en continuité hydraulique. Le mouvement de l’eau est fonction des gradients d’élévation et de pression. Un aquifère est une formation hydrogéologique perméable à l’eau, à substrat et parfois à couverture de roches moins perméables, comportant une zone saturée et conduisant suffisamment l’eau pour permettre l’écoulement significatif d’une nappe souterraine et le captage de quantités d’eau.

Le système aquifère est constitué par le substratum imperméable ou plancher, l’aquifère et le toit. Suivant la perméabilité du toit, on distingue des aquifères à :

- nappe libre - nappe captive - nappe semi captive.

II.1.1.1 - Aquifère à nappe libre

Il est formé d’une couche perméable suivie de l’eau souterraine qui se trouve en dessous de la surface du sol et reposant sur le substratum imperméable. La couche sus- jacente représente le toit de la nappe aquifère. La surface piézométrique qui constitue la limite supérieure de la nappe sous une zone non saturée peut fluctuer librement selon la recharge et la vidange. Ce type de nappe se renouvelle en général toutes les années par infiltration.

Figure 8 : Caractéristique d’un aquifère à nappe libre

II.1.1.2 - Aquifère à nappe captive

Il est constitué d’eau souterraine qui se repose entre deux couches imperméables représentant le toit et le substratum, la nappe considérée y est alimentée par une autre.

Figure 9 : Caractéristique d’un aquifère à nappe captive

II.1.1.3 - Aquifère à nappe semi-captive

C’est un aquifère reposant sur un substratum imperméable et sous un toit semi- perméable qui permet l’intercommunication avec la nappe de la couche hydrogéologique perméable sus-jacente.

Figure 10 : Caractéristique d’une nappe semi-captive

II.1.2 - Résistivité et chargeabilité

La combinaison des deux paramètres géophysiques résistivité et chargeabilité donne de l’information sur la saturation en eau d’une structure. La résistivité  d’un milieu est la propriété physique qui détermine la capacité de ce milieu à laisser passer le courant électrique. La résistivité électrique des terrains

exprimée en m permet d'imaginer la structure et la nature des roches et d'en déduire la possible présence d'eau souterraine.

La chargeabilité exprimée en mV/V ou en ms caractérise la capacité des roches à se polariser lorsqu’elles sont traversées par un courant. Des valeurs de chargeabilité de roches ou de formation supérieures à 10mV/V correspondent à une faible porosité. Cette dernière caractérise l’aptitude d’un sol à contenir un fluide. La porosité en petit correspond à la porosité intrinsèque des roches, la porosité en grand correspond à la porosité induite par des fractures. Par contre, une faible chargeabilité correspondant à des valeurs inférieures à 10mV/V indique une grande porosité de la roche ou de la formation et l’emmagasinement d’eau est important dans la roche.

Chapitre II.2 - Etude d’évaluation des eaux

Ce chapitre traitera les théories et les méthodes utilisées avant, pendant, et après la campagne.

II.2.1 - Etude des eaux souterraines

Ceci consiste à l’étude de l’implantation d’un puits sur les flancs de la colline de Namehana.

II.2.1.1 - Reconnaissance technique

La recherche de ressources en eau souterraine est toujours précédée d’une reconnaissance technique qui permet de déterminer les comportements d’une nappe, ainsi que ses caractéristiques. Cette reconnaissance comporte une étude sur carte ou documentation et une étude sur terrain suivies de la prospection géophysique.

a) Etude sur carte

Ce sous-paragraphe va se subdiviser en deux dont dans la première traite l’étude sur carte du site de Sabotsy Namehana, et la deuxième sur celle du site de Talata Volonondry.

a1) Site de Sabotsy Namehana

D’après la géologie de la Commune Rurale de Sabotsy Namehana, c’est une région du socle cristallin dont la géologie générale est marquée par la présence des roches cristallines du type granitique fortement altéré, avec une géomorphologie dominée par des vallées ou bas-fonds alluvionnaires. D’après la carte précédente, la Commune de Sabotsy Namehana comporte trois types de formation géologique dont :

- une formation de charnockites - une formation de gneiss, micaschistes, migmatites à graphite - une formation d’alluvions.

D’après cette carte, le Fokontany de Namehana est située dans la formation d’alluvions qui par définition sont des dépôts argileux ou sableux émergés, transportés par les écoulements superficiels et déposés dans les lits des rivières ou dans le fond des lacs laissant des eaux par des sédimentations successives.

Le site se trouve dans une zone alluviale dont certaines parties sont aménagées en rizières d’après la carte géologique et l’image Google Earth vus précédemment. Or la présence de la formation alluviale est un indice probable d’existence de ressources en eaux souterraines, et de même concernant les rizières.

a2) Site de Talata Volonondry

Ce lieu se trouve à environ 7km de Sabotsy Namehana, donc à peu près, 17km de la ville d’Antananarivo. Le site concerné se trouve dans le village nommé Avaratsena de la Commune Rurale de Talata Volonondry. Cette Commune Rurale ne comporte qu’un seul type de formation géologique dont une formation de migmatites qui est par définition formée par des roches métamorphiques issues d’anatexie crustale partielle.

b) Etude sur terrain

Celle-ci est effectuée par des descentes sur terrain.

b1) Site de Sabotsy Namehana

Une fois sur le terrain, le premier travail à faire a consisté à vérifier les données vues sur des cartes c'est-à-dire, la végétation, le réseau hydrographique et les types de formations observées en surface. Il faut faire ensuite l’inventaire des points d’eau comprenant les puits, les sources et les mares.

Lors d’une descente sur terrain, pour une reconnaissance du site, on a pu constater que le site d’étude est situé dans un bassin versant bien protégé. L’endroit est couvert de végétaux de différents types et de différentes espèces et est entouré de terres cultivables et de rizières. On a vu aussi que ce site contient une source d’eau, une mare et des rochers altérés.

L’endroit est donc rocheux et on veut déterminer des points sur lesquels on pourrait effectuer une excavation, pour le captage d’eau, sans rencontrer de rochers.

b2) Site de Talata Volonondry

Le site à étudier s’étale sur une superficie moyenne de 40m×100m ce qui ne nous permet pas de voir largement certaines caractéristiques géologiques et ou hydrogéologiques du lieu. On a pu constater lors de la descente sur terrain pour la reconnaissance du site que ce dernier n’est ni couvert de végétaux, ni cultivable, contrairement au site de Sabotsy Namehana. Sur le site d’étude de Talata Volonondry, en

amont, il n’y a aucun signe de présence d’eau, mais en aval et hors du site, on a observé un puits, des terres cultivables et des rizières.

II.2.1.2 - Etude géophysique

Cette étude géophysique concerne les deux sites d’études.

a) Généralités sur la géophysique

La prospection géophysique est l'unique outil de reconnaissance du sous-sol à partir des mesures des paramètres physiques pouvant être réalisées à partir de la surface du sol, de puits ou d’excavations préexistantes. La géophysique appliquée utilise plusieurs méthodes comme :

- la méthode sismique - la méthode gravimétrique - la méthode électrique - la méthode électromagnétique …

L’utilisation de telle ou telle méthode dépend des caractéristiques de la zone d'étude et des objectifs concrets de la recherche. Ces différentes méthodes de prospection géophysique nous renseignent sur la distribution des propriétés physiques du sous-sol. Leur avantage principal réside dans leurs caractères non invasif et non destructif, c’est-à-dire que le milieu n’est pas perturbé de façon permanente après leur passage. Dans notre cas, on travaille sur la recherche d’eaux souterraines, la méthode utilisée est la méthode électrique, et le paramètre à mesurer est la résistivité électrique. Le fort contraste entre la résistivité électrique mesurée et celle des formations encaissantes en est la raison.

b) Prospection électrique

Celle-ci exploite la méthode électrique pour la recherche d’eau. C’est la plus appropriée dans ce cas car elle permet la détection des zones les plus favorables à l’accumulation des eaux souterraines et présente un lien étroit entre le paramètre résistivité électrique et les aquifères. La méthode électrique est basée sur l’injection d’un courant continu d’intensité I dans le sol par l’intermédiaire de deux électrodes A et B. La réponse est recueillie par une paire d’électrodes qui mesure la différence de potentiel V entre deux points M et N. Elle permet de mesurer par la suite la résistivité du sous-sol en fonction de leur lithologie, de leur teneur en eau et de la composition chimique de cette eau. Les calculs

de résistivité du sol ont été tout d’abord effectués sur l’hypothèse d’un sous-sol homogène et isotrope.

La formule qui traduit cette relation entre I,  et V est la suivante :

 

Avec :

-  : la résistivité du sous-sol exprimée en Ohm-mètre (m) - V : la différence de potentiel exprimée en Volt (V) - I : le courant injecté exprimé en Ampère (A) - K : un facteur géométrique dépendant de la disposition des électrodes et s’écrivant :

d’où on a la formule :

 

La prospection électrique se propose de détecter la cible, qui est dans notre cas un aquifère, à partir de l’interprétation de courbe de sondage pour la technique de sondage électrique et de coupe géoélectrique pour la technique de panneau électrique.

Le tableau 1 qui suit montre les gammes de valeurs de résistivité de quelques types de terrain concernés par les problèmes hydrogéologiques :

Tableau 1 : Valeurs types de résistivités

LITHOLOGIE RESISTIVITE (Ωm) Argiles 1-100 Argilites 0-800 Alluvions et Sables 10-800 Sable sec 30 000-50 000 Sable humide 60-20 000 Gravier sec 500-2000 Gravier saturé 100-350 Schistes compacts 100-150 Schistes fissurés 150-200 150-200 Schistes altérés 30-60 30-60 Grès 1-6.4 108 Marnes 3-70 Eau salée, 20% 0.05 (moyenne) Calcaires 50-107

Source : MONJOIE A, 1987 et GIROUX B, 1999

Deux techniques sont utilisées couramment en méthode électrique :

- le sondage électrique - le panneau électrique.

c) Sondage électrique

Le sondage électrique est une technique d’investigation verticale du sous-sol, il consiste à déterminer la variation de la résistivité électrique en fonction de la profondeur des terrains prospectés en surface à l’aide d’un dispositif quadripôle A, B, M et N. Traditionnellement et par convention, on appelle A et B les électrodes d'injection de courant, et M et N les électrodes de mesure de potentiel. Pour cette technique, on utilise le dispositif Schlumberger dans lequel les quatre électrodes sont alignées et chaque paire d’électrodes est disposée symétriquement de part et d’autre du point de mesure O. On fait varier les longueurs AB et MN telle que AB >>MN, en laissant le point O fixe. Après traitement des données obtenues par le logiciel QWSEL, on peut obtenir une courbe représentative de résistivité apparente (a) en fonction de la longueur AB/2. Cette courbe constitue le document d’interprétation de base et est appelée « courbe de sondage ».

