UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ------ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO ------DEPARTEMENT MINES ∼∼∼ O O O ∼∼∼ Formation Doctorale en Génie Minéral
Mémoire de fin d’études pour l’obtention du DIPLOME D’ETUDES APPROFONDIES Option : Génie Minéral
COMPREHENSION DE LA STRUCTURE ET DU FONCTIONNEMENT DU SYSTEME AQUIFERE D’UNE MASSE INSULAIRE : CAS DE LA GRANDE COMORE
présenté par NADIAT Athoumani
Soutenu le 29 Novembre 2011, devant le jury composé de
Présidente : Dr ARISOA Rivah Kathy, Chef de Département Mines Rapporteur : Dr RALAIMARO Joseph, Enseignant Chercheur, Département Mines Examinateurs : Pr RANDRIANJA Roger, Enseignant Chercheur, Département Mines Dr RAZAFINDRAKOTO Boni G, Enseignant Chercheur, Département Mines Promotion 2008-2009
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ------ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO ------DEPARTEMENT MINES ∼∼∼ O O O ∼∼∼ Formation Doctorale en Génie Minéral Mémoire de fin d’études pour l’obtention du DIPLOME D’ETUDES APPROFONDIES Option : Génie Minéral
COMPREHENSION DE LA STRUCTURE ET DU FONCTIONNEMENT DU SYSTEME AQUIFERE D’UNE MASSE INSULAIRE : CAS DE LA GRANDE COMORE
présenté par NADIAT Athoumani
Soutenu le 29 Novembre 2011, devant le jury composé de
Présidente : Dr ARISOA Rivah Kathy, Chef de Département Mines Rapporteur : Dr RALAIMARO Joseph, Enseignant Chercheur, Département Mines Examinateurs : Pr RANDRIANJA Roger, Enseignant Chercheur, Département Mines Dr RAZAFINDRAKOTO Boni G, Enseignant Chercheur, Département Mines
Promotion 2008-2009
Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011
SOMMAIRE
REMERCIEMENTS LISTE DES ABREVIATIONS LISTE DES FIGURES LISTE DES TABLEAUX INTRODUCTION Première partie : PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
I-1- SITUATION GEOGRAPHIQUE I-2- CONTEXTE GEOMORPHOLOGIQUE I-3- CONTEXTE CLIMATIQUE I-4- CONTEXTE GEOLOGIQUE I-5- CONTEXTE HYDROLOGIQUE I-6- CONTEXTE SOCIO-ECONOMIQUE ET INFRASTRUCTURES Deuxième partie : APPROCHES METHODOLOGIQUES
II-1- DIFFERENTES APPROCHES UTILISABLES EN HYDROGEOLOGIE II-2- APPROCHES METHODOLOGIQUE DE CETTE ETUDE Troisième partie : INFORMATIONS ET RESULTATS OBTENUS
III-1- DONNEES ET INFORMATIONS HYDRO CLIMATIQUES III-2- LITHOLOGIE ET STRUCTURE GEOLOGIQUE III-3- PHYSICO-CHIMIE DES EAUX III-4- PARAMETRES HYDROGEOLOGIQUES Quatrième partie : INTERPRETATIONS DES RESULTATS ET INFORMATIONS
IV-1- PRESENTATION DES INTERPRETATIONS IV-2- CAS DE L’ATOLL TIKEHAU EN POLYNESIE FRANCAISE IV-3- CAS DES ILES IRANJA AU NORD-OUEST DE MADAGASCAR IV-4- CAS DE LA GRANDE COMORE IV-5- ETUDES COMPARATIVES ET SYNTHESE CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS ANNEXES REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES TABLE DES MATIERES
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REMERCIEMENTS
C’est avec plaisir que nous tenons à remercier Monsieur ANDRIANARY Philippe, Professeur titulaire et Directeur de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo (ESPA) de nous avoir bien accepté à poursuivre ces deux années d’études et autorisé à soutenir ce mémoire au sein de cette Ecole Supérieure. Nous adressons aussi nos vifs remerciements à : • Madame ARISOA Riva Kathy, Chef de Département Mines à l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo (ESPA), pour les meilleures conditions qu’elle nous a offertes au cours de notre formation au sein de son département et l’honneur qu’elle nous fait de présider le Jury de ce mémoire ; • Monsieur RASOLOMANANA Eddy, Professeur, Responsable scientifique de la formation doctorale en Génie Minéral à l’ESPA, qui de son étroite collaboration avec tous nos Enseignants, a mené à bien notre formation ; • Monsieur RALAIMARO Joseph, Maître de conférences, Enseignant Chercheur à l’ESPA, Hydrogéologue, qui a consacré ses temps précieux pour nous encadrer et qui nous a donné tant de conseils pour la réalisation de ce mémoire ; • Monsieur RANDRIANJA Roger, Professeur, Enseignant Chercheur, Département Mines, qui nous a fait l’honneur d’être examinateur de ce mémoire ; • Monsieur RAZAFINDRAKOTO Boni Gautier, Maître de conférences, Enseignant Chercheur à l’ESPA, qui nous a fait l’honneur d’être examinateur de ce mémoire.
Nous adressons nos profondes gratitudes : • à tous les personnels du Département Adduction d’Eau de Ma’Mwé qui nous ont fourni des documents afin de rendre ce travail plus précieux ; • aux Responsables des Institutions et Services détenteurs des données en particulier le Directeur de l’observatoire volcanique du Karthala, Messieurs IBRAHIM Ahmed Kassim et BOINALI M. et les personnels du Service météorologique ; • à notre oncle CHEHA Mmadi qui, malgré ses responsabilités diverses, a accepté de nous soutenir moralement et financièrement pendant la réalisation de ce mémoire ; • à notre famille et nos amis pour leurs inestimables soutiens sans nous décourager jusqu’à ce chapitre de notre vie.
A ce titre, nous tenons à exprimer nos sincères reconnaissances aux différentes personnes ayant pris part directement ou indirectement à la réalisation de ce travail.
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LISTE DES ABREVIATIONS
BAD : Banque Africaine de Développement BRGM : Bureau de Recherche Géologique et Minière CE : Conductivité Electrique. CNRE : Centre National de Recherches sur l’Environnement COI : Commission de l’Océan Indien DG : Direction Générale 2D : Deux Dimensions 3D : Trois Dimensions DNEF : Direction Nationale de l’Environnement et de Forêt EIE : Etude d’Impact Environnemental FADC : Fonds d’Appui au Développement Communautaire FED : Fonds Européens de Développement IGN : Institut Géographique National HSF : Hydraulique Sans Frontières KFAED : Fonds Koweitiens pour le Développement Economique Arabe Ma’Mwe : Maji na Mwéjé (l’électricité et l’eau) MEN : Ministère de l’Education Nationale NE/ NO : Direction Nord-Est/ Nord-Ouest NNE/ NNO : Direction Nord-Nord-Est/ Nord-Nord-Ouest OMS : Organisation Mondiale de la Santé ONU : Organisation des Nations Unies PIB : Produit Intérieur Bruit PMA : Pays Moins Avancés PNB : Produit National Bruit PNUD : Programme des Nations Unies pour le Développement PS : Polarisation Spontanée RGPH : Rapport Général sur la Population et l’Habitat SCP : Société du Canal de Province SGDM : Société Géosciences pour le Développement de Madagascar SIG : Système d’Information Géographique SE/ SO : Direction Sud-Est/ Sud-Ouest SSE/SSO : Direction Sud-Sud-Est/ Sud-Sud-Ouest TEM : Transient Electromagnetic UNICEF : United Nations International Children Emergency Fund USD : Dollars Américains
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LISTE DES FIGURES
Figure 1 : Carte de localisation de la Grande Comore Figure 2 : Divisions administratives de la Grande Comore Figure 3 : Carte topographique Figure 4 : Profils topographiques Figure 5 : Variation de la pluviométrie à Moroni Figure 6 : Variation de la pluviométrie à Mitsamiouli Figure 7 : Variation de la pluviométrie à Foumbouni Figure 8 : Variation de la pluviométrie à Hambou Figure 9 : Variation de la température dans l’île Figure 10 : Carte géologique de la Grande Comore Figure 11 : Carte des formations volcanologiques de la Grande Comore Figure 12 : Situation des Comores par rapport aux différentes zones de fracture Figure 13 : Carte des points d’eaux inventoriés Figure 14 : Carte des points d’eau par rapport aux formations volcaniques Figure 15 : Menu de l’affichage de la carte Figure 16 : Log de quelques forages et puits Figure 17 : Données acquises par des modèles géoélectriques 2D Figure 18 : Données acquises par des modèles géoélectromagnétiques (TEM) Figure 19 : Synthèse des résultats des forages et des modèles géoélectriques Figure 20 : Coupe géologique synthétique de la Grande Comore Figure 21 : Conductivité électrique des eaux et distance eau de mer Figure 22 : Conductivité électrique des eaux et profondeur des systèmes de captages Figure 23 : Carte de la conductivité électrique des eaux Figure 24 : Réservoir d’un impluvium protégé Figure 25 : Evolution du niveau statique par rapport au niveau de la marré Figure 26 : Carte de niveau de l’eau dans les points d’eau Figure 27 : Carte de niveau dynamique après pompage Figure 28 : Classification des eaux suivant le diagramme de Piper Figure 29 : Classification des eaux suivant le diagramme de Scholler Figure 30 : Carte de localisation de l’Atoll Figure 31 : Fonctionnement hydrogéologique d’un Atoll à terrain meuble Figure 32 : Carte de localisation des îles Iranja Figure 33 : Fonctionnement hydrogéologique à Iranja kely Figure 34 : Fonctionnement hydrogéologique à la Grande Comore
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LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 : Répartition de la population en milieux urbain et rural Tableau 2 : Démographie générale à la Grande Comore Tableau 3 : Taux brut de scolarisation dans les écoles maternelles privées (1999 à 2003) Tableau 4 : Besoins en eau de la population Tableau 5 : Besoins en eau de la population par Canton Tableau 6 : Besoins en points d’eau ou BF Tableau 7 : Valeurs des termes du bilan hydrique de l’île Tableau 8 : Résultats d’analyses physico-chimiques de l’échantillon d’eau du puits d’Ouroveni Tableau 9 : Résultats d’analyses physico-chimiques de l’échantillon d’eau du réservoir d’impluvium Tableau 10 : Résultats d’analyses physico-chimiques des eaux du TP5 et de l’ONU 37 Tableau 11 : Résultats d’analyses physico-chimiques des eaux des puits d’Iranja kely Tableau 12 : Synthèse des caractéristiques des trois différents sites considérés
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INTRODUCTION
L’eau, un élément fondamental dans la constitution de la vie, joue un rôle très important dans le monde. Elle est nécessaire à l’entretien des activités humaines. Par conséquent, le secteur eau et assainissement reste encore l’une des préoccupations majeures de plusieurs pays surtout les pays en voie de développement.