Figure 11 : Sondage électrique avec le dispositif Schlumberger

En principe, le sondage électrique réalisé avec le dispositif Schlumberger est destiné à l’investigation verticale (1DV : une dimension verticale qui n’est que la profondeur) et le traîné réalisé avec le dispositif Wenner à l’investigation latérale (1DL : une dimension latérale). Si on veut une investigation à la fois verticale et latérale (2D VL) comme dans le cas du panneau électrique, alors on utilise à la fois les dispositifs Wenner et Schlumberger.

d) Panneau électrique

Le panneau électrique sert à la fois à une investigation verticale et latérale du sous-sol et permet donc à une investigation à deux dimensions (2D) du sous-sol. On peut le considérer comme un ensemble de profilages à différentes profondeurs obtenues par l’écartement des électrodes d’injection considérées. Cette technique utilise le dispositif multi-électrodes comme dispositif de base. Soit « na » la distance inter-électrodes où « n » est le nombre de la séquence de mesure s’incrémentant de 1 à si le nombre d’électrodes total Ne est égal à un multiple de 3 plus 1, et « a » la distance entre deux électrodes consécutives. Pour une séquence de mesure (n = 1), la distance inter-électrodes est 1.a. Chaque électrode peut jouer le rôle d’électrode d’injection du courant mais aussi celui d’électrode de potentiel. Les quatre premières électrodes 1 à 4 sont utilisées pour la première mesure, dont les électrodes 1 et 4 sont utilisées comme électrodes d’injection du courant et les deux autres électrodes 2 et 3 comme électrodes de mesure de potentiel. La seconde mesure utilise ensuite les électrodes 2, 3, 4 et 5, dont les électrodes 2 et 5 pour l’injection du courant et les électrodes 3 et 4 pour la mesure du potentiel et ainsi de suite jusqu’à ce que toutes les séries de mesures soient terminées.

Figure 12 : Configuration des électrodes pour le panneau électrique de type Wenner - Schlumberger

e) Appareillage

Lors de la campagne de mesures, l’appareil principal est le résistivimètre SYSCAL R2 qui est un système à grande puissance conçu pour des campagnes de prospection électrique à courant continu approprié pour la prospection de ressource d’eaux souterraines. Cet appareil est développé par Iris instruments et est composé de :

- un convertisseur DC-DC, qui est une source externe de courant continu servant à alimenter le SYSCAL R2 - une batterie à grand modèle (12V) qui sert à alimenter le convertisseur - un RCM qui sert d’interface entre le SYSCAL R2 et les boitiers multinodes - deux boitiers multinodes qui sont des accessoires de multiples électrodes servant à une utilisation automatique des électrodes et permettant une rapide acquisition du profilage, il est à noter qu’un boitier multinode est connecté à seize électrodes - une batterie petit modèle (PM) qui sert à alimenter le RCM - des câbles coaxiaux - des rouleaux de fils - des électrodes (32).

Le montage de ce matériel s’effectue de la manière suivante : la batterie GM alimente le convertisseur DC-DC qui ensuite élève la différence de potentiel pour faire fonctionner le SYSCAL R2. Puis, ce dernier est lié à un interface qui est le RCM alimenté par une

batterie PM. Cette interface lie par la suite le résistivimètre aux boitiers multinodes et de ces derniers partent les câblages pour les liaisons avec les diverses électrodes.

Photo 3 : Matériel de prospection électrique SYSCAL R2 et ses accessoires

II.2.1.3 - Mode de traitement des données de campagne géophysique

On utilise le programme RES2DINV développé par LOKE.H pour inverser automatiquement les données expérimentales en modèle 2D appelé « pseudo-section ». Cette inversion consiste à la transformation des données mesurées (résistivités apparentes) en données calculées (résistivités vraies) afin d’obtenir un modèle approximatif du sous-sol. La méthode d'inversion utilisée par le programme est basée sur la méthode des moindres carrés, utilisant la méthode des différences finies pour le calcul de la résistivité. Elle utilise la méthode de lissage par contrainte pour déterminer le modèle approximatif.

En tenant compte des points expérimentaux, ce programme subdivise le modèle géoélectrique en des blocs rectangulaires. Il fournit la résistivité vraie de chaque bloc par la méthode de moindres carrés, utilisant la méthode des différences finies.

La méthode d’inversion utilisée par le programme est basée sur le principe du « Smoothness constrained method » ou méthode de lissage par contrainte. Dans cette étape d’inversion, le traitement s’effectue en trois phases :

- lecture du fichier des données - inversion itérative par moindres carrées, jusqu’à ce que l’écart quadratique moyen ou RMS soit le plus petit possible, de l’ordre de 1% - détermination du modèle 2D du sous-sol. Quand l’itération s’arrête, le modèle final est déterminé.

II.2.2 - Etude hydrochimique des ressources et points d’eau existants

L’eau à l’état naturel nécessite un traitement pour être propre à la consommation humaine. L’eau potable est aujourd’hui un produit élaboré selon des normes exigeantes et précises. La recherche de la qualité commence à la source, dès le captage de l’eau. C’est pour cette raison que des analyses physico-chimiques et bactériologiques des eaux des trois points d’eau (source, canal d’irrigation et puits) ont été effectuées afin de déterminer la qualité probable de l’eau contenue dans la nappe aquifère à mobiliser.

II.2.2.1 - Méthode d’analyse d’eau

L’analyse des eaux est indispensable pour la gestion, la protection, et surtout la maîtrise de la ressource naturelle. Celle-ci consiste à connaître la teneur en concentration et les valeurs des paramètres pouvant qualifier les eaux.

Toute analyse d’eaux, que ce soit analyse physico-chimique ou analyse bactériologique, est précédée de prélèvement d’échantillons d’eau qui est une opération délicate à laquelle le plus grand soin doit être apporté. L’échantillon doit être obtenu sans modifier les caractéristiques physico-chimiques de l’eau. Pour un prélèvement d’eau de surface, il faut éviter les zones mortes sur le bord ce qui ne représente pas le corps principal de l’eau. Il faut utiliser tous les matériels (exemple : une coupelle munie d’un câble, Photo 4) et moyens appropriés (exemple : un bateau).

L’échantillon d’eau doit être ensuite conservé et transporté au laboratoire pour les analyses. Ces dernières sont nécessaires pour déterminer le traitement adéquat du type d’eau concerné afin d’avoir une eau potable respectant la norme de potabilité. Généralement concernant les analyses des eaux, il y a deux types à savoir l’analyse physico-chimique et l’analyse bactériologique.

Les principales techniques analytiques utilisées pour les analyses des eaux en laboratoire doivent suivre des normes, comme la norme de potabilité Malagasy (II.2.2.2.a) pour notre cas.

Les méthodes de laboratoire regroupent plusieurs paramètres associés aux normes avec lesquelles les techniques d’analyse et les limites de détection sont précisées. Ces paramètres sont :

- les paramètres physico-chimiques : la conductivité électrique, la température, les cations et anions, le pH, le TAC, …

- les paramètres indésirables : les MES, les nitrates, les nitrites, l’ammonium, le fer, le phénol, les détergents, …

- les paramètres toxiques : l’arsenic, le cadmium, les cyanures, le chrome, le mercure, les pesticides, les hydrocarbures, …

- les paramètres microbiologiques : les coliformes totaux, l’Escherichia coli, les clostridiums, les entérocoques, les germes …

- les paramètres spécifiques : la DBO, la DCO, les MO, le sulfure d’hydrogène.

Pour notre cas, le choix des paramètres à analyser est selon l’existence des réactifs nécessaires pour l’analyse. Le tableau qui suit montre les différents paramètres analysés, les méthodes et matériels utilisés lors des analyses au laboratoire.

Tableau 2 : Méthodes et matériels utilisés lors des analyses des différents paramètres

PARAMETRES EXEMPLES METHODES DE MESURE APPAREILS/ MATERIELS DE MESURE ORGANOLEPTIQUES Comparaison à une solution de référence ou Couleur Tube à colorimétrie ou tube de Neissler (50 ou 100mL) avec des disques de verre colorés Dilution de l’eau à examiner jusqu’à ce qu’elle Odeur Des fioles et des burettes ne présente plus d’odeur perceptible Dégustation en comparant avec une eau sans Saveur/ goût L’organe de sens humain : la langue goûts PHYSICOCHIMIQUES Conductivité Mesure au conductimètre Conductimètre électrique Mesure par disque Disque blanc Turbidité Méthode au fluorescope Fluorescope Température Thermomètre Colorimétrique Comparateur de pH, tubes et colorimètre pH Potentiométrique avec électrode de verre pH-mètre muni d’électrodes de verre Cations et anions Réactifs et verreries de laboratoire Acide chlorhydrique, solution de phénolphtaléine, solution de rouge de TAC Dosage méthyle et eau déionisée Dureté Verreries de laboratoire, Solution d’EDTA INDESIRABLES Dispositif de filtration sous vide ou sous pression, disques filtrants en Filtration sur fibre de verre MES fibres de verre Centrifugation (séchage et pesage) Centrifugeuse susceptible avec pots et capsule de verre platine Nitrites Spectrophotomètre Nitrates Dosage Ammonium Spectromètre Fer MICROBIOLOGIQUES Coliformes totaux Escherichia coli Verrerie et matériels de laboratoire habituellement utilisés en Streptocoques fécaux Filtration par membrane bactériologie (flacons, boîte de pétrie, membrane, autoclave, bain- Anaérobies sulfito- marie, …), milieu de culture, eau distillée, … réducteur SPECIFIQUE Verreries de laboratoire, solution de permanganate de potassium, eau MO Coloration et calcul distillée, …

D’après ce tableau, on constate que lors des analyses des eaux en laboratoire, la méthode utilisée dépend des paramètres à analyser, et les matériels utilisés dépendent de la méthode à adapter.

Photo 4 : Une coupelle Photo 5 : Un pH-mètre Photo 6 : Comparateur de d’échantillonnage d’eau muni d’électrodes en couleur, tubes, disques muni d’un câble verre comparateurs, réactifs

Photo 7 : Un Photo 8 : Méthode Photo 9 : Matériels conductimètre d’ensemencement sur d’une filtration sur un milieu de culture membrane

II.2.2.2 - Classification des eaux brutes

La qualité des eaux brutes dépend du contexte géologique, de la formation encaissante et traversée, mais surtout aussi des activités humaines aux alentours du point d’eau. Selon la qualité des eaux brutes, les traitements pour produire l’eau potable seront plus ou moins complexes.

Les tableaux ci-dessous montrent la norme de potabilité Malagasy et les grilles de la qualité des eaux de surface et des eaux souterraines (eaux brutes) avec classement suivant la norme française.

a) Norme de potabilité Malagasy

Cette norme est suivant l’Article 6 du décret N°2003-941 modifié par le décret 2004.635 du 15 Juin 2004 relatif à la surveillance de l’eau, au contrôle des eaux destinées à la consommation humaine et aux priorités d’accès à la ressource en eau. Toute eau destinée à l’alimentation humaine ne doit jamais être susceptible de porter atteinte à la santé de ceux qui la consomment. Elle doit de plus, si possible, être agréable à consommer et doit présenter les caractères suivants :

a1) Paramètres organoleptiques et physiques

- L’eau potable doit être si possible sans odeurs, ni couleurs, ni saveurs désagréables.

- La température recommandée est 25°C (une température supérieure provoque la prolifération des germes).

- La turbidité ne doit pas dépasser, si possible, la valeur de 5NTU.

- La conductivité doit être mesurée dans le but de surveiller la pollution. Deux mesures doivent être faites par an au minimum en milieu rural (une en saison sèche et une autre en saison humide), et une mesure par trimestre en milieu urbain. Une analyse doit être faite dès que les conditions locales changent (installation d’usine ou d’habitation à proximité), et la conductivité doit être inférieure à 3000 µS/cm à 20°C.

- Le PH recommandé est compris entre 6,5 et 9.

a2) Paramètres chimiques

L’eau doit contenir en quantité admissible un certain nombre d’éléments chimiques. Il existe des éléments appelés :

- éléments normaux - éléments anormaux, dont les variations de leur teneur indiquent une pollution chimique. Une teneur supérieure au chiffre prescrit dans le tableau (Tableau 3) ci- dessous est d’origine anormale. - éléments toxiques, dont une teneur supérieure au chiffre indiqué dans le tableau (Tableau 3) ci-dessous porte atteinte à la santé. L’analyse doit être systématique et la fréquence doit aussi être d’une fois par an.

Tableau 3 : Valeurs admissibles des éléments chimiques dans l’eau potable

ELEMENTS CHIMIQUES ADMISSIBLE MAXIMA (en mg/L) ELEMENTS NORMAUX Ca 200 Magnésium 50 Chlorure 250 Sulfate 250

O 2 dissous % de saturation

Dureté 500 (exprimée en CaCO3) ELEMENTS ANORMAUX 2 (milieu alcalin) Matières organiques 5 (milieu acide)

Chlore libre 2 (Cl 2)

Ammonium 0,5 ( )

Nitrite 0,1 ( ) Azote total 2 (N) Manganèse 0,05 (Mn 2+) Fer total 0,5 (Fe)

Phosphore 5 (P2O5) Zinc 5 (Zn2+) Argent 0,01 (Ag+) Cuivre 1 (Cu2+) Aluminium 0,2 (Al3+)

Nitrates 50 (NO3-) Fluor 1,5 (F) ELEMENTS TOXIQUES Arsenic 0,05 Chrome total 0,05 Cyanure 0,05 Plomb 0,05 Nickel 0,05 PcB (polychloro-biphenyl) 0 Zinc 5 Cadmium 0,005 Mercure 0,001 Ba 1 Source : Norme de potabilité Malagasy

a3) Paramètres bactériologiques

L’eau livrée à la consommation humaine est une eau exempte de germes pathogènes et de germes indicateurs de pollution fécale à savoir :

- coliformes totaux 0 /100 ml - streptocoques fécaux 0 /100 ml - coliformes thermo-tolérants (E. Coli) 0 /100ml - clostridium sulfito-réducteur < 2 /20ml

b) Grilles de qualité des eaux brutes

Vu que la norme Malagasy sur la qualité des eaux brutes n’existe pas encore, pour se faire, on se réfère à celle française, à partir de laquelle on peut qualifier les eaux brutes prélevées au site de Sabotsy Namehana.

Tableau 4 : Grille de la qualité des eaux souterraines

CLASSE DE Très Excellente Bonne Moyenne Mauvaise QUALITE mauvaise

PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES Conductivité à < 400 400 - 1300 1300 - 2700 2700 - 3000 > 3000 20°C (µS/cm) Chlorures < 200 200 - 300 300 - 750 750 - 1000 > 1000 (mg/l) Nitrates < 5 5 - 25 25 - 50 50 - 100 > 100 (mg/l) Ammonium <= 0,1 0,1 - 0,5 0,5 - 2 2 - 8 > 8 (mg/l) Oxydabilité au <= 2 2 - 5 3 - 5 5 - 8 KMnO4 (mg/l) PARAMETRES BACTERIOLOGIQUES Coliformes fécaux(C/100 <=20 20 – 2000 2000 - 20000 > 20000 ml)

Source : Norme de qualité d’eau brute française

Tableau 5 : Grille de la qualité des eaux de surface

CLASSE DE Très Excellente Bonne Moyenne Mauvaise QUALITE mauvaise PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES Couleur (mg <20 20 - 50 50 - 100 100 - 200 >200 Pt/l) Odeur à 25°C <3 3 - 10 10 - 200 >20 -

Température <20 20 - 25 25 - 30 30 - 35 >35 (°C) pH 6,5 - 8,5 6,5 - 8,5 6,5 - 9,2 <6,6 ou >9,2 - Conductivité à <750 750 - 1300 1300 - 2700 2700 - 3000 >3000 20°C (µS/cm) Chlorures <200 200 - 300 300 - 750 750 - 1000 >1000 (mg/l) Sulfates (mg/l) <100 100 - 200 200 - 250 250 - 400 >400 MES (mg/l) <30 30 - 50 50 - 70 70 - 100 >100 O dissous 2 >7 7 - 5 5 - 3 3 - 1 <1 (mg/l) DBO5 (mg/l) <3 3 - 5 5 - 10 >10 - DCO (mg/l) <20 20 - 25 25 - 40 40 - 80 >80 Oxydabilité au <=2 2 - 5 5 - 10 >10 - KMnO4 (mg/l) Fer total <0,5 0,5 - 1 1 - 2 2 - 5 >5 (mg/l) Ammonium <=0,1 0,1 - 0,5 0,5 - 2 2 - 8 >8 (mg NH4+/l) Azote Kjeldahl <=1 1 - 2 2 - 3 >3 - (mgN/l) Nitrates <5 5 - 25 25 - 50 50 - 100 >100 (mg/l) PARAMETRES BACTERIOLOGIQUES Coliformes fécaux <=20 20 - 2000 2000 - 20000 >20000 - (C/100ml) Coliformes totaux <50 50 - 5000 5000 - 50000 >50000 - (C/100ml) Streptocoques fécaux <=20 20 - 1000 1000 - 10000 >10000 - (C/100ml) Source : Norme de qualité d’eau brute française T

Les eaux brutes utilisables pour fournir de l’eau destinée à la distribution sont classées en cinq catégories de qualité : C1, excellente ; C2, bonne ; C3, moyenne ; C4, mauvaise et C5, très mauvaise. Les critères de classement prennent en compte de nombreux paramètres de différentes natures, concernant les caractéristiques physico-chimiques de l’eau, la présence de substances « indésirables » ou toxiques, la présence de pesticides, la qualité microbiologique, et également la couleur de l’eau. Il faut souligner que c’est le facteur le plus mauvais de l’analyse qui détermine le classement de l’eau. Les eaux qui ne satisfont pas au moins aux critères retenus pour la catégorie « moyenne » sont exclues de l’utilisation pour la production d’eau potable.

Chapitre II.3 - Système de captage de la ressource en eau et alimentation en eau potable par pompage

Dans ce chapitre seront abordées successivement les travaux de réalisation du système de captage d’eau et les informations sur le système d’alimentation en eau potable mis en place.

II.3.1 - Réalisation du puits

L’eau qui s’infiltre dans le sol devient de l’eau souterraine. Cette eau forme alors les différentes nappes aquifères que l’on trouve dans le sous-sol. La ressource en eau à capter dans notre étude est une nappe captive dont le moyen d’exploitation s’effectue par l’intermédiaire d’un puits moderne exploité au moyen d’une pompe. Une fois que la reconnaissance du site est terminée donc, on recourt à la réalisation de la construction du puits. Il y a deux types de puits dont le puits traditionnel et puits moderne. Un puits traditionnel est un puits dont les ouvrages sont réalisés par les moyens que dispose le site. Les puits traditionnels peuvent être classés en deux types : puisards temporaires et puits permanents. Tandis qu’un puits moderne, par opposition au puits traditionnel, devrait toujours comporter les trois éléments suivants :

 le cuvelage  le captage  un équipement de surface

Après avoir déterminé le point idéal d’implantation du puits dans le site d’étude afin de capter de l’eau d’une nappe existante, la réalisation comprenait plusieurs phases dont :

- le creusage - le cuvelage - le curage - l’aménagement à la surface - le moyen d’exhaure

II.3.1.1 - Creusage du puits

Le creusage effectué à Sabotsy Namehana a été effectué par une équipe de trois personnes dont un puisatier, un conducteur de travaux et une main-d’œuvre. Le

puisatier assure le creusage et les deux restes de l’équipe ont pour tâche de remonter les déblais.

II.3.1.2 - Cuvelage du puits

Le cuvelage consiste à introduire dans le trou des buses pour éviter l’effondrement des parois et afin d’assurer un bon captage. Réalisé en général par des cylindres en bétons assemblés de manière étanche à travers l’épaisseur d’altération et ancré de façon régulière, plusieurs techniques peuvent être utilisées pour la construction de buses de cuvelage :

- le cuvelage en béton armé - le cuvelage continu descendu par havage - les cuvelages métalliques

Pour le cas de l’Entreprise SANDANDRANO, le type de buse utilisé est le type « ferrociment ». Le choix du ferrociment est surtout dû à la facilité de l’utilisation, celle de l’entretien, et à sa fabrication qui peut être effectuée avec des matériaux simples à trouver, peu onéreux mais pouvant parvenir à obtenir des buses très solides et fort semblables à celles en béton armé. Les parois d’une buse en ferrociment sont renforcées par une armature en toile métallique ou de grillage d’une faible épaisseur servant de coffrage afin de mettre en place le ciment tout autour des armatures.

L’ouvrage de captage est donc constitué par des buses superposées dont les caractéristiques d’une buse sont les suivantes :

- 1m de hauteur - 1m de diamètre intérieur - 1,20m de diamètre extérieur - en ferrociment dosé à 250kg/m3 - avec des fers ronds de 6mm de diamètre - diamètre des barbacanes : 40mm (cas des buses barbacanées).

Il est à noter qu’un massif filtrant ou massif de sable est introduit dans la partie captante du puits, c’est-à-dire dans l’espace annulaire compris entre la barbacane et le terrain de telle manière qu’ils sont bien agencés en faisant office d’un filtre artificiel inséré.

II.3.1.3 - Curage du puits

Cette phase consiste à puiser toute l’eau dans le puits, il a pour but de renouveler l’eau dans le puits. Le curage et l’approfondissement des puits sont faits avec une électropompe, et aussi pour éviter l’asphyxie de l’ouvrier opérant à l’intérieur.

II.3.1.4 - Aménagement à la surface

L’aménagement à la surface consiste à donner une bonne et attirante image du point d’eau, dont les équipements sont essentiels pour conserver le puits dans un bon état assurant une bonne qualité de l’eau puisée. Les équipements doivent comprendre généralement :

- une margelle : qui est édifiée sur le prolongement du cuvelage et prend appui sur l’ancrage de surface. Elle est construite en ferrociment, avec une hauteur de 0,7m et d’un mètre de diamètre intérieur - un couvercle : présentant un trou d’homme pour permettre le puisage par seau - un trottoir : qui est une aire de propreté, construit à la périphérie de la margelle et constitue l’ancrage de surface ; c’est sur le trottoir que l’utilisateur prend appui et que repose la corde au cours du puisage - une rigole : en ferrociment de 3m de longueur qui permet d’évacuer l’eau hors du point d’eau - une aire assainie : qui a pour but d’empêcher que l’eau stagne et ou croupisse aux abords du puits, et se réinfiltre éventuellement le long du cuvelage.

II.3.1.5 - Moyen d’exhaure

Un puits doit être équipé d’une pompe comme moyen d’exhaure, comme dans notre cas, car l’eau captée va être remontée au réservoir situé en altitude. Pour cela, une pompe va être utile.