Différents organismes (FED, 1975 - 1990 ; PNUD, 1980 - 1990 ; UNICEF, 1990 - 1992 ; KFAED, 1997 ; BAD, 2001; FADC, 2000) ont cherché à augmenter le taux de desserte en eau potable en Grande Comore. Des travaux en vue de l’alimentation en eau potable de l’île (Saïd et al, 2006 ; SCP, 2009 ; Ibrahim, 2009) ont été aussi réalisés. Mais actuellement, l’île souffre encore d’un grave problème d’alimentation en eau potable. Bien que 85% de la population du pays ait accès à un point d’eau aménagé, le taux d’accès à l’eau potable demeure extrêmement faible (5,8%). Outre l’insuffisance en quantité qui freine les activités de développement économique du pays, la qualité de l’eau utilisée surtout la non potabilité est aussi une problématique à différent niveau. Elle provoque des maladies dangereuses à la santé publique.
La Grande Comore n’a pas de réseaux de surface permanents. Les organismes, opérant dans l’adduction d’eau potable, se sont donc intéressés au captage des eaux de pluie et des eaux souterraines, ceci sans mettre l’accent sur la structure et le fonctionnement des réservoirs souterrains de l’ensemble de l’île. Ils ont rencontré des problèmes dans les travaux de captage, en trouvant des eaux saumâtres à salées et des ouvrages à sec.
Ce mémoire intitulé « Compréhension de la structure et du fonctionnement des aquifères d’une masse insulaire : cas de la Grande Comore » a pour objectif d’apporter une attention particulière sur la géométrie du système aquifère de cette île et son fonctionnement en vue de mieux comprendre l’origine de la potabilité ou non des eaux surtout en zone côtière où la plupart des agglomérations sont installées.
Il comporte quatre parties. La première partie concerne la présentation générale de la zone d’étude. La seconde repose sur les approches méthodologiques utilisées. La troisième se consacre aux informations et résultats obtenus. La quatrième et dernière partie axée sur l’interprétation et la synthèse sur la structure et le fonctionnement hydrogéologique de l’île.
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Première partie : PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
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La disponibilité en eau en quantité et de qualité dépend des contextes biologiques, physiques et de la gestion de ressources en eau existantes dans le site. Dans cette partie, nous parlons des différents contextes de la zone d’étude ou plus précisément, de la situation géographique, de la géomorphologie, de la litho-structure, et des aperçus globaux sur l’hydrologie et l’hydrogéologie de la Grande Comore. En matière de gestion, nous évoquer le contexte socio-économique afin de pouvoir évaluer les besoins en eau et en points d’eau potable de l’île.
I-1- SITUATION GEOGRAPHIQUE
La Grande Comore est une île de l’Océan Indien. Elle fait partie de l’Archipel des Comores, et se situe à l’entrée Nord du Canal de Mozambique entre 11°20’ et 11°4’ de latitude Sud, et 34°11’ et 45°39’ de longitude Est. Elle se trouve à 300 km du Continent Africain et à 400 km environ de la partie Nord du Madagascar. Elle est la plus grande (1025 km²) des quatre îles et la plus occidentale de l’Archipel, à 200 km au Nord-ouest de la Mayotte (Boinali, 1982) (figure 1). Elle est appelée aussi île Ngadzidja.
Figure 1 : Carte de localisation de la Grande Comore Sa Capitale, Moroni est située sur le versant ouest au pied du mont Karthala (figure 2). L’île est constituée par les Cantons ou Communes de Moroni, de Bambao, de Dimani, de Hamanvou, de Hambou, d’Itsandra, d’Oichili, de Hamahamet, de Mboinkou, de Mboudé, de Mitsamiouli, de Mbadjini-ouest et de Mbadjini-est (SCP, 2009).
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Source : Carte de IGN (modifiée) Figure 2 : Divisions administratives de la Grande Comore
I-2- CONTEXTE GEOMORPHOLOGIQUE
La Grande Comore est marquée par sa forme allongée orientée NS, sur une longueur de 60 km environ et une largeur comprise entre 15 et 22 km. L’érosion est accentuée par la présence des sols sensibles ou instables, le relief à versant pentu et le développement des défrichements.
Les côtes de la Grande Comore sont modelées par les phénomènes naturels d’érosion-transport- sédimentation et par des actions anthropiques. Dans la Commune de Mbadjini-est, des formes d’érosion
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Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011 de type glissement de terrain sont observées entre Foumbouni- Malé et Dimani sur le versant oriental du Karthala à cause de forte pente. L’érosion y est aussi matérialisée par des ravins dans les zones partiellement imperméables.
Des falaises abruptes apparaissent derrière la plaine côtière. La Grande Comore est constituée de trois principaux massifs (figure 3) :
• le massif de la Grille (au Nord) formé par nombreux petits cratères latéraux axés sur un système de fissures méridiennes culmine jusqu’à 1000 m. Le versant occidental est beaucoup plus pentu par rapport au versant oriental ;
Source : Patrick et al, 1993 (modifiée) Figure 3 : Carte topographique
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Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011 La figure ci-après représente les quatre profils topographiques définis dans la carte topographique.
Figure 4 : Profils topographiques • le massif du Karthala (au centre) constitué par un volcan actif dont les éruptions sont de types effusives ou explosives donnant naissance à un vaste dôme des coulées basaltiques et des laves culminant jusqu’à 2 400 m. Son diamètre est compris entre 20 à 25 km. Sa pente assez régulière varie du Nord au Sud entre 12 % et 30 %. La côte ouest présente fréquemment une faible bande de plaine littorale de 1 km de large environ. Par contre, la plaine côtière est très mince voir absente sur les côtes Sud et Est où des coulées ont atteint la mer. ; • le massif de Mbadjini (au Sud) plus ancien axé sur un réseau de fissures de direction SE- NO. Il est recouvert partiellement par des coulées récentes et des cônes parasites. Au
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Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011 dessous de ces formations subactuelles existe une petite zone de cendre volcanique plus ancienne.
Le massif du Karthala et le massif de la Grille sont séparés par le plateau de Diboini d’altitude moyenne de 550 à 600 m (Pavlosky et al, 1953).
Il y a aussi une petite plaine côtière assez régulière. Le milieu côtier de la Grande Comore est constitué par différents écosystèmes dont des récifs frangeants coralliens, des sables, des plages côtes rocheuses, des zones de mangroves de faible superficie et un lac salé. Il présente des îlots et platiers. Cette hétérogénéité est aussi caractérisée par divers aspects marais côtiers.
Les récifs coralliens sont plus développés à Chindini, Mbachilé et à Mitsamiouli.
Les côtes rocheuses présentent des falaises découpées et difficilement accessibles surtout sur la région côtière au Sud-ouest. Elles sont entrecoupées par des plages de sables blancs en certains points à Mitsamiouli et Itsandra (Abdoulhaliket al, 1998). Les plus élevées sont celles des deux cônes volcaniques dans la région d’Iconi. On y trouve des grottes et des cavernes.
I-3- CONTEXTE CLIMATIQUE
La Grande Comore est soumis à un climat tropical de type humide sous influence océanique ou de type tropical humide insulaire, marqué par une grande variabilité climatique. Les variations du climat dues à l’altitude sont plus importantes que les variations saisonnières. Ce climat est caractérisé par deux grandes saisons :
• une saison sèche et fraîche en hiver austral, de mai à octobre ; • une saison chaude et humide en été austral, de novembre à mars ou avril, caractérisé par des températures moyennes variant entre 24 et 27,8°C.
En général les vents de mousson de secteur Nord à Nord-Ouest appelés « Kashikazi » soufflent de façon variable mais faible avec plus de vigueur en janvier et février.
Des grandes variations locales du climat sont enregistrées en fonction du degré d’exposition aux vents dominants et de l’altitude (Union des Comores, 2000). Il existe aussi de nombreux microclimats liés à l’influence du volcan.
I-3-1- Pluviométrie
Le versant situé sous le vent est peu arrosé (1 398 mm à Foumbouni). L’altitude joue aussi un rôle importante tant dans la répartition des pluies que dans la distribution géographique des températures.
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Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011 La pluviométrie est importante sur la côte ouest (2 695 mm à Moroni). Elle augmente considérablement avec l’altitude (5 888 mm à Boboni). Mitsamiouli, l’extrême Nord-ouest de l’île ne reçoit que 1 884 mm par an. Il pleut d’avantage partout durant l’été austral. La saison sèche n’est vraiment cruciale que pour le versant sous le vent (cinq mois secs à Foumbouni et trois secs à Mitsamiouli). En général, la pluviométrie annuelle minimale est de 600 mm. Elle peut atteindre plus de 6 000 mm. Les côtes et les versants ouest ont une pluviométrie forte allant de 1 500 mm/an à 2 500 mm/an. La région côtière orientale est très sèche localement. Trois zones peuvent être distinguées:
• zone au Sud-ouest de Karthala ; La pluviométrie moyenne est de 3 000 mm ou plus en saison humide et 1 000 mm en saison sèche. A Nioumbadjou, la pluviométrie annuelle atteint 5 890 mm. • zone au Sud-est ; La pluviométrie moyenne est de 1 100 mm en saison humide et 250 mm en saison sèche. A Foumbouni, la pluviométrie annuelle est de l’ordre de 1 100 mm.
• zone sur la hauteur du massif de la Grille (Nord de l’île). La précipitation moyenne atteint 1 900 mm en saison humide et 700 mm en saison sèche (Abdoulhalik et al, 1998).
Les variations des précipitations des autres stations de l’île sont présentées par les figures 5, 6, 7 et 8 ci-après.
A Moroni, la pluviometrie mensuelle maximale est observée au mois de mai et la valeur plus faible au mois de septembre (figure 5). Il semble que la saison de pluie correspond aux mois de decembre à juillet. La saison sèche commence au mois d’août et se termine en novembre.
Figure 5 : Variation de la pluviométrie à Moroni
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A Mitsamiouli, une quantité de pluie très élevée est tombée au mois de janvier et elle est minimale au mois de juillet (figure 6). Les précipitations commencent à augmenter au mois d’août. Il y pleut toute l’année. La période plus sèche correspond aux mois de juin et juillet.
Figure 6 : Variation de la pluviométrie à Mitsamiouli
A Foumbouni, il pleut aussi presque toute l’année. La saison de pluie a lieu au mois de novembre jusqu’au mois d’avril. La valeur maximale est observée au mois de décembre (figure 7). La pluviométrie minimale est notée au mois de juillet. La saison sèche se passe donc de mai à octobre.
Figure 7 : Variation de la pluviométrie à Foumbouni
A Nioumbadjou, la pluviométrie est très importante (figure 8). Il pleut toute l’année. La valeur maximale est observée au mois de mai et la minimale aux mois de mars et août.
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Figure 8 : Variation de la pluviométrie à Hambou
Bref, il pleut presque toute l’année dans tout le territoire en Grande Comore. La pluviométrie y est plus ou moins importante. Elle peut assurer la réalimentation ou la recharge de la nappe souterraine de l’île.
I-3-2- Température
La température moyenne varie entre 23,2°C et 27°C. La température minimale est comprise entre 14°C et 15°C. D'une manière générale, il existe peu d'écarts de températures moyennes observées entre les mois les plus chauds et les mois les plus frais (de 3 à 4°C). La température diminue en fonction de l'altitude. Il est généralement admis que cette diminution est de l'ordre de 0,6°C par 100 m en moyenne.
Au sommet du Karthala (2 400 m), la température minimale est de 0°C et la température maximale peut atteindre 35°C.
Le long des côtes, la température moyenne mensuelle varie de 23°C à 28°C. Les hautes terres sont nettement plus fraiches que la côte (Hydroplan, 2003).
Figure 9 : Variation de la température sur l’île
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Cette figure montre que la température plus faible est enregistrée au mois de juin (23°C) et la plus élevée en novembre (28°C). Elle ne présente qu’une faible variation saisonnière.
Cette forte température peut favoriser l’évaporation qui peut modifier les conditions physico- chimiques des eaux superficielles.
I-4-CONTEXTE GEOLOGIQUE
L’île repose sur une croûte continentale granitique. On y trouve des petites zones d’alluvions, résultant d’écoulements superficiels sporadiques. Elles sont constituées par des matériaux fins dus à l’action des torrents. Dans certaines régions côtières (Hahaya, Chindini et Dimani), il existe des colluvions et des alluvions qui correspondent respectivement à des faibles transports et à des dépôts d’origine torrentielle constitués par des galets, des sables et d’argiles.
Des sables de plages occupent toute forme de la zone côtière comme à Mitsamiouli et à Itsandra.
Parmi les formations sédimentaires récentes, on distingue celles d’origine biogène (récifs coralliens) et celles d’origine terrigène (sables, galets marins, sables blanc de plages et de grès induré). Leurs seuls vestiges sont formés par des grès indurés ou « beach rocks ».
Les galets et les sables sont issus des phénomènes de transport et de dépôt des sédiments marins sur le littoral.
La Grande Comore est constituée surtout des formations volcaniques à différentes phases d’éruption. Presque la totalité de l’île est couverte par des formations issues de la phase supérieure (Quaternaire) (figure 10) constituées par des roches compactes finement vacuolaires de couleur grise noirâtre ou grise verdâtre. Ce sont surtout des basaltes andésitiques, des basaltes labradoriques, des basanitoides et des limburgites.
Les formations les plus caractéristiques sont les coulées à scories et à dalles ainsi que les cônes adventifs de projection. Ces formations sont rencontrées sur le massif de la Grille et le massif du Karthala. Le massif de Mbadjini date d'une phase plus ancienne (Miocène) (Ibrahim, 2009). Ces terrains sont plus ou moins altérés en sols ferralitiques et argileux.
Les laves de la phase inférieure donnent des formations porphyriques mélanocrates constituées généralement par des roches basaltiques à olivine de types Ankaramites et Ankaratrites. Ces roches sont couvertes par une altération ferrugineuse très développée (DP/UNICO, 1986).
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Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011
Source : Patrick et al, 1993 Figure 10 : Carte géologique de la Grande Comore Des matériaux des cônes de projection et des pouzzolanes régulièrement calibrés sont abondants surtout sur le versant ouest du massif de la Grille entre 650 et 800 m d’altitude et également le long de la route de Koimbani, dans la région du lac Hantsongoma et vers Ifoundihe Chamboini, dans le Mbadjini-ouest. Sur les cônes de projection et les pouzzolanes, il existe quelques croûtes argileuses assez minces.
Les formations scoriacées occupent un volume aussi considérable que les formations compactes dans le massif de la Grille. Elles sont liées à des laves très fluides.
Dans le massif de Mbadjini, des argiles rouges puissants de plusieurs mètres sont observées le long de nombreux ravins.
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Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011 En dehors des types basaltiques banaux, des roches porphyriques très mélanocrates à altérations avancées apparaissent. Le même entassement éminemment perméable des coulées accompagnées des scories et des projections est aussi présent en profondeur.
Source : Patrick et al, 1993 Figure 11 : Carte des formations volcaniques de la Grande Comore Les laves du massif du Karthala sont essentiellement formées des alcains-basaltes, de basaltes – alcains olivines, d’Océanites, d’Ankaramites et des basaltes feldspathiques.
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Les laves du massif de Grille ont donné des basanites et des basaltes néphélinitiques.
L’île est affectée par trois systèmes de fracturation de direction : NO-SE, NE-SO et N-S (figure 11). Des signes d’affaissement ou de subsidence sont observés de Foumbouni à Malé.