Photo 10 : Exemple du creusage du Photo 11 : Exemple d’une buse (en puits ferrociment) en construction et d’une buse construite

Photo 12 : Exemple d’une pompe Photo 13 : L’aménagement à la utilisée pour le cuvelage du puits surface du puits

II.3.2 - Système d’alimentation en eau potable mis en place

Ceci est constitué par l’ouvrage de captage et la conduite de refoulement- distribution. Le travail consiste à capter l’eau du puits pour la faire monter à une hauteur moyenne de quinze mètres pour être stockée dans un réservoir avant d’être traitée et distribuée. Le système d’alimentation en eau potable de l’Akany Tanjombato est donc composé de trois éléments dont :

- l’ouvrage de captage - la conduite de refoulement-distribution - les réservoirs d’eaux

II.3.2.1 - Ouvrage de captage

L’eau contenue dans la nappe aquifère existante peut être interceptée par un puits qui permet d’obtenir l’eau nécessaire aux besoins à satisfaire. Un puits ou ouvrage de captage est un trou vertical permettant d’atteindre à partir du sol la nappe souterraine la moins profonde dans le but d’en extraire l’eau. Généralement, les puits ont une forme cylindrique dont le diamètre intérieur est habituellement supérieur à 60cm, dans notre cas 100cm, et la profondeur moins de 9m à partir de la surface du sol, dans notre cas 5m d’environ. Les puits peuvent être traditionnels ou modernes avec des moyens d’exhaure allant de moyen simple : seau et corde à la pompe manuelle et pompe immergée.

II.3.2.2 - Conduite de refoulement-distribution

L'amenée des eaux au réservoir se fait à partir de la prise, soit par gravité, soit par élévation mécanique. Les ouvrages d'amenée sont appelés, suivant le cas, ouvrages d'adduction ou conduites de refoulement. Dans une adduction par refoulement, le captage se situe à un niveau inférieur à celui du réservoir d’accumulation. Pour cela, on utilise une pompe pour refouler l’eau au réservoir par l’intermédiaire d’une conduite de refoulement. Le fonctionnement de la pompe est assuré par une source d’énergie comme de l’électricité par exemple. Après aspiration dans la bâche d’aspiration, la pompe refoule l’eau vers le réservoir qui est à une altitude moyenne de 15m par rapport à l’ouvrage de captage.

Concernant la répartition de l’eau au lieu de consommation, celle-ci est assurée par l’intermédiaire du réseau appelé réseau de distribution. Ce réseau est constitué par des conduites qui sont soit :

- en matières plastiques : PVC rigide ou PEHD plus ou moins souple - en fonte ou fonte ductile - en acier - en béton armé ou non armé - en amiante ciment - en plomb - en cuivre.

Pour le cas de notre étude, la conduite de refoulement et ainsi que la conduite de distribution sont tous en PVC de diamètre normalisé DN 20. Ce diamètre est choisi de façon à assurer les conditions de vitesse et de la pression.

II.3.2.3 - Réservoirs d’eaux

Au cours d'une même journée, le débit des apports d'eau est uniforme, alors que celui de la distribution est essentiellement variable dans le temps. Les réservoirs ont pour but de réaliser, avec un coefficient de sécurité suffisant, la liaison entre ces deux régimes. Ils sont donc conçus pour stocker une quantité d'eau nécessaire à la consommation quotidienne d'un foyer ou d’une collectivité. En général, compte tenu de la charge désirée, la nature du terrain de l’implantation du réservoir et de l’importance de son contenu et aussi l’emplacement, les réservoirs peuvent être enterrés, semi-enterrés ou surélevés.

 Les réservoirs semi-enterrés : Ils sont parfois construits en maçonnerie. Toutefois ces réservoirs sont le plus souvent construits en béton armé traditionnel et en béton précontraint.

 Les réservoirs enterrés : Ils sont adoptés lorsque le relief de la zone intéressée permet d’obtenir une charge suffisante pour la distribution et que la configuration des lieux conduits à enterrer entièrement le réservoir.

 Les réservoirs sur tour ou château d'eau : Les ouvrages de ce type sont utilisés lorsqu'il est nécessaire, en raison du relief de la zone intéressée, de surélever le réservoir par rapport au sol pour obtenir une charge suffisante pour la distribution.

Les réservoirs peuvent être construits découverts ou au contraire munis d’une couverture en coupôle ou en dalle plate, et peuvent être simples ou complexe. Ils peuvent être réalisés selon le cas, en maçonnerie ou en acier pour de petites capacités ; mais de nos jours, la plupart des réservoirs sont réalisés en béton armé. Pour le cas de l’Entreprise SANDANDRANO, ses réservoirs sont construits en ferrociment. Dans notre site d’étude, deux réservoirs de type et de forme différents sont mis en place dont :

- un réservoir surélevé ou château d’eau de forme circulaire pour stocker des eaux brutes - un réservoir au sol ayant la forme d’un entonnoir pour le traitement des eaux et en même temps pour le stockage des eaux traitées.

II.3.3 - Système de traitement d’eau

Bien que l’eau souterraine soit cachée et invisible, elle est fragile et souvent vulnérable aux multiples sources de contamination humaine. Une fois contaminée, elle présente un risque pour la santé des personnes qui la consomment. Voilà pourquoi il est impérieux de la protéger contre tout risque de contamination. La composition physico-chimique de l’eau souterraine reflète le milieu géologique dans lequel elle circule. Par contre, l’eau captée, malgré qu’elle puisse avoir une apparence claire et limpide, peut dissimuler des éléments en concentrations dommageables pour la santé. La potabilité de l’eau peut donc être remise en cause due à la présence, entre autres, de bactéries, de virus, de nitrates, de baryum, d’arsenic ou de fluorures qui ne confèrent aucun goût, aucune couleur ni aucune odeur à l’eau. Bien que l’eau souterraine soit généralement de meilleure qualité que l’eau de surface (lac, rivière, ruisseau), il demeure donc d’une importance capitale que l’eau soit analysée à l’aide de paramètres physico-chimiques et microbiologiques. Cette analyse permet de préciser le type de traitement à appliquer pour minimiser les effets désagréables et respecter les normes de potabilité de l’eau de consommation humaine.

L’ouvrage de traitement n’est pas toujours obligatoire mais sa mise en place est fonction de la qualité physico-chimique et bactériologique des eaux. Il peut s’agir d’un ouvrage de traitement physique tel que le filtre lent ou rapide à sable ou bien un

ouvrage de traitement chimique, bactériologique ou autre. Le système de traitement dépend donc, du type de traitement adéquat à l’eau captée, comme dans notre cas, après les analyses faites, on va procéder en même temps à un traitement chimique et à un traitement physique et le second réservoir sera donc muni d’un système de traitement convenable à ces procédés.

Avant d’arriver dans le deuxième réservoir, l’eau brute captée par un puits situé en aval du site va être acheminée vers le premier réservoir situé en amont dans lequel elle sera injectée de produits de traitement d’eau. Le deuxième réservoir, ayant une forme d’entonnoir sera subdivisé en deux compartiments dont le premier sert au traitement d’eau, et le second pour stocker l’eau traitée.

 Le premier compartiment de ce second réservoir est muni de : - une entrée d’eau - un dissipateur d’énergie qui sert à réduire ou même rendre nulle la vitesse de l’eau arrivée à l’entrée du réservoir avant de traverser le circuit d’eau - un circuit d’eau allant autour de la paroi supérieure du réservoir, qui est équipé à son tour par des chicanes qui servent à diminuer encore une fois la vitesse de l’eau afin d’augmenter le temps de contact des produits de traitement injectés dans l’eau - une sortie d’eau - une bicouche de masse filtrante, composée de deux couches de sables de granulométrie différente - un fond du filtre muni qui sépare le compartiment du système de traitement au compartiment de stockage d’eau filtrée - des crépines permettant d’éviter les fuites de sable dans le stockage d’eau filtrée.

 Le deuxième compartiment de ce réservoir est le compartiment réservé aux eaux filtrées et chlorées, pour ce, ceci doit contenir un dispositif de post-chloration.

Par conséquent, en arrivant dans ce réservoir, les eaux vont subir un traitement par filtration de sable et une deuxième injection de produit pour bien rassurer la qualité de l’eau.

4 1. Entrée d’eau à l’intérieur 1 du réservoir

2. Entrée d’eau provenant du premier réservoir 5 3. Dissipateur d’énergie 6 2 4. Premier compartiment du réservoir 7 5. Deuxième compartiment

du réservoir 3 6. Circuit d’eau

Photo 14 : Deuxième réservoir muni 7. Chicanes d’un système de traitement d’eau

Photo 15 : Un demi-fond du filtre avec Photo 16 : Circuit d’eau du deuxième

des trous pour crépines réservoir muni des chicanes

Après avoir vu en ce qui concerne les méthodes et matériels, les résultats obtenus à partir desquels sera tirée l’interprétation vont être parlés dans la troisième partie ci- dessous.

Troisième Partie - RESULTATS et INTERPRETATION

Ce chapitre va aborder les résultats obtenues lors des études géophysiques et hydrochimiques dans les sites concernés.

Chapitre III.1 - Résultats et interprétation : site de Sabotsy Namehana

Pour le cas du site de Sabotsy Namehana, l’étude consiste à effectuer des travaux d’adduction d’eau potable du foyer « Akany Tanjombato » situé dans le Fokontany Namehana. Le but de l’étude est de capter une ressource souterraine en eau disponible aux environs du jardin et de la cour de ce foyer afin d’assurer une adduction en eau potable dont la qualité de l’eau doit respecter la norme de potabilité suivant l’article 38 du Code de l’Eau. C’est la raison pour laquelle ce chapitre va parler des résultats des études géophysique et hydrochimique faites pour l’étude d’adduction en eau potable du site « Akany Tanjombato ».

III.1.1 - Résultats et interprétation de la prospection géophysique

Les panneaux électriques ont été implantés sur deux profils dans la localité. Le choix des points d’implantation a été réalisé à partir de l’étude de l’imagerie Google Earth et de la situation existante car le site contient beaucoup d’arbres, végétaux et de petites constructions pour abris d’animaux qui peuvent gêner la mise en place des électrodes.

La technique du panneau a été adoptée dans le but de localiser la nappe et les rochers existants dans le sous-sol sur le site. On a réalisé deux panneaux électriques utilisant le dispositif Wenner-Schlumberger. Ces deux panneaux électriques sont étalés sur une longueur de 96m dont la distance inter-électrode est de 3m pour avoir une profondeur d’investigation moyenne de l’ordre de 15m, car on travaille en premier lieu sur une petite surface, puis en second lieu sur une zone alluviale. Comme il est dit précédemment, la présence de la formation alluviale est un indice probable d’existence de ressources en eau souterraine, très probablement situé à moyenne profondeur.

Figure 13 : Un plan de masse et un schéma simplifié du site d’étude Akany Tanjombato à Sabotsy Namehana

D’après la campagne de mesure, on a pu avoir les coupes géoélectriques suivantes :

Figure 14 : Coupes géoélectriques de résistivité et de chargeabilité (Sabotsy Namehana), obtenues à partir du panneau 1

La coupe géoélectrique de résistivité montre trois formations :

- une formation superficielle moyennement résistante (couleur variant de jaune au vert clair) de résistivité comprise entre 153m et 420m et d’épaisseur moyenne égale

à 1.5m à partir de l’abscisse x = 20m jusqu’à l’extrémité du profil. Cette couche réapparait en profondeur à environ 6m de la surface du sol, et a une épaisseur moyenne égale à 5m ; il se pourrait que cette couche représente un sol latéritique d’après les observations sur terrain.