L’histoire tectonique des Comores peut être liée à celle de Madagascar, c’est-à-dire avec la dislocation du Continent de Gondwana qui s’est déroulée du Jurassique supérieur au Crétacé supérieur (Besairie, 1967 ; Kutina, 1972 ; Maillard et al, 1989) et la néotectonique actuelle. Les différentes phases d’évolution et la fracturation sont contrôlées par diverses zones de fractures dont la zone de fracture de Davie avec des fractures de direction NNO-SSE et la zone de fracture de Mozambique avec des fractures de direction NNE-SSO, qui semblent inclure directement l’Archipel de Comores (figure 12) formé de quatre îles dont la Maoré qui apparût la première, suivie de Ndzouwani, puis de Mwali et la plus jeune est Ngazidja.
Source : Kutina, 1972. ZF : Zone de fracture Figure 12 : Situation des Comores par rapport aux différentes zones de fractures
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I-5- CONTEXTE HYDROLOGIQUE
Pour couvrir ses besoins en eau, la population de la Grande Comore adopte le captage des eaux des précipitations, des eaux de surface et des eaux souterraines.
I-5-1- Précipitations
A la Grande Comore, la hauteur des précipitations ou la quantité de pluie tombée est très importante pour l’alimentation directe de la population en eau douce. La plupart des gens captent les eaux de précipitations par des impluviums artificiels (toiture, bâche, etc.). Les eaux captées sont stockées dans des réservoirs ou citernes. La pluviométrie moyenne annuelle dans la majeure partie de l’île varie entre une minimale de 1 500 mm et une maximale de 3 000 mm.
A Ngazidja, les précipitations constituent une ressource en eau considérable pouvant couvrir une grande partie des besoins en eau de la population. Certains villages possèdent des citernes d’impluvium cimentées pour stocker de l’eau de pluie pendant la période de crue. Le volume total de ces citernes est d’environ 25 m 3 (Boinali, 1982).
I-5-2- Réseaux hydrographiques ou réseaux de surface
Il y existe trois principaux lacs :
• le lac salé situé près de Bangoikouni (11°25’4,1’’S et 43°22’5’’E) ; Ce lac au voisinage immédiat de la mer a une teneur en sel très voisine de celle de l’eau de mer.
• le lac non permanent situé près de Karthala (11°45’1’’S et 43°20’2’’E) ; Un petit lac localisé au fond de la cheminée Sud du Karthala a une eau très minéralisée. Il est plus ou moins inaccessible.
• le lac Hantsongoma situé au pied Nord du Karthala (11°40’2’’S et 43°20’E). C’est le seul lac à eau douce de la Grande Comore. Il est situé vers 700 m à 800 m d’altitude et installé dans un petit cratère pouzzolanique récent, colmaté par une mince couche d’argile et de vase. La profondeur est faible mais son diamètre est de l’ordre de 50 m. Son volume maximal est de 4 000 m3 environ. Le niveau d’eau est variable suivant les saisons. Le bassin d’alimentation est très faible. Ce lac est éloigné de toute agglomération.
Concernant les réseaux hydrographiques, la Grande Comore ne possède aucun cours d’eau permanent. Cependant, il existe deux ruisseaux semi-permanents qui prennent leur source dans le massif de Mbajdini. Ils s’écoulent pendant plusieurs mois de l’année.
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Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011 Sur les pentes du Karthala (DNEF, 2006) se trouvent des torrents qui ne s’écoulent que quelques heures après les fortes précipitations. Pourtant, quelques dépressions au niveau de leur lit conservent de l’eau stagnante pendant quelques temps (impluvium naturel). Ces flaques d’eau sont précieusement utilisées par des riverains. Les ressources en eau de surface ne sont donc pas assez suffisantes. Immédiatement après l’arrêt des précipitations, l’eau de pluie s’écoule rapidement et/ou s’infiltre très vite pour faire place à des lits à sec.
Les zones de mangroves limitées en superficie sur le littoral de Domoni, de Voidjou, d’Iconi, d’Ouroveni et au Sud de Ntsaoueni, constituent aussi d’autres zones humides de l’île (UNICEF, 1992).
I-5-3- Nappes aquifères
I-5-3-1- Inventaires des points d’eau
L’inventaire (SCP, 2009) montre que certaines parties de l’île présentent quelques sources pérennes et plusieurs venues d’eau souterraine temporaire. Suivant leur situation, on peut distinguer deux groupes de sources :
• sources côtières ; • sources de l’intérieur de l’île.
a. Sources côtières Les émergences côtières se situent toujours entre le niveau des basses mers et celui de hautes mers. On peut y puiser de l’eau quelques heures par jour. Certaines ne sont accessibles que si la mer est calme (Itounzou).
Du fait de leur localisation, ces sources ne donnent que de l’eau saumâtre. Elles sont assez nombreuses dont les plus importantes sont localisées à : • Moroni près du terrain d’aviation (11°43’7,90’’S et 43°15’52,27’’E) • Mitsamiouli à 4 km à l’Est du trou du prophète (11°23’23,83’’S et 43°17’55,17’’E) • Foumboudzivouni au niveau de la plage (11°42’4,04’’S et 43°25’7,76’’E) • Bandamadji au Sud-est (11°47’27,73’’S et 43°27’14,04’’E) • Foumbouni (UNICEF, 1989; Said, 1999) à la mosquée près de la porte Sud du village (11°51’50,43’’S et 43°29’37,37’’E) • Itsounzou à 1 km à l’Ouest du village (11°51’35,59’’S et 43°22’35,48’’E) • Mbanchile au Sud du village (11°45’40,51’’S et 43°15’9,93’’E).
Les eaux de ces sources couvrent une part importante des besoins en eau des ménages de certains villages.
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Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011 b. Sources à l’intérieur de l’île Ces sources fournissent de l’eau douce et à faible minéralisation. Six (6) sources sont recensées sur l’ensemble. Elles ont toutes bénéficié d’aménagement dans les années 1960, puis dans les années 1980.
Source : Image s attelite Figure 13 : Carte des points d’eaux inventoriés Cinq (4 ) sources se trouvent au massif de la Grille :
• la source de Maouéni ou Bondé près de Maouéni (11°27’51,57’’S ; 43°19’54,27’’E) ;
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Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011 C’est la plus importante en termes de débit 5,4.10 -4 à 6,75.10 -4L/j en saison sèche et 100 000L/j en saison des pluies. L’eau de cette source est mise en vente en bouteille sous la marque “karthala“. Elle est exploitée depuis les années 1980. En 2009, elle est réhabilitée avec un réservoir de 150 m³, et des bornes fontaines mises à la disposition des villageois. C’est le seul point d’eau collectif du village de Maouéni. S’écoule toute l’année donc pérenne avec à priori sans période de pénurie. Ce point d’eau alimente quotidiennement en eau la population de trois villages dont Maouéni, Helendjé et Ivembéni.
Une société privée s’est installée et commercialisée l’eau de la source. Sa production est limitée à quelques milliers de bouteilles par jour.
• la source de Hamandze (11°40’43,67’’S ; 43°23’0,01’’E) prés du village de Ntsorale ; • la source de Mkoudoussi (11°28’49,78’’ S ; 43°18’45,54’’E) près d’Ivembéni ; • la source de Souvou (11°26’13,66’’S ; 43°18’55,56’’E) à Helendjé ;
Ces trois dernières sources sont assez isolées par rapport aux habitations. Elles sont distantes de 1 km à plus de 2 km des villages. Leur système de captage avait bénéficié d’aménagement avec une mise en place des réseaux de distribution et des bornes fontaines, et même avec des conduits souterrains jusqu’au village comme celui de la source de Souvou.
• la source de Kové ou de Mrotso près de Kové (11°52’29,27’’S ; 43°28’44,45’’E) ; Cette source se trouve dans le massif de Mbadjini. Elle est située à quelques centaines de mètres du village. L’eau est captée par un système gravitaire et stockée dans un réservoir.
La communauté villageoise vient s’y approvisionner en eau directement. En cas de pénurie d’eau, elle utilise l’eau du réservoir pour remplir les citernes des impluviums.
• la source de Ngnambéni près du village de Ngnambéni (11°53’34,64’’S ; 43°29’9,71’’E).
L’eau captée est stockée dans un réservoir où la population vient directement s’approvisionner en eau. L’eau de cette source arrive par gravitaire jusqu’au village d’Ourovéni au Sud (Said et al, 2006).
A marée basse, de nombreuses venues d’eau sortent des basaltes fissurés et des courants d’eau froide très abondants sont drainés par les fissures des rochers affleurés au niveau du littoral.
c. Puits et forages Il existe de nombreux systèmes de captage constitués par des puits et forages en zone côtière. L’eau saumâtre à salée ou « foumbou » des puits est utilisée pour les cuisines et les lavages. Il y a aussi des puits et forages construits plus loin de la mer dont l’eau est assez douce donc plus potable.