- ensuite, une formation conductrice (couleur variant de bleu clair au bleu foncé) de résistivité comprise entre 46m et 130m qui couvre le long du profil ; d’épaisseur moyenne de 4m. Cette couche pourrait représenter un aquifère situant à environ 3m de profondeur, a une épaisseur moyenne égale à 1,5m et s’étend latéralement presque le long du profil.

- enfin, une formation résistante (couleur variant d’orange au violet) de résistivité comprise entre 430m et 1014m allant de x = 23m jusqu’à x = 65m. Il se pourrait que cette couche indique une formation rocheuse qui serait le substratum.

La coupe de chargeabilité montre des valeurs comprises entre 3mV/V et 6mV/V dans la zone de localisation de l’aquifère indiquée par la coupe de résistivité, ceci indiquerait que la formation géologique correspondant à l’aquifère a une grande porosité et nous sommes en présence d’un bon aquifère.

Panneau 2 :

Figure 15 : Coupes géoélectriques de résistivité et de chargeabilité (Sabotsy Namehana), obtenues à partir du panneau 2 La coupe géoélectrique de résistivité montre trois formations :

- une formation superficielle résistante (couleur variant de marron au violet) de résistivité comprise entre 570m et 1500m qui apparait en x = 40,5m jusqu’à

l’extrémité du profil d’une faible épaisseur égale à 1,5m entre x = 40m et x = 44m, et entre x = 55m et x = 63m ; d’une épaisseur moyenne égale à 3m de x = 44m au x = 55m et de x = 63m au x = 75m ; et d’une grande épaisseur égale à 5,5m d’abscisse x = 75m jusqu’à l’extrémité du profil. Cette formation réapparait à 9,5m de profondeur le long du profil. Il se pourrait que cette couche représente un bloc de roche.

- ensuite, une formation moyennement résistante (couleur variant de jaune au vert foncé) de résistivité de 210m à 470m qui apparait en surface entre x = 18m à x = 26,5m et entre x = 37,5m à x = 40,5m avec une faible épaisseur d’environ 1,5m. Cette couche réapparait en profondeur tout d’abord à partir de l’abscisse x = 43,5m à x = 78m, elle a une épaisseur moyenne de 2,25m entre les abscisses x = 43,5m à x = 44,5m ; x = 54m à x = 55,5m ; x = 61,5m à x = 63m et entre x = 74m à x = 77m. La même couche réapparait aussi en profondeur égale à 7m en s’étalant à une épaisseur égale à 4.5m. Cette couche pourrait représenter une couche de latérite plus ou moins altérée.

- enfin, une formation conductrice (couleur variant de bleu ciel au bleu foncé) de résistivité comprise entre 73,8m et 167m. Elle apparait en surface entre le début du profil jusqu’à x = 18m puis entre x = 26,5m à x = 37,5m. Elle a ensuite une continuité en profondeur vers 2,5m de la surface du sol en s’étalant dès le début du profil jusqu’à l’abscisse x = 74m. Il se pourrait que cette formation représente un aquifère situant à environ 3m de profondeur et a une épaisseur moyenne égale à 4m avec une extension latérale moyenne d’environ 70m.

La coupe de chargeabilité montre des valeurs comprises entre 4,31mV/V à 10,7mV/V dans la zone de localisation de l’aquifère indiquée par la coupe de résistivité, ceci indiquerait que la formation géologique correspondant à l’aquifère a une grande porosité et nous sommes en présence d’un bon aquifère.

Les deux panneaux montrent que le site est formé de trois formations dont :

- une formation superficielle de latérite - une couche d’aquifère - une formation dure.

On a alors une présence d’un aquifère qui est formation hydrogéologique perméable à l’eau avec un substrat en dessous, donc un aquifère de type à nappe libre.

III.1.2 - Résultats et interprétation de l’étude hydrochimique

La détermination de la potabilité de l’eau doit comporter deux analyses dont une analyse physicochimique et une analyse bactériologique. Les analyses sont nécessaires pour s’assurer si l’eau est infectée par des pollutions d’origine organique et ou chimique, afin de pouvoir proposer des actions de traitement nécessaire et adéquat au cas où l’eau est polluée. Pour le cas de notre site d’étude en vue de se référencier par rapport à la norme de potabilité indiquée dans l’article 6 – Annexe de l’article 38 du Code de l’eau (Annexe 3), les tableaux suivants montrent les résultats d’analyses des échantillons d’eaux prélevées dans le site d’étude.

Tableau 6 : Résultats d’analyse physico-chimique

E E E3 Normes de REFERENCE ANALYSE 1 2 Source Puits Canal potabilité d’irrigation TEMPERATURE °C 23,7 23,2 23,2 25 TURBIDITE NTU 37,4 5,41 24,9 <5 pH 6,82 6,55 6,82 6,5 à 9 CONDUCTIVITE mS/cm 125,8 131,1 94,4 <3000 MINERALISATION mg/l 108 114 81 DURETE TOTALE °F 4,1 6,6 4,8 <50 DURETE CALCIQUE °F 2,8 2,5 2,6 TITRE ALCALIMETRIQUE °F 0 0 0 TITRE ALCALIMETRIQUE COMPLET °F 4 1 4,2 MATIERES ORGANIQUES mg/l 1,9 0,8 2,3 <2 CALCIUM mg/l 11,2 10 10,4 <200 MAGNESIUM mg/l 3,159 9,963 5,346 <50 SODIUM mg/l 4,89 6,9 3,85 <150 AMMONIUM mg/l 0,55 0 0,14 <0,5 FER mg/l 1,2 0 1 <0,5 CARBONATES mg/l 0 0 0 BICARBONATES mg/l 48,8 12.2 51,24 CHLORURES mg/l 8,87 10,65 10,65 <250 SULFATES mg/l 0 0 0 <250 NITRITES mg/l 0,29 0 0,21 <0,1 NITRATES mg/l 16,84 24,74 15,14 <50

Tableau 7 : Résultats d’analyse bactériologique

E (Canal Normes de GERMES TESTS E (Source) E (Puits) 3 1 2 d’irrigation) potabilité Coliformes totaux à 34×20 = 680 13×20 = 260 30×20 = 600 0/100ml 37°C/100ml Escherichia Coli à 25×20 = 500 06×20 = 120 16×20 = 320 0/100ml 44°/100ml Streptocoques 14×20 = 280 02×20 = 40 64×20 = 1280 0/100ml fécaux/100ml Anaérobies sulfito- I 12 I < 2/20ml réducteurs/20ml

I = indénombrable

Les échantillons d’eau prélevés et analysés parviennent de trois points d’eau différents dont une source, une mare et un canal d’irrigation. D’après le premier tableau concernant les résultats d’analyse physicochimique, on peut en tirer les éléments présentant des valeurs non conformes à la norme de potabilité.

 Eau de source :

En se référant à la norme de potabilité, les paramètres hors-normes sont :

- La turbidité : qui est à 37,4NTU si la norme est <5NTU - L’ammonium : qui est à 0,55mg/l si la norme est <0,5mg /l - Le fer : qui est à 1,2mg/l si la norme est <0,5mg/l - Le nitrite : qui est à 0,29mg/l si la norme est <0,1mg/l

 Eau de puits :

Par rapport à la norme de potabilité, le paramètre hors-normes est la turbidité qui est à 5,41NTU si la norme est <5NTU.

 Eau du canal d’irrigation :

En se référant à la norme de potabilité, les paramètres hors-normes sont :

- La turbidité : qui est à 24,9NTU si la norme est <5NTU - Les matières organiques : qui est à 2,3mg/l si la norme est <2mg /l - Le fer : qui est à 1mg/l si la norme est <0,5mg/l - Le nitrite : qui est à 0,21mg/l si la norme est <0,1mg/l

Figure 16 : Un schéma simplifié de la localisation des trois points d’eau étudiés du site d’étude Akany Tanjombato à Sabotsy Namehana

Le taux élevé de chacun de ces éléments hors-normes ont surement de raisons.

- Concernant la turbidité, c’est un élément d’intérêt pour des raisons esthétiques qui est mesurée surtout pour assurer l’acceptabilité de l’eau aux usagers autre que son impact sur la santé. La turbidité d’une eau est due à la présence des particules en suspension, notamment colloïdales : argiles, limons, grains de silice, matières organiques, etc. L’appréciation de l’abondance de ces particules mesure son degré de turbidité, et à un niveau plus élevé, ces particules rendent l’eau colorée.

- Souvent, l'azote réduit soluble se retrouve sous deux formes dans l'eau dont l'ion ammonium ( ) et la forme non dissociée communément appelés ammoniac ( ). Ces deux formes traduisent un équilibre acido-basique, en milieu basique, l'ammoniac est un gaz peu soluble, qui se dégage facilement dans l'atmosphère. En eau douce, une augmentation du pH due à la consommation du gaz carbonique par photosynthèse entraîne une augmentation de toxicité due à l'ammoniaque. En milieu oxydant, l'ammoniaque se transforme en nitrites puis en nitrates, ce qui induit une consommation d'oxygène.

- Le fer qui est un élément indispensable à la photosynthèse et à la respiration pouvant être un facteur limitant de la production. Son origine peut être naturelle ou aussi issu de lessivage des dépôts d'ordures, mais naturellement, il provient du sous-sol.

Le fer n'implique pas de toxicité directe, dans l’eau à une concentration normale, il n’a pas d’effet sur la santé, mais peut causer des mauvais goûts et rend “rouge” la lessive et ou l’aliment cuit avec.

- Pour le nitrate, il fait partie des éléments indices de pollution d’origine organique, et est présent surtout dans les eaux souterraines contaminées par des résidus d’engrais ou par les eaux usées domestiques ou de l’élevage. Il provient aussi de la minéralisation des matières organiques, des engrais azotés et des résidus animaux. Du côté végétaux, le nitrate stimule la flore aquatique. Du côté humain, il a des pouvoirs cancérigènes.

- Enfin, les matières organiques, étant aussi un élément indice de pollution, dans l'eau, elles sont issues principalement de la décomposition des débris végétaux ou animaux. Les rejets industriels, les rejets domestiques et urbains peuvent être aussi la source des matières organiques. Les activités agricoles comme l’épandage et les pesticides par exemple sont aussi responsables de la présence des substances organiques dans l’eau. Par ailleurs, la teneur en matière organique est un élément prépondérant sur l'évolution de la qualité de l'eau en réseau de distribution parce que sa présence peut entraîner un développement de bactéries dans l'eau.

Le second tableau concerne les résultats d’analyse bactériologique. Les paramètres bactériologiques des trois échantillons d’eau analysés présentent tous des valeurs non conformes à la norme de potabilité. Les paramètres microbiologiques analysés sont :

- les Anaérobies Sulfito Réducteurs, qui sont des germes telluriques généralement rencontrés dans le sol, les eaux saumâtres et les eaux douces comme les eaux de puits, de rivières et de lacs. Ils sont également présents dans la flore intestinale de l’homme et des animaux. Ils sont souvent considérés comme des témoins de pollution fécale d’origine humaine ou animale. Leur présence en grande quantité peut faire suspecter la présence de germes pathogènes d’origine intestinale.

- les Coliformes totaux, qui constituent un groupe de bactéries que l’on retrouve fréquemment dans l’environnement, par exemple dans le sol ou la végétation, ainsi que dans les intestins des mammifères, dont les êtres humains. Les coliformes totaux n’entraînent en général aucune maladie, mais leur présence dans l’eau indique qu’une source d’approvisionnement est vulnérable à la contamination microbiologique par la pollution de surface.

- l’Escherichia coli, qui est une bactérie trouvée dans le gros intestin ou dans les excréments d’animaux à sang chaud et des gens. Elle fait partie du groupe des coliformes totaux et constitue le seul membre de ce groupe que l’on trouve exclusivement dans les matières fécales des humains et des animaux. Sa présence dans

l’eau indique non seulement une contamination récente par des matières fécales, mais aussi la présence possible de pathogènes responsables de maladies, comme des bactéries, des virus et des parasites.

- les Streptocoques fécaux ou entérocoques sont typiques des déjections animales et sont généralement pris globalement en compte comme des témoins de pollution fécale récente. Sa détection dans une nappe d’eau souterraine doit faire sérieusement soupçonner une contamination d’origine fécale et la présence de micro-organismes entéro-pathogènes.

Par conséquent, à partir de cette considération sur la définition et l’origine probable de chaque élément, on peut en tirer qu’en se référant aux normes de potabilité, les eaux de ces trois points ne sont pas potables. Mais en se référant aux normes françaises que montrent les tableaux de grilles de qualité d’eaux brutes (tableau 4 et tableau 5), ces trois types d’eau brute sont classés dans la catégorie de bonne qualité. Donc, pour le site Akany Tanjombato sise à Sabotsy Namehana, d’après les analyses faites, les trois types d’eau qui se trouvent à ses alentours dont l’eau de source, l’eau de puits et l’eau du canal d’irrigation sont toutes non potables mais plutôt traitable.

III.1.3 - Système d’adduction en eau potable du site

Après avoir capté l’eau du puits, l’eau brute sera acheminée vers le premier réservoir par une conduite de refoulement. En arrivant dans le réservoir de stockage d’eau brute, cette dernière y sera injectée de produit coagulant comme le Sulfate d’Aluminium Al2(SO4)3 et de produit désinfectant comme l’Hypochlorite de Sodium NaClO. Cette première injection s’appelle la pré-chloration lors de laquelle le NaClO opère dans l’élimination des germes pathogènes, et l’Al2(SO4)3 dans l’élimination des matières organiques colloïdales contenues dans l’eau. L’eau brute contient des millions de colloïdes de charges négatives, par conséquent, elle a besoin d’ingrédients ayant une valence positive comme l’Al2(SO4)3 pour concentrer les particules colloïdes. Donc, les deux charges contraires sont saturées et les colloïdes se joignent en donnant naissance à des flocs ; c’est l’étape de coagulation-floculation.

Après, lorsque les flocs s’assemblent, ils deviennent plus lourds et tombent facilement vers le fond du réservoir : c’est la décantation.

Mais, il y a des fines particules très légères qui ne tombent pas au fond, mais surnagent tout simplement à la surface de l’eau. Il va falloir donc, après la phase de décantation, faire passer l’eau à travers un filtre contenant une masse filtrante de sable qui peut retenir les fines particules : c’est la filtration, et celle-ci va s’effectuer dans le premier compartiment du deuxième réservoir.

Après la filtration, l’eau devient claire car les matières organiques sont éliminées par la floculation et la décantation, et ainsi que les particules fines sont arrêtées par le filtre. Donc, seule l’eau claire qui a traversé la masse filtrante sera rassemblée dans le compartiment de stockage d’eau filtrée. Une deuxième injection de NaClO y sera encore nécessaire pour éliminer complètement les microbes pour rassurer la qualité et la potabilité de l’eau à distribuer : c’est la post-chloration qui fait partie de la désinfection.

Figure 17 : Schéma simplifié du système d’adduction en eau potable de l’Akany Tanjombato – Sabotsy Namehana

En résumant les études effectuées à Sabotsy Namehana, la prospection géophysique a permis de déterminer l’existence et l’emplacement de la nappe aquifère existante qui est par la suite mobilisée par un ouvrage de captage. L’étude hydrochimique a permis de constater que la nappe est probablement de bonne qualité ne nécessitant pas un traitement complexe, mais plutôt un traitement par filtration et désinfection.

Chapitre III.2 - Résultats et interprétation : site de Talata Volonondry

Pour le site Talata Volonondry, le but de l’étude a été de localiser l’emplacement de la nappe souterraine existante afin d’implanter un ouvrage de captage. C’est pourquoi ce chapitre ne traite que les résultats de la prospection géophysique effectuée.

Deux techniques y ont été utilisées lors de la prospection électrique dont le sondage électrique et le panneau électrique. Le sondage électrique a été adopté dans le but de localiser le niveau statique probable de nappe existante.

III.2.1 - Sondage électrique

Pour le sondage électrique, le document d’interprétation utilisé est la courbe de sondage obtenue en représentant les résistivités apparentes en fonction de la demi- distance entre les électrodes d’injection (AB/2), que l’on traite en deux étapes :

- une première étape de traitement par abaques donne un modèle tabulaire approximatif

- une deuxième étape affine ce modèle à l’aide d’un programme QWSEL. On obtient alors après plusieurs itérations un modèle final des résistivités et des épaisseurs des différentes couches.

Il est à remarquer que la profondeur d’investigation en sondage Wenner est de l’ordre de ⁄ , mais elle dépend fortement de la résistivité des différentes couches. D’après la campagne de mesure par sondage électrique faite à Talata Volonondry, on a pu avoir la coupe suivante :

Figure 18 : Courbe de sondage électrique vertical du site de Talata Volonondry

Le sondage électrique montre la présence de 4 couches différentes :

- une couche superficielle relativement conductrice de résistivité  = 943 m et d’un mètre d’épaisseur, pouvant liée à une couche latéritique ;

- une autre formation très résistante, de résistivité  = 3167m avec une puissance de 16m qui peut être constituée par une formation dure et rocheuse ;

- une troisième formation faiblement résistant par rapport aux couches précédentes, de résistivité  = 693m avec une épaisseur moyenne de 76m pouvant correspondre à une nappe aquifère ;

- et enfin, une dernière couche résistante de résistivité  = 2800m, probablement le substratum.

III.2.2 - Panneau électrique

La technique du panneau a été aussi adoptée dans le but de localiser la nappe et les rochers existants dans le sous-sol sur le site. Cependant, les panneaux électriques ont été implantés sur six profils utilisant le dispositif Wenner-Schlumberger. Ces panneaux

sont étalés sur une longueur de 217m pour une distance inter-électrode de 7m, et sur une longueur de 310m pour une distance inter-électrode de 10m. La distance inter- électrode varie suivant la profondeur d’investigation recherchée et l’espace disponible pour l’étalage des fils. Lors de la campagne de mesures dans la localité, le choix d’implantation des points de mesure dans la localité a été réalisé à partir d’une visite de reconnaissance sur terrain complétée par une étude de l’imagerie Google Earth.

Figure 19 : Plan de masse de la prospection géophysique effectuée au site de Talata Volonondry

D’après la campagne de mesure par panneaux électriques, on a pu avoir les six coupes géoélectriques de résistivités et les cinq coupes de chargeabilité suivantes obtenues à partir de 6 panneaux électriques :

Panneau 1 :

Figure 20 : Coupes géoélectriques de résistivité et de chargeabilité (TV), obtenues à partir du panneau 1

La coupe géoélectrique de résistivités montre trois formations :

- une formation superficielle conductrice (couleur variant de bleu-vert au bleu marine) de résistivité comprise entre 36m et 235m qui couvre les abscisses comprise entre x = 25m et x = 80m, et entre x = 93m et x = 105m. Cette couche a une épaisseur moyenne de 10m et pourrait représenter une nappe d’eau souterraine très peu profonde.

- ensuite, une deuxième formation moyennement résistante (couleur variant de vert fluo au jaune) de résistivité comprise entre 235m et 1094m et d’une épaisseur moyenne variable qui apparait en surface entre le début du profil et l’abscisse x = 25m, puis entre x = 80m et x = 93m, et enfin entre x = 105m et x = 115m. Cette formation est continue et a une épaisseur moyenne de 10m. Cette couche réapparait ensuite en profondeur à environ 25m de la surface du sol entre les abscisses x = 85m et x = 140m, et entre x = 220m et x = 285m avec une épaisseur moyenne égale à 15m ; d’après la géologie, il se pourrait que cette couche représente une formation migmatitique altérée.

- enfin, une troisième formation résistante (couleur variant de marron au violet) de résistivité comprise entre 1094m et 6300m qui apparait en surface allant de x =

115m jusqu’à l’extrémité du profil. Il se pourrait que cette couche indique une formation de migmatite.

La coupe de chargeabilité montre des valeurs comprises entre 4,7mV/V et 10mV/V dans la zone de localisation de l’aquifère indiquée par la coupe de résistivité, ceci indiquerait que la formation géologique correspondant à l’aquifère a une grande porosité et nous sommes en présence d’un bon aquifère.

Panneau 2 :

Figure 21 : Coupes géoélectriques de résistivité et de chargeabilité (TV), obtenues à partir du panneau 2

La coupe géoélectrique de résistivités montre trois formations :

- une formation fortement résistante (couleur variant de marron au violet) de résistivité comprise entre 3951m et 12650m, allant de l’abscisse x = 33m à x = 49m, et de x = 58m à x = 77m. Cette couche a une épaisseur moyenne de 5,35m et réapparait en profondeur à environ 5m par rapport à la surface du sol entre les abscisses x = 75m et x = 86m, puis entre x = 89m et x = 99m, et enfin entre x = 115m et x = 133m. Cette formation pourrait représenter une formation de migmatite.

- ensuite, une formation moyennement résistante (couleur variant de vert fluo au jaune) de résistivité comprise entre 1666m et 3951m avec une épaisseur moyenne égale à 11m. Cette formation apparait en surface à partir du début du profil jusqu’à l’abscisse x = 34m, puis entre x = 49m et x = 58m, et ensuite entre x = 74m et x = 136m, et enfin entre x = 171m jusqu’à l’extrémité du profil. La même couche réapparait en

profondeur à environ 27,5m de la surface du sol entre les abscisses x = 63m et x = 91m avec une épaisseur moyenne de 34m ; il se pourrait que cette couche représente une formation de migmatite altérée.

- une formation conductrice (couleur variant de bleu-vert au bleu marine) de résistivité comprise entre 456m et 1666m apparaissant en surface entre les abscisses x = 132m et x = 173m. Cette formation réapparait ensuite à environ 9m de profondeur par rapport à la surface du sol et à partir de l’abscisse x = 40m jusqu’à l’extrémité du profil (reliée à celle qui apparait en surface). Cette couche a une épaisseur moyenne de 20m et pourrait représenter une nappe aquifère.

La coupe de chargeabilité montre des valeurs comprises entre 2,09mV/V et 9,16mV/V dans la zone de localisation de l’aquifère indiquée par la coupe de résistivité, ceci indiquerait que la formation géologique correspondant à l’aquifère a une grande porosité et nous sommes en présence d’un bon aquifère.

Panneau 3 :

Figure 22 : Coupes géoélectriques de résistivité et de chargeabilité (TV), obtenues à partir du panneau 3

La coupe géoélectrique de résistivités montre trois formations :

- une formation superficielle résistante (couleur variant de marron au violet) de résistivité comprise entre 3298m et 8551m, allant du début du profil jusqu’à l’abscisse x = 47m, puis entre x = 83m à x = 94,5m, et enfin entre x = 108,5m et x = 116m. Cette couche réapparait ensuite en profondeur vers 3,5m de la surface du sol entre les abscisses x = 56m et x = 70m, et a une épaisseur moyenne de 13m. Cette formation pourrait représenter une formation de roche très dure qui peut correspondre à une formation de migmatite d’après la géologie du site.