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Quarante huit (48) points d’eau sont inventoriés dont quarante quatre dits puits d’ONU (SCP, 2009) et quatre forages exploités par le BRGM (F1, F2, TP1 et TP5). La profondeur de ces quarante quatre points d’eau ONU varie de 3 m. à 76 m.
Les forages F1 et F2 ont une profondeur de 90 m. Ils approvisionnent en eau l’aéroport de Hahaya.
I-5-3-2- Hydrogéologie générale
Malgré le goût saumâtre à salé de certains points d’eau inventoriés, la présence de puits ou forages positifs, de quelques sources pérennes, et l’absence presque complète de ruissellement en dehors des fortes pluies ont permis d’avancer que :
• le ruissellement est très intense, une partie des pluies qui tombent sur la surface du sol est drainée par les torrents pendant et quelques temps après la pluie. • l’infiltration est très poussée en faveur : o des scories dont le coefficient de perméabilité est compris entre 5 à 30 % ; o des sols et sous- sols à perméabilité quasi-totale ; o des fissurations du substratum basaltique compact.
Les laves couvrant presque la totalité de l’île sont aussi extrêmement perméables. Les coefficients d’infiltration de ces laves sont proches de 100 %. L’eau infiltrée peut rencontrer le niveau de la mer, grâce aux fissures, cavités et éventuellement des galeries.
• la Grande Comore possède des eaux souterraines exploitables.
A l’intérieur de l’île, il existe parfois des aquifères peu étendus et à faible profondeur. Leurs nappes constituent des nappes suspendues ou nappes perchées. Elles sont caractérisées par leur irrégularité et leur faible réserve en eau (DP/UNICO, 1986).
Les formations semi-perméables dans l’île sont formées par les couches d’altérations des formations volcaniques.
La porosité des formations volcaniques est très variable. Elle est moins élevée pour les laves vacuolaires et encore moins dans les basaltes compacts avec une valeur comprise entre 0 à 5 %. Par contre, la porosité est élevée pour les basaltes scoriacés et scories. Elle est de l’ordre de 5 à 30 %.
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I-5-3-3- Hydrogéologie de la zone côtière
Une nappe d’eau salée (DP/UNICO, 1986) est exploitée directement à l’aide des puits et des forages en zone côtière. Le niveau statique de cette nappe d’eau salée est à très faible profondeur (2,80 m environ). Cette nappe d’eau salée est importante pour des nombreux villages en zone côtière.
Source : Patrick et al, 1993 (modifiée) Figure 14 : Carte des points d’eau par rapport aux formations volcaniques
Les alluvions et les sédiments de plages possèdent des perméabilités moyennes élevées. En zone côtière, l’influence des marées se fait sentir à plus de 2 km à l’intérieur de l’île.
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Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011 L’amplitude des marées est amortie au niveau des puits et des forages très éloignés de la côte. Les marées influent sur les fluctuations naturelles du niveau de la nappe et provoquent des variations de la salinité des eaux de ces fonds des points d’eau. Elles entrainent aussi une dilatation de l’interface de l’eau douce-eau salée le long du littoral. Par conséquent, la profondeur de cette interface peut être modifiée avec l’amplitude des marées. Les masses d’eau de mer n’agissent pas au pied des cônes de déjection volcaniques les plus importants.
Dans la partie Sud de l’île, des variations très nettes du niveau piézométrique dans les puits et forages en zone côtière sont traduites par l’amplitude des marrés qui peut dépasser 3 m. Les ondes de marées se propagent dans la nappe aquifère et provoquent des fluctuations périodiques du niveau statique. Dans le forage TP5 de Vouvouni, au massif du Karthala, l’amplitude des oscillations est approximativement égale à 1 m (DP/UNICO, 1986). Les aquifères y emmagasinent donc généralement de foumbou ou de l’eau saumâtre à salée.
Ces eaux souterraines sont exploitées directement dans la zone saturée du système aquifère à l’aide des puits et ou des forages, ou captées au niveau des sources (SOGREAH/ SECMO/ STUDI, 1989).
I-6- CONTEXTE SOCIO-ECONOMIQUE ET INFRASTRUCTURES
Les Comores font partie du groupe des pays les moins avancés (PMA) avec un PNB estimé 315 USD. Le taux de croissance économique est particulièrement faible. L’indicateur du développement humain est de 0,411. Le niveau du développement économique de la Grande Comore est très faible avec un revenu annuel par habitant de 582 dollars. Comme tout l’ensemble de Comores, l’économie de l’île repose essentiellement sur la production agricole, en particulier la culture de vanille, de clous de girofle et d'ylang-ylang qui assure 98% des exportations. Le fonctionnement des circuits commerciaux et l'absence de concurrence contribuent à renchérir le coût de la vie et à freiner son développement économique (Mlindasse et al, 2001 ; Union des Comores, 2010).
I-6-1- Démographie (natalité, mortalité, croissance)
Le taux d’accroissement de la population varie d’une année à l’autre. D’après le dernier recensement de 2003 (RGPH), la population y est de l’ordre de 296 177 habitants soit à une densité de 258,2 hab. /km 2.
Cette population est concentrée sur les franges littorales. En 2005, les moins de 15 ans constituent les 42 % de la population. La natalité est très forte. En 2010, la mortalité infantile a sensiblement baissé par rapport aux années précédentes et pouvant atteindre 7,1 %.
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Le tableau ci-après représente la répartition de la population en milieu rural et urbain.
Tableau 1: Répartition de la population en milieu urbain et rural
Localités Population Nombre de ménages Homme/Femme Population Masculine Féminine Urbain 71 473 13 932 0,98 35 352 36 121
Rural 224 704 34 247 0,99 11 150 11 3194
Total 296 177 48 179 0,99 145 862 149 315 Source: RGPH, 2003 En 2000, le taux de mortalité maternelle est estimé à 380 pour 1 000 naissances vivantes . En 2004, le taux de mortalité des enfants de moins de 5 ans est estimé à 113 pour 1 000. Le tableau 2 présente quelques indications sur la démographie générale de l’île (Ahamed, 2007).
Tableau 2 : Démographie générale à la Grande Comore
Population Taux d’accroissement (%) Densité (hab. /km 2)
1980 1991 2003 1980-1991 1991-2003 1980 1991 2003
182 656 233 533 296 177 2,3 2 159,2 203,6 258,2
Source : RGPH, 2003 La projection de la population est définie par l’expression retrouver par INSTAT ou Institut Nondiale de la Statistique à Madagascar :
n Xn=X 0(1+T) où Xn : nombre de population à avenir après n années ; X 0 : nombre de population de l’année de base ; T : taux d’accroissement annuel de la population ; n : nombre d’année considérée. Le nombre de population en 2010 est de : 2010-2003 7 7 X (2010-2003)= X 2003 (1+T) = X 7= 296 177(1+2,15%) = 296 177 (1 + 0,0215) = 296 177 * 1,16 = 343 565 habitants.
En 2015, il est de :
2015-2010 5 5 X (2015-2010) = X 2010 (1+T) = X 5 =X2010 (1+2,15%) = 343 732(1 +0,0215) = 343 732 * 1,11= 381 357 habitants.
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Le nombre de population sera de 381 357 habitants en 2015, l’année de référence des Objectifs de Développement des Millénaires (OMD).
I-6-2- Infrastructures (éducation, santé)
I-6-2-1- Education
Des progrès importants ont été enregistrés depuis l'indépendance (1975) jusqu’à ce jour en matière de scolarisation. Les effectifs scolaires ont connu une véritable explosion pour l'enseignement primaire. Ils passent de 28 890 à 104 274 élèves entre l'année scolaire 1974-1975 et 2002-2003.
Au niveau de l'enseignement primaire et secondaire, il compte 35657 élèves en 1975-1976. Les effectifs passent à 100 122 élèves en 1995-1996. En 2007, le taux de scolarisation est estimé à 81,6 %.
Le tableau 3 présente le taux de scolarisation dans les écoles maternelles privées.
Tableau 3 : Taux brut de scolarisation dans les écoles maternelles privées (1999 à 2003)
Taux brut (%) Taux net (%) Accroissement annuel moyen (%) 1999 2003 1999 2003 MF
2,9 2,48 51 66,4 3,8
Source : Tableau de bord 2002/2003, D G de la Planification du Ministère de l'Education Les effectifs des enseignements primaire et secondaire, en 2010, projetés à partir des effectifs de l’année scolaire 1995-1996 sont de 168 769 élèves et en 2015, ils seront de l’ordre de 203 366 élèves.
Il n’y a pas d’information disponible concernant les effectifs de l’enseignement supérieur.
I-6-2-2- Santé
La santé à la Grande Comore peut être classée dans différents secteurs (UNICEF, 1992 ; Scetauroute, 1999) : • le secteur populaire ou automédication ; • le secteur traditionnel ou guérisseur ; • le secteur moderne public et privé.
Des efforts sont déployés dans le domaine sanitaire de Ngazidja. Il compte actuellement 29 Hôpitaux de différents niveaux avec environ 480 personnels soignants et aides sanitaires. Le nombre de malades accueillis est estimé actuellement à 342 201 par an.
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I-6-3- Activités de développement économique
L’économie du pays est basée sur l’agriculture. Le secteur primaire représente 41% du PIB avec une croissance annuelle se situant entre 1,5 % et 2 %. Les exportations de vanille, d’ylang-ylang et de girofle représentent 90 % des exportations du pays.
La quantité des produits des cultures vivrières reste très insuffisante pour nourrir l’ensemble de la population. Cette production est constituée généralement de la banane, du manioc, de fruit à pin, des légumes et autres. La commercialisation de ces produits entre les îles Comores se heurte au manque d’équipement de conservation. Il est très difficile d’estimer la production puisqu’elle est essentiellement autoconsommée.
Le secteur secondaire est constitué de quelques entreprises alimentaires et de fabrication de meubles. Il reste largement artisanal et représente moins de 5 % du PIB, avec une croissance annuelle de 2,3 %. Le secteur tertiaire ou secteur des services est passé de 33 % à 48 % au cours des soixante dix dernières années avec en moyenne, un taux de croissance annuelle de 3%. Ce secteur est basé sur le commerce de produits importés (RAMP/ COI, 2008).
I-6-4- Besoins en eau et en points d’eau potable
La Grande Comore a besoin de points d’eau potable pour toute l’île. L’OMS a établi une norme d’accès à l’eau potable par personne à raison de 20 L/j à une distance de moins de 1 km du foyer. L’accès à un point d’eau potable y varie selon la disponibilité de la population : • la population ayant accès à 50 L/j à moins de 100 m de distance pour la Capitale et les villages satellites ; • la population ayant accès à 20 L/j à moins d’1 km ; • la population ayant accès à 15 L/j pour les villages n’utilisant que des impluviums avec leur réservoir ou captage des eaux de pluie.
L’accès quotidien à l’eau se fait selon quatre moyens : • branchements particuliers ; Ils sont rares et présents uniquement au réseau de la Ma’Mwé et de quelques villages. La plupart du temps, ces branchements peuvent être combinés ou associés avec un approvisionnement par des impluviums privés. Ils sont mis en place en priorité dans les lieux importants : hôpital, administration, école, lieu de culte, etc.
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Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011 • bornes fontaines sur les lieux publics ;
Les bornes fontaines sont approvisionnées en eau par les réseaux mis en place à partir des puits ONU. Elles dépendent du bon fonctionnement des réseaux en amont. Certaines d’entre elles ne fonctionnent que par intermittence. La population y vient chaque jour remplir ses bidons pour la consommation quotidienne. • puisage auprès des citernes publiques, des châteaux d’eau ou des puits ;
Cet accès est limité par le bon remplissage de ces points d’eau. • réservoirs d’impluvium privé.
Ce type est présent dans la plupart des foyers et reste comme moyen de secours. A part l’entre- aide des villageois, quand toutes les réserves sont épuisées ou inaccessibles, il y a recours à l’achat de citerne d’eau à l’entreprise privée. Cette solution est surtout utilisée par les familles les plus aisées, ou celles aidées par les membres de la famille émigrées (Hydroplan, 2003 ; Said et al, 2006).
Le tableau ci-après illustre les besoins en eau de la population.
Tableau 4 : Besoins en eau de la population
Années Habitants Quantité d’eau Besoins en eau (L/j/hab). (L/j) (L/an) (m3/an) 2003 296 177 20 5 923 540 2 162 092 100 2 162 092
2010 343 565 20 6 871 300 2 508 024 500 2 508 025
2015 381 357 20 7 627 140 2 783 906 100 2 783 906
Les besoins en eau et en points d’eau sont évalués selon le nombre de population des différents cantons et les besoins journaliers 20 L/j/Hab. Pour les besoins en points d’eau ou en borne fontaine (BF), trois cas ont été considérés : 1 point d’eau pour 1 000 Hab. ; 1 point d’eau pour 500 Hab. ; 1 point d’eau pour 250 Hab. Les besoins estimatifs pour chaque canton sont présentés dans les tableaux 5 et 6 ci -après.
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Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011 Tableau 5 : Besoins en eau de la population par Canton
Cantons Habitants Besoin en eau (L/j) (L/an) (m 3/an) 2003 2010 2015 2003 2010 2015 2003 2010 2015 2003 2010 2015 Bambo 79 187 91 857 106 923 158 3740 183 7140 2 138 460 57 865 100 670 556 100 780 537 900 57 865 670 556 780 538
Dimani 10 349 12 005 13 974 206 980 240 100 279 480 75 547 700 87636500 1 020 102 000 75 548 87 637 102 010
Hamanvou 9 822 11 394 13 262 196 440 227 880 265 240 71 700 600 83 176 200 96 812 600 71 701 83 176 96 812
Hambou 18 865 21 882 25 473 377 300 437 640 509 460 137 7145 000 159 738 600 185 952 900 137 715 159 739 185 953
Itsandra 31 653 36 717 42 740 633 060 734 340 854 800 231 066 900 268 034 100 312 002 000 231 067 268 034 312002
Oichili 12 308 14 277 16 619 246 160 285 540 332 380 89 848 400 104 222 100 121 318 700 89 849 104 222 121 319
Hamahamet 22 194 25 745 29 968 443 880 514 900 599 360 162 016 200 187 938 500 218 766 400 162 016 187 939 218 767
Mboinkou 9 712 11 266 13 114 194 240 225 320 262 280 70 897 600 82 241 800 95 732 200 70 898 82 242 95 732
Mboudé 21 266 24 669 28 715 425 320 493 380 574 300 155 241 800 180 083 700 209 619 500 155 242 180 084 209 620
Mitsamiouli 28 195 32 706 38 071 563 900 654 120 761 420 205 823 500 238 753 800 277 918 300 205 824 238 754 277 918
Mbadjini-Ouest 19 738 22 896 26 653 394 760 457 820 533 060 144 087 400 167 010 300 194 566 900 14 408 167 010 19 467
Mbadjini-Est 32 888 38 150 44 407 657 760 763 000 888 140 240 082 400 278 495 000 321 741 100 240 083 278 495 321 741
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Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011 Tableau 6 : Besoins en points d’eau ou BF
Cantons Besoin en point d’eau ou BF Habitants 1 BF/1 000 Hab. 1 BF/500 Hab. 1 BF/250 Hab. 2003 2010 2015 2003 2010 2015 2003 2010 2015 2003 2010 2015
Bambo 79 187 91 857 106 923 80 92 107 159 184 214 317 368 428
Dimani 10 349 12 005 13 974 11 13 14 21 25 28 42 49 56
Hamanvou 9 822 11 394 13 262 10 12 14 20 23 27 40 46 54
Hambou 18 865 21 882 25 473 19 22 26 38 44 51 76 88 102
Itsandra 31 653 36 717 42 740 32 37 43 64 74 86 127 147 171
Oichili 12 308 14 277 16 619 13 15 17 25 29 34 50 58 67
Hamahamet 22 194 25 745 29 968 23 26 30 45 52 60 89 103 120
Mboinkou 9 712 11 266 13 114 10 12 14 20 23 27 39 46 53
Mboudé 21 266 24 669 28 715 22 25 29 43 50 58 86 99 115
Mitsamiouli 28 195 32 706 38 071 29 33 39 57 66 77 113 131 153
Mbadjini- 19 738 22 896 26 653 20 23 27 40 46 54 79 92 107 Ouest
Mbadjini-Est 32 888 38 150 44 407 33 38 45 66 77 89 132 153 178
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Les besoins en eau Bep de la population sont calculés par la formule suivante :
Bep = Q t * Hab. avec Bep : besoins en eau de la population (L/j) ; Qt: besoins en eau par habitant (L/j/hab.) ; Hab. : nombre d’habitant.
Dans le secteur éducation, un élève peut consommer 5 L/j pour boire et la toilette soit 1 800 L/an.
Les besoins en eau B ee en 2010 sont de :
Bee journaliers = 5 * Effectifs = 5 * 168 769 élèves= 843 845 L/j ;
3 Bee annuels = 365 * Bee /j = 365 * 843845 L/j = 308 003 425 L/an soit 308 005 m /an.
Les besoins en eau B ee en 2015 seront de :
Bee journaliers = 5 * Effectifs = 5 * 203 366 élèves= 1 016 830 L/j ;
3 Bee annuels = 365 * Bee /j= 365 * 1 016 830 L/j = 371 142 950 L/an soit 371 143 m /an.
Dans le secteur santé, en supposant qu’un effectif du secteur peut consommer 40 L/j d’eau soit (480 Effectifs + ) * 40 L/j = 1 417,54 * 40 = 56 701,6 L/an.