- ensuite, une formation superficielle moyennement résistante (couleur variant de vert fluo au jaune) de résistivité comprise entre 1645m et 3298m avec une épaisseur moyenne de 10m situant à l’abscisse x = 47m jusqu’à x = 83m, puis de x = 116m jusqu’à l’extrémité du profil ; il se pourrait que cette couche représente une formation altérée de migmatite.

- une formation conductrice (couleur variant de bleu-vert au bleu marine) de résistivité comprise entre 580m et 1645m qui apparait en surface entre les abscisses x = 44m et x = 144m et puis entre x =168,5m jusqu’à l’extrémité du profil. Cette formation a une épaisseur moyenne de 13m et pourrait correspondre à une nappe aquifère.

La coupe de chargeabilité montre des valeurs comprises entre 2,26mV/V et 5,58mV/V dans la zone de localisation de l’aquifère indiquée par la coupe de résistivité, ceci indiquerait que la formation géologique correspondant à l’aquifère a une grande porosité et nous sommes en présence d’un bon aquifère.

Panneau 4 :

Figure 23 : Coupes géoélectriques de résistivité et de chargeabilité (TV), obtenues à partir du panneau 4

La coupe géoélectrique de résistivités montre trois formations :

- une formation conductrice (couleur variant de bleu-vert au bleu marine) de résistivité comprise entre 237m et 1255m qui apparait en surface entre les abscisses x = 48m et x = 55m et puis entre x =145m et x = 159m. Cette même formation réapparait ensuite en profondeur à environ 7m au-dessous de la surface du sol avec une épaisseur moyenne de 7m et pourrait correspondre à une nappe aquifère.

- ensuite, une formation superficielle moyennement résistante (couleur variant de vert fluo au jaune) de résistivité comprise entre 1255m et 3058m, située entre le début du profil jusqu’à x = 20m, puis entre les abscisses x = 35m et x = 48m, ensuite entre x = 55m et x = 145m et enfin entre x = 159 jusqu’à l’extrémité du profil ; il se pourrait que cette couche représente une couche altérée de migmatite.

- une formation résistante (couleur variant de marron au violet) de résistivité comprise entre 3058m et 10127m, qui apparait entre les abscisses x = 20m et x = 35m, puis elle se réapparait en profondeur entre x = 49m à x = 115,5m avec une épaisseur moyenne de 20m. Cette formation pourrait représenter une formation de migmatite selon la géologie du site d’étude.

La coupe de chargeabilité montre des valeurs comprises entre 3mV/V et 8mV/V dans la zone de localisation de l’aquifère indiquée par la coupe de résistivité, ceci indiquerait que la formation géologique correspondant à l’aquifère a une grande porosité et nous sommes en présence d’un bon aquifère.

Panneau 5 :

Figure 24 : Coupe géoélectrique de résistivité (TV), obtenue à partir du panneau 5

Cette coupe géoélectrique de résistivités montre deux formations :

- une formation moyennement résistante (couleur variant de vert fluo au jaune) de résistivité comprise entre 551m et 1114m apparaissant entre le début de profil jusqu’à x = 56m avec une épaisseur moyenne de 15m, et entre les abscisses x = 130m et x = 180,5m d’une épaisseur moyenne égale à 10m. Cette couche s’étend en profondeur jusqu’à l’abscisse x = 85m; il se pourrait que cette couche représente couche de sol humide.

- une formation résistante (couleur variant de marron au violet) de résistivité comprise entre 1114m et 6861m, qui apparait entre les abscisses x = 56m et x = 130m, puis entre x = 180,5m jusqu’à l’extrémité du profil. Cette couche a une grande épaisseur en s’étalant presque sur toute la largeur du profil, c’est-à-dire d’environ 35 m de moyenne. Cette formation pourrait représenter une formation dure, de migmatite selon la géologie.

La coupe de chargeabilité n’a pas été considérée car celle de la résistivité montre l’absence d’aquifère.

Panneau 6 :

Figure 25 : Coupe géoélectrique de résistivité (TV), obtenue à partir du panneau 6

La coupe géoélectrique de résistivités montre trois formations :

- ensuite, une formation superficielle moyennement résistante (couleur variant de vert fluo au jaune) de résistivité comprise entre 1208m et 2821m, située entre le début du profil jusqu’à x = 17,5m, puis entre les abscisses x = 33m et x = 48m, et ensuite entre x =59mjusqu’à l’extrémité du profil ; il se pourrait que cette couche représente une couche altérée de migmatite.

- une formation conductrice (couleur variant de bleu-vert au bleu marine) de résistivité comprise entre 339m et 1208m qui apparait en surface entre les abscisses x = 45m et x = 61m. La même couche réapparait en profondeur entre le début du profil et l’abscisse x = 30m à environ 5m de la surface du sol, aussi entre x = 118,5m et x = 146m à environ 30m de profondeur, et enfin entre x = 183m et l’extrémité du profil vers 10m de profondeur par rapport à la surface du sol. Cette formation pourrait correspondre à une nappe aquifère.

- une formation résistante (couleur variant de marron au violet) de résistivité comprise entre 2821m et 8350m, qui apparait en surface entre les abscisses x = 17,5m et x = 33m, puis en profondeur entre x = 42m et x = 117,5m. Cette formation pourrait représenter une formation de migmatite selon la géologie du terrain prospecté.

Pour le cas du site d’étude de Talata Volonondry, l’étude géophysique a permis de déterminer l’emplacement de la nappe aquifère existante. Pour le site, on y a pu localiser deux points d’implantation d’aquifère potentiel, et en général, le type d’aquifère déterminé y est bloqué entre deux formations résistantes constituant le toit et le substratum de la nappe, donc il s’agit ici d’une nappe captive.

CONCLUSION

L’eau, source de vie, est omniprésente dans notre monde en différentes formes. Malgré cette omniprésence, elle est parfois difficile à trouver, surtout quand elle est emprisonnée et est en même temps située dans un lieu caché, comme dans le sous-sol. Notre étude sur l’amélioration de l’accès en eau potable de l’Akany Tanjombato, en mobilisant une ressource en eau souterraine nous a permis de constater que les travaux sur l’adduction en eau potable ne sont pas faciles.

Dans le site de Sabotsy Namehana, deux études y sont effectuées pour parvenir à l’adduction en eau potable du site. Une étude géophysique, en procédant la technique de panneau électrique a permis de déterminer l’emplacement et l’extension latérale de l’aquifère. La prospection géophysique nous a mené à localiser un point d’implantation d’un ouvrage de captage de la nappe aquifère. Cette étude a été suivie d’une étude hydrochimique des eaux situées aux alentours du site d’étude, et c’est à partir des paramètres mesurés lors des analyses physico-chimique et bactériologique des échantillons d’eau prélevés qu’on a pu déterminer la qualité probable de la nappe souterraine. Cette dernière est qualifiée de bonne qualité, ce qui implique la nécessité d’un traitement non-complexe. Pour ce, un traitement simple par filtration sur lits de sable suivi d’une désinfection sera convenable. Ensuite, un puits, un réservoir d’eau brute et un réservoir muni d’un système de traitement d’eau y ont été implantés pour capter, stocker et traiter l’eau de l’aquifère afin d’obtenir de l’eau potable convenable à la norme de potabilité Malagasy.

Pour le site de Talata Volonondry, seule une étude géophysique y a été effectuée dans le but de déterminer l’emplacement d’un aquifère disponible. La technique de sondage électrique a donné la profondeur de la ressource potentielle qui a été ensuite confirmée par le panneau électrique. Dans ce deuxième site, la prospection géophysique a permis de localiser un point idéal d’implantation d’un puits en vue de capter l’eau de la nappe aquifère existante.

En bref, il est à constater en premier lieu que la démarche de notre étude est un processus d’étude pouvant être dupliqué à toute adduction en eau potable en mobilisant une ressource en eau souterraine. Puis, pour des travaux d’adduction en eau, ça vaut le coût de s’investir en étude géophysique afin d’éviter les gaspillages de temps et d’argents sur l’exploration de la ressource en eau souterraine.

Il est à recommander de bien protéger chaque bassin versant contre tout agent polluant et destructif pour assurer un environnement sain et durable. Couvrir le bassin par des végétaux est un des moyens de le protéger car la couverture végétale joue un

rôle primordial dans le déroulement du cycle de l’eau et aussi sur la protection du sol contre l’érosion. Mais bien que les végétaux protègent les bassins versants, puisqu’il y a une corrélation entre la couverture végétale et la qualité de l’eau souterraine, il faut bien choisir le type de végétation à planter afin d’éviter les risques de contamination de l’eau. D’une part, il y a des végétaux qui peuvent améliorer la qualité de l’eau, et d’autre part, il y en a ceux qui peuvent la nuire. Enfin, l’utilisation directe des eaux brutes est à déconseiller, surtout pour la consommation même si elles ont l’air propre, car toute eau limpide n’est pas potables. Car en prenant l’exemple de notre cas d’étude, les résultats d’analyses des trois différents échantillons d’eaux brutes ont montré qu’aucune de ces eaux brutes n’est potable, mais par contre, elles sont toutes traitables.

Pour terminer, ce stage m’a permis de consolider les connaissances que j’ai acquises lors des deux années de formation surtout dans le domaine pratique. De plus ça m’a aussi permis de me familiariser avec le monde du travail et d’avoir des relations humaines dans le domaine professionnel.

REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE

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WEBOGRAPHIE

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- http://www.cieau.com, 2003. Mai 2014.

TABLE DE MATIERES

REMERCIEMENTS ...... i SOMMAIRE ...... ii LISTE DES ABREVIATIONS ...... iv LISTE DES FIGURES ...... v LISTE DES PHOTOS ...... vii LISTE DES TABLEAUX ...... viii INTRODUCTION ...... 1 Première Partie - ZONES d’ETUDE ...... 0 Chapitre I.1 - Contextes géographique, administratif et socio-économique ...... 3 I.1.1 - Contextes géographique et administratif...... 3 I.1.1.1 - Site de Sabotsy Namehana ...... 3 I.1.1.2 - Site de Talata Volonondry ...... 4 I.1.2 - Contexte socio-économique ...... 6 I.1.2.1 - Site de Sabotsy Namehana ...... 6 I.1.2.2 - Site de Talata Volonondry ...... 6 Chapitre I.2 - Contextes climatique, géologique et hydrographique ...... 7 I.2.1 - Contexte climatique ...... 7 I.2.1.1 - Climat ...... 7 I.2.1.2 - Pluviométrie ...... 7 I.2.1.3 - Evapotranspiration ...... 7 I.2.2 - Contexte géologique ...... 8 I.2.2.1 - Site de Sabotsy Namehana ...... 8 I.2.2.2 - Site de Talata Volonondry ...... 9 I.2.3 - Réseau hydrographique ...... 10 I.2.3.1 - Site de Sabotsy Namehana ...... 10 I.2.3.2 - Site de Talata Volonondry ...... 11 I.2.4 - Alimentation en eau potable des zones d’étude ...... 11 Deuxième Partie - METHODES et MATERIELS ...... 0 Chapitre II.1 - Rappels ...... 13 II.1.1 - Généralités sur l’aquifère ...... 13