Les besoins en eau B es en 2010 sont de : B journaliers = 40 * Effectifs = 40 * Effectifs = 37 501,6 L/j ; es
3 Bee annuels = 365 * Bes /j = 365 * 37501,6 L/j = 13 688 084 L/an soit 13 688 m /an.
Pour les besoins en points d’eau ou en borne fontaine (BF), le nombre est estimé à partir des effectifs par unité de point d’eau :
′ Nombre de point d’eau ou nombre de BF = ′
Concernant les infrastructures sociales, elles devraient avoir au moins un BF par Etablissement. Cependant, le nombre d’Etablissement n’est pas disponible. Après calcul, les besoins totaux en eau et en points d’eau de la Grande Comore sont donc estimés à 2 508 025 m3 et 2 421 BF en 2010, et 2 783 906 m3 et 2 814 BF en 2015.
D’après les différents contextes de la Grande Comore, certaines conditions sont favorables pour l’alimentation en eau des réservoirs de stockage d’eau et la recharge des nappes aquifères. Cependant, les besoins de la population aussi bien en bornes fontaines qu’en quantité d’eau potable sont loin d’être couverts. Pour améliorer cette accessibilité, une étude plus approfondie utilisant différentes approches méthodologiques est nécessaire.
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Deuxième partie : APPROCHES METHODOLOGIQUES
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Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011 Des recherches sur les rapports entre les différentes ressources en eau existantes en Grande Comore sont nécessaires pour savoir la situation et la disponibilité en eau de cette île. Ces travaux nécessitent une étude multidisciplinaire pour connaître la géométrie, le fonctionnement ou l'organisation des écoulements et la potentialité en eau, les techniques d’exploration et d'exploitation des ressources en eau ainsi que la gestion et la protection des eaux. Pourtant, vue l’absence des réseaux de surface permanents, à part le captage des eaux de pluie, il y a recours au captage des eaux souterraines. Pour cette raison, une étude hydrogéologique plus poussée devrait être réalisée. L’hydrogéologie, dont la géologie est la base fondamentale, nécessite l’intervention d’une équipe multidisciplinaire utilisant les méthodes et moyens de prospections géophysiques, des techniques de forage et de captage, de la géochimie des roches, de la physico-chimie des eaux, de l’hydrodynamique souterraine, des études statistiques et des outils informatiques (Castany, 1982 ; 1998). Ses principaux buts sont :
• l’exploration du réservoir aquifère ;
• l’exploitation et la gestion du réservoir (Zwahlen et al, 2002) ;
• la protection des zones de captage ou la préservation des eaux souterraines.
Dans cette partie, on va parler des principales approches méthodologiques pouvant être utilisées en hydrogéologie en vue de l’interprétation de la situation actuelle sur la disponibilité en eau en Grande Comore.
II-1-DIFFERENTES APPROCHES UTILISABLES EN HYDROGEOLOGIE
La planification de l’exploitation de l’eau souterraine est basée sur la synthèse de toutes les données acquises par les prospections et les expérimentations sur terrain. Diverses approches ont permis d’identifier et de caractériser les terrains aquifères, et de déterminer les structures et le fonctionnement des systèmes aquifères et leurs nappes. Nous parlerons de ces approches sans insister sur la partie technique d’appareillage et de mesures, d’analyse et traitements des données collectées et ou mesurées.
II-1-1-Approche hydro-climatique
Cette approche vise à présenter les différents termes du bilan hydrique (entrée et sortie) tels la précipitation (P), l’évaporation (E), l’évapotranspiration potentielle (ETP) ou réelle (ETR), l’infiltration (I) et le ruissellement (R) ainsi que les facteurs climatiques pouvant influencer ces différents termes. Elle est basée sur les données disponibles concernant les données pluviométriques et/ou pluviographiques, limnimétriques et/ou limnigraphiques, évaporation, jaugeages enregistrées et
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Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011 mesurées dans la zone d’étude. Le couple recharge-décharge joue un grand rôle dans le cycle hydrologique. Le renouvellement des ressources en eau renouvelables naturelles d’un système hydrologique est du aux précipitations efficaces locales (P). Dans un bassin versant hydrologique bien défini, on peut réaliser le bilan hydrologique. Dans le cas contraire, un simple bilan hydrique basé sur les zones de recharge et de décharge peut être établi suivant l’expression :
avec P : précipitation ; E : évaporation ; I : infiltration ; R : ruissellement ; ∆S : réserve de la nappe.
Normalement, la recharge de la nappe aquifère peut se faire par : • l’infiltration des précipitations atmosphériques locales ; • l’infiltration des eaux de surface (eaux de rivière, de lac, de mer, etc.) ; • l’écoulement latéral et l’intercommunication entre les différentes nappes.
Le renouvellement des ressources en eau souterraine renouvelables naturelles est dû essentiellement aux infiltrations efficaces (I). La recharge de la nappe à travers la zone non-saturée dépend de l’index hydrogéologique, responsable de la partition des précipitations en eau de ruissellement et en eau d’infiltration (géomorphologie, géologie de surface, aménagement du sol, couverture végétale, profondeur du niveau statique de la nappe). Cette approche permet de savoir si les conditions favorables à la recharge de la nappe.
II-1-2- Approches géologique et morpho-tectonique
La géologie est la base fondamentale de l’étude des eaux souterraines (Castany, 1982). Cette approche porte surtout sur l’identification de la nature géologique, d’une part de l’aquifère et d’autre part celle du toit et du plancher c’est-à-dire des couches formant le système aquifère. Elle est basée sur l’étude géomorpho-tectonique, la délimitation des différentes entités géomorphologiques observées et l’analyse structurale.
L’approche utilise la photo-interprétation, le traitement d’images (cliché aérien, images spot ou photos satellitaires) et l’utilisation des données de logs de forages existants ainsi que les observations sur place pour la vérification sur terrain.
Les roches sédimentaires meubles forment des aquifères dont leur potentialité en eau dépend de la perméabilité et leur porosité. Cette potentialité est importante, en particulier dans les formations meubles suivant la porosité d’interstice. Dans les formations compactes fissurées, sédimentaires ou autres elle est en fonction de la densité, du degré d’ouverture et de l’intercommunication des
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Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011 fissurations. Par contre, les formations argileuses imperméables ou semi-perméables intercalées avec des formations perméables indiquent souvent la présence d’une ou plusieurs nappes captives ou semi- captives. Les fractures dont les failles ou autres fissurations ouvertes ou colmatées affectant les formations compactes ou imperméables peuvent changer les caractères de ces formations. Elles permettent le transit ou le blocage des flux d'eau. La structure et la géométrie du système aquifère sont liées directement à la litho structure.
Les roches cristallines comme les basaltes présentent une porosité très variable.
Cette approche permet donc d’identifier la lithologie, la structure et la géométrie du système aquifère ainsi que les zones favorables à l'exploitation de l'eau souterraine.
II-1-3- Approche géophysique
Des méthodes géophysiques sont actuellement opérationnelles. Elles peuvent être appliquées en surface du sol ou utilisées dans les forages de reconnaissance. La plupart d’entre elles occupent une place importante dans la reconnaissance et la prospection des eaux souterraines : les méthodes électrique et électromagnétique, les méthodes gravimétrique et sismique (Meyer de Stadelhofen, 1991).
II-1-3-1-Méthodes électriques
Elles sont basées sur la mesure de la résistivité des formations géologiques qui possèdent très souvent leur valeur de résistivités spécifiques. La résistivité varie considérablement d'une formation à l'autre, de la présence de l’eau et de la teneur en eau dans les formations géologiques du site. Ainsi, on observe : le sondage électrique et l’imagerie par tomographie électrique (ITE) ou panneau électrique.
a. Le sondage électrique C’est une technique d’investigation verticale (1D) du sous-sol. Elle donne à la verticale du point de mesure la distribution des résistivités du sous-sol. La variation des résistivités est mesurée à l’aide d’un résistivimètre et les valeurs mesurées sont traitées à l’aide d’un support informatique. Les résultats sont présentés sous forme de diagramme rapporté en coordonnées bi-logarithmiques. Ce diagramme appelé « courbe de sondage » constitue le document d’interprétation de base pour l’étude de la distribution verticale des résistivités du sous-sol. Le nombre de couches ou de formations (NC) est donné automatiquement par le logiciel de traitement des données. Il est égal au nombre de paliers (NP) qui est égal au nombre de points d’inflexion (NI) figuré sur la courbe de sondage plus un :
NC = NP = NI+1
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b. L’imagerie par tomographie électrique (ITE) ou panneau électrique Cette méthode permet une investigation latérale et verticale (2D). Elle est définie comme la combinaison du profilage et du sondage électrique. Cette technique permet de localiser indirectement les zones aquifères favorables et de faire une étude classique des formations aquifères. La technique d’ITE permet donc d’avoir la distribution de la résistivité et de la chargeabilité électrique dans le sous- sol. Les résultats présentent des gammes de couleur qui varient avec la valeur de la chargeabilité et de la résistivité des formations existantes.