II.1.1.1 - Aquifère à nappe libre ...... 13 II.1.1.2 - Aquifère à nappe captive ...... 14 II.1.1.3 - Aquifère à nappe semi-captive ...... 14 II.1.2 - Résistivité et chargeabilité ...... 14 Chapitre II.2 - Etude d’évaluation des eaux ...... 16 II.2.1 - Etude des eaux souterraines ...... 16 II.2.1.1 - Reconnaissance technique ...... 16 II.2.1.2 - Etude géophysique ...... 18 II.2.1.3 - Mode de traitement des données de campagne géophysique ...... 23 II.2.2 - Etude hydrochimique des ressources et points d’eau existants ...... 24 II.2.2.1 - Méthode d’analyse d’eau ...... 24 II.2.2.2 - Classification des eaux brutes ...... 27 Chapitre II.3 - Système de captage de la ressource en eau et alimentation en eau potable par pompage ...... 33 II.3.1 - Réalisation du puits ...... 33 II.3.1.1 - Creusage du puits ...... 33 II.3.1.2 - Cuvelage du puits ...... 34 II.3.1.3 - Curage du puits ...... 34 II.3.1.4 - Aménagement à la surface ...... 35 II.3.1.5 - Moyen d’exhaure ...... 35 II.3.2 - Système d’alimentation en eau potable mis en place ...... 36 II.3.2.1 - Ouvrage de captage ...... 36 II.3.2.2 - Conduite de refoulement-distribution ...... 37 II.3.2.3 - Réservoirs d’eaux...... 37 II.3.3 - Système de traitement d’eau ...... 38 Troisième Partie - RESULTATS et INTERPRETATION ...... 0 Chapitre III.1 - Résultats et interprétation : site de Sabotsy Namehana ...... 41 III.1.1 - Résultats et interprétation de la prospection géophysique ...... 41 III.1.2 - Résultats et interprétation de l’étude hydrochimique ...... 45 III.1.3 - Système d’adduction en eau potable du site...... 49 Chapitre III.2 - Résultats et interprétation : site de Talata Volonondry ...... 51 III.2.1 - Sondage électrique ...... 51 III.2.2 - Panneau électrique ...... 52

CONCLUSION ...... 61 REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE ...... 63 WEBOGRAPHIE ...... 65 TABLE DE MATIERES ...... 66 ANNEXES ......

ANNEXES

Annexe 1 - Données de sondage électrique

Les données de sondage électrique présentées ici résultent du modèle de feuillet de sondage suivant :

Méthode : Schlumberger Prospection : Géophysique Date : 27/03/14 Village : Avaratsena – Talata Volonondry Localisation : Altitude : 1427m / Latitude : 18 74.502°S / Longitude : 47 65.095°E

AB/2 (m) MN/2 (m) K R (m) 1 0,25 5,9 3998 1,5 0,25 13,7 384 2 0,25 24,7 830 3 0,25 56,2 3134 4 0,25 100,1 3885 4 1 23,6 335 6 0,25 225,8 4808 6 1 55,0 939 8 1 99,0 6519 10 1 155,5 5647 12 1 224,6 4449 12 4 50,3 3128 15 1 351,9 3020 15 4 82,1 3199 20 4 150,8 3159 30 4 347,1 2860 40 4 622,0 2062 40 15 144,0 2270 60 4 1407,4 1862 60 15 353,4 1951 80 15 646,6 2295 100 15 1023,6 2436 120 15 1484,4 2424 150 15 2332,6 2161 150 50 628,3 1177 200 50 1178,1 850

Annexe 2 - Généralité sur le logiciel RES2DINV

Le programme de RES2DINV utilise la technique d'inversion de méthode des moindres carrés pour produire un 2D modèle de la sous-surface à partir des données apparentes de résistivité. Son fonctionnement est automatique, l'utilisateur n'a pas à fournir de modèle de départ et l'inversion d'une pseudosection simple ne nécessite que quelques minutes sur un ordinateur. Des corrections topographiques peuvent également être effectuées par ce programme.

Le logiciel de RES2DINV est conçu pour interpoler et interpréter des données de champ de la prospection géophysique électrique (2D sondage) de la résistivité électrique (conductivité) et de la polarisation induite. L'inversion de la résistivité et des données d'IP est conduite par la méthode du moindre carré impliquant des méthodes d’élément finis et de différence finie. Le logiciel peut manipuler des données de n'importe quelle configuration d'électrode, y compris Wenner, de dipôle-dipôle, de pôle-dipôle intégré, de pôle-pôle, de Wenner Schlumberger, de pôle-dipôle équatorial et de configuration non conventionnelle.

Trois variations différentes de la méthode des moindres carrées sont fournies :

- une méthode quasi-newtonienne très rapide - une méthode plus lente mais plus précise de Gauss Newton - une technique hybride modérément rapide qui incorpore les avantages des méthodes quasi-newtoniennes et de Gauss Newton.

Le filtre lissant peut être ajusté pour souligner des variations de résistivité des directions verticales ou horizontales. Deux variations différentes de la méthode des moindres carrés sont fournies pour réduire la différence entre les valeurs apparentes calculées et mesurées de résistivité. L'information de résistivité du forage et d'autres sources peut également être inclue pour contraindre le processus d'inversion.

Des exemples de résultats obtenus à partir d'une étude électrique de formation image dans notre site d’étude sont montrés dans le contenu de ce livre de mémoire.

La limitation principale dans l'exactitude des modèles produits par les programmes d'inversion 2D est réalisée probablement en raison des structures 3D. Une résistivité 3D élogieuse libre et un programme modélisant en amont l'IP, RES3DMOD, est fournie de sorte que l'utilisateur puisse évaluer les effets des structures 3D sur les mesures de résistivités apparentes.

Annexe 3 - Extrait du Code de l’Eau citée dans cette étude

(Texte paru dans le JO du 27 Janvier 1999 - Loi N° 98 – 029 portant Code de l’Eau)

L’Assemblée Nationale a adopté en sa séance du 19 Décembre, le PRESIDENT DE LA REPUBLIQUE, - vu la Constitution, - vu la décision de la Haute Cour Constitutionnelle n° 04 – HCC/D3 du 13 Janvier 1999, promulgue la loi dont teneur suit :

ARTICLE 38 : Toute eau livrée à la consommation humaine doit être potable.

Une eau potable est définie comme une eau destinée à la consommation humaine qui, par traitement ou naturellement, répond à des normes organoleptiques, physico-chimiques, bactériologiques et biologiques fixées par décret.

Promulguée, le 20 Janvier 1999.

Annexes 4 - Organigramme de l’Entreprise SANDANDRANO

L’Entreprise SANDANDRANO, créée en 1998, est une entreprise unipersonnelle à responsabilité limitée. Depuis sa création, elle est la première entreprise malagasy qui se lance dans le partenariat privé public pour la gestion et l’exploitation d’un système d’alimentation en eau potable dans les petits centres semi-urbains.

La SANDANDRANO ayant comme devise « Maîtriser l’eau pour notre avenir » a pour but de fournir de l’eau de qualité et en quantité suffisante pour satisfaire les besoins de la population. Pour ce, elle valorise l’eau depuis la ressource jusqu’à la distribution d’eau potable et l’élimination des eaux usées. Ses activités principales sont l’alimentation en eau potable et assainissement urbain (mis en place des bornes fontaines, des lavoirs maîtrisable volumétriques, des réservoirs à moindre coût, de simple station de traitement d’eau).

Un lavoir à système de Pompe manuelle débitant de l’eau quantification maîtrisable de la chlorée, propriété industrielle de la

SANDANDRANO SANDANDRANO

Pour ces travaux, elle est structurée par une équipe multidisciplinaire et œuvre dans la conception et la réalisation des projets hydrauliques intégrés avec clés en main avec ses trois départements que montre l’organigramme suivant :

- Département Etudes - Département Travaux - Département Exploitation

SANDANDRANO

DIRECTION

DIRECTION GENERALE

Ingénieur Hydraulicien

DIRECTION TECHNIQUE

Ingénieur Hydraulicien FINANCE Juriste Economiste

SECRETARIAT

DEPARTEMENT DEPARTEMENT DEPARTEMENT

SANDANDRANO ETUDES SANDANDRANO SANDANDRANO

(GR Conseils) TRAVAUX EXPLOITATION

CHEF DE MISSION INGENIEURS DE SUPERVISEURS TRAVAUX Ingénieur Hydraulicien Ingénieurs Ingénieurs en génie Hydraulicien DIRECTEUR DE PROJET civil CONTROLEURS Ingénieur Hydraulicien CONDUCTEUR DE Techniciens ou RESPONSABLE SUIVI TRAVAUX Equivalent EVALUATION Ingénieur Travaux – PLOMBIERS Ingénieur Hydraulicien Techniciens Supérieurs Ouvriers spécialisés ASSISTANTS DE PROJET CHEF DE CHANTIER FONTAINIERS Ingénieurs d’Etudes ou Techniciens supérieurs Economistes ou Alphabétisés PLOMBIER Techniciens Supérieurs

Ouvrier spécialisé DESSINATEURS PROJETEUR EQUIPES TRAVAUX Techniciens supérieurs

Titre : « Alimentation en eau potable par captage et pompage d’une ressource en eau souterraine : cas de l’Akany Tanjombato – Sabotsy Namehana, et prospection géophysique pour la localisation de la nappe aquifère à Talata Volonondry »

RESUME

L’Akany Tanjombato subit un grand problème sur l’approvisionnement en eau malgré l’existence du réseau de distribution de la JIRAMA. Un travail d’adduction en eau potable en mobilisant une ressource en eau souterraine y a été effectué afin d’améliorer l’accès en eau potable. Pour ce, une étude géophysique a permis de découvrir l’emplacement de la nappe souterraine à mobiliser. Ensuite, une étude hydrochimique des différents types d’eau situés aux alentours du site a été effectuée pour déterminer la qualité probable de l’eau de la nappe afin de fixer le traitement adéquat. D’après les résultats des analyses, les eaux brutes analysées ont été qualifiées de bonne qualité, c’est-à-dire, ce sont des eaux traitables et sont idéales pour être eaux potables. Un ouvrage de captage (ou puits) a été implanté sur le point idéal déterminé par l’étude géophysique pour capter l’eau de la nappe. Les méthodes et techniques utilisées lors des différentes études ont été bien appropriées à ce projet d’adduction en eau potable. Mots clés : AEP, nappe souterraine, géophysique, analyses.

ABSTRACT

The Akany Tanjombato undergoes a major problem on the water supply despite the existence of the distribution JIRAMA’s network. A work on a drinking water supply by mobilizing a groundwater resource was made there to improve the access to drinking water. For this, a geophysical survey revealed the location of the sheet underground to mobilize. Then a study about water chemistry of different types of water located around the site was carried out to determine the likely water quality of the water to fix the adequate treatment. Based on the results of analyzes, raw water analyzed were classified as good, that is to say, they are treatable water and are ideal to be drinking water. A catchment (or well) was established on the ideal location determined by geophysics for collecting water. Methods and techniques used in different studies were well suited to this drinking water supply project. Key words : ASP, groundwater, geophysics, analyzes.

Encadreur : Impétrante : - Pr RATSIMBAZAFY Jean Bruno - Mlle ANDRIAMIHAJAMANANA Iharantsoa E - 033 11 580 19 - 033 74 584 58 - [email protected] - [email protected]