II-1-3-2-Méthode électromagnétique
Le principe consiste à mesurer la déformation de champs électromagnétiques provoqués artificiellement. On utilise souvent le sondage électromagnétique ou TEM. Cette méthode a comme objectif de propager un champ électromagnétique transitoire pour déterminer la résistivité électrique des terrains traversés suivant la profondeur. La coupure brusque d’un courant électrique crée ce champ transitoire par l’intermédiaire d’une bobine émettrice. Ce courant électrique induit un champ électrique et magnétique secondaire par la bobine réceptrice. Il permet de prospecter des grandes surfaces et de dresser une carte de résistivités à plusieurs profondeurs, suivant la géométrie du dispositif et de la position des bobines.
L'interprétation peut permettre d'identifier la nature des couches sous-jacentes ainsi que la profondeur de celles-ci.
La prospection géophysique a permis d’une part de préciser la géométrie de l’aquifère en positionnant les couches géologiques et les failles. Et d’autre part, elle peut apporter des éléments indispensables quant à la vulnérabilité et à la pollution des ressources en eau.
II-1-3.3- Diagraphies de forage
Cette technique développée dans le cadre de la recherche pétrolière est maintenant très fréquemment utilisée en hydrogéologie. Les mesures les plus simples sont celles du PS et des profils de résistivité obtenus à partir d'un dispositif appelé ‘’single-point’’. Elles permettent de bien préciser les limites des différentes formations, leur nature géologique. Avec cette méthode, même la porosité et la perméabilité des formations aquifères peuvent être estimées. Par conséquent, même en l'absence de carottage, l’emplacement du plan des équipements du forage de captage d’eau (position des cuvelages et des crépines) est relativement facile.
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II-1-4- Approche hydrogéologique
Les nappes aquifères sont caractérisées par divers paramètres dont la conductivité hydraulique ou coefficient de perméabilité (K), la porosité efficace (ŋe), le coefficient d'emmagasinement (S), la transmissivité (T), le débit d’écoulement (Q), le niveau statique (NS) ou le niveau piézométrique (NP), etc. L’approche consiste donc à collecter des données pouvant être utilisées à la détermination de ces différents paramètres hydrodynamiques. Ils peuvent être mesurés sur terrain ou déterminés en laboratoire spécialisé.
L'écoulement souterrain se fait selon les gradients de potentiel ou la différence de charge hydraulique. Il passe du point à haute énergie vers le point à basse énergie. Le gradient de charge hydraulique exprime la perte de charge marquée par la différence des niveaux piézométriques le long d'une ligne de courant. L’intercommunication ou l’échange entre les eaux de surface et les eaux souterraines par différents systèmes (aquifère-lac ou rivière, aquifère-mer, etc.) peut être détectée avec cette approche. La fluctuation du niveau piézométrique dans des puits et ou des forages est liée au fonctionnement et à la géométrie du système aquifères (Fréderic et al, 2003).
II-1-5- Approche physico-chimique
Le principe est de collecter les données physico-chimiques par documentation au niveau de diverses institutions travaillant sur l’eau de surface et (ou) souterraine, par des mesures in situ des paramètres mesurables sur terrain (conductivité, pH, température, etc.) et par des analyses physico- chimiques et bactériologiques des échantillons d’eau au laboratoire spécialisé. Suivant les objectifs de l’étude, cette approche pourrait être aussi basée sur la connaissance des teneurs : • en éléments majeurs et mineurs ; - 2- + - 2+ + 2+ • en éléments fondamentaux (HCO 3 , CO 3 , H , OH , Ca ) et caractéristiques (Na , Mg , + 2- - - K , SO 4 , NO 3 , Cl , etc.) ; • en anions et cations dissous dans l’eau.
Elle permet de connaitre la nature lithologique des roches encaissantes et/ou traversées, de l’origine de l’eau ; les zones de recharge et de vidange de la nappe ou le fonctionnement du système aquifère dans la zone, les faciès et la minéralisation des eaux, etc.
Elle est très efficace pour l’étude qualitative des eaux et de leur contamination.
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Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011 Ces diverses approches nécessitent au moins des travaux préliminaires basés sur la télédétection ou la photo interprétation qui peut donner divers types d'informations sur la surface de la terre. Ainsi, la photo interprétation (photos aériennes, satellitaires, etc.) permet de distinguer : • les zones sèches et des zones humides ou noyées ; • les réseaux hydrographiques et réservoirs d’eau superficiels ; • la nature et la disposition de la végétation ; • la zone de distribution des eaux souterraines de faible profondeur ; • les structures discontinues dont les contacts lithologiques anormaux et accidents tectoniques (linéaments structuraux, alignement des arbres, etc.) ; • la nature lithologie des affleurements rocheux et des sols ; • la structure et la géométrie du système (terrasse, plaine, plissée, faillée, etc.).
Ces outils apportent donc des éléments de réponses à des questions d'ordre géologique, structural, hydrogéologique, hydrochimique et hydrodynamique. Ces diverses approches peuvent être toutes utilisées en Grande Comore.
II-2- APPROCHES MEDODOLOGIQUE DE CETTE ETUDE
Le choix est basé sur les différents problèmes dont la disponibilité en quantité d’eau et en qualité de l’eau de l’île Grande Comore. Plusieurs facteurs peuvent influencer la quantité et la qualité de l’eau des différentes ressources : • la contamination par l’eau de mer ; • la géologie ou la litho-structure de l’île ; • la composition chimique des roches traversées et des roches aquifères ; • la recharge de l’aquifère en relation avec la pluviométrie ; • les facteurs régissant les termes du bilan hydrique ; • le temps de séjour de l’eau dans le système aquifère.
Différentes prospections pour la recherche d’eau (FED, 1975 - 1990 ; PNUD, 1980 - 1990 ; UNICEF, 1990 - 1992 ; KFAED, 1997 ; FADC, 2000 ; BAD, 2001 ; SGDM, 2005 ; Saïd et al, 2006 ; SCP, 2009 ; Ibrahim, 2009) ont été faites au Grande Comore sans mettre un accent particulier sur la compréhension de la géométrie et du fonctionnement général du système aquifère de l’île. Les données et informations issues de ces travaux de prospections ayant des aspects méthodologiques pouvant être utilisés en hydrogéologie ont été collectées au niveau des institutions travaillent sur l’eau et l’assainissement locales (Observatoire volcanique, Ministère de Mines, Ma’Mwé et service
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Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011 Météorologique, etc.) et étrangères (SGDM, Ministère de Mines et Bibliothèque Nationale à Madagascar, etc.). Ces données et informations ont fait l’objet des traitements et interprétations pour atteindre l’objectif de cette étude. Autrement dit, la présente étude est basée sur des données disponibles pouvant être utilisées comme résultats des diverses approches méthodologiques décrites ci- dessus.
D’après les résultats et informations collectées, cette étude s’intéresse plus particulièrement sur les approches hydro-climatiques, litho structurale, géophysiques, hydrochimiques et hydrogéologiques.
Une étude comparative avec d’une part le cas d’une île de l’Océan pacifique, en Polynésie française et d’autre part à ceux des masses insulaires de l’Océan Indien au Nord-est de Madagascar sera ainsi réalisée.
II-2-1- Etudes réalisées au Grande Comore
II-2-1-1- Climatologie
Des données climatiques ont été collectées aux différentes institutions détentrices dont le Service Météorologique de l’île et la Ma’Mwé ou par documentation. Différentes stations météorologiques sont implantées dans l’ensemble de l’île. Elles traduisent exactement la répartition des pluies et les caractéristiques climatiques dans chaque mois. Les données climatiques sont stockées sous support informatique. Ces dernières nous ont permis d’effectuer différentes séries de calculs pour les différents termes du bilan hydrique (pluviométrie, évapotranspiration, etc.) et de savoir plus sur la disponibilité en eau de Ngazidja. II-2-1.2- Géologie et étude structurale
L’approche est basée sur des études bibliographiques avec une attention particulière sur la géologie et la géomorphologie tectonique. Quelques forages réalisés par différents organismes lors des divers projets sur l’eau (FED, 1975 - 1990 ; PNUD, 1980 - 1990 ; UNICEF, 1990 - 1992 ; KFAED, 1997 ; FADC, 2000 ; BAD, 2001) permettent d’identifier la succession des couches ou les strates formant le système aquifère, et de déterminer la structure ou la géométrie du système. II-2-1.3- Prospections géophysiques
Des prospections géophysiques réalisés par la Société SGDM, une des plus spécialisée en géophysique appliquée à la recherche des eaux souterraines sont inventoriés. Les résultats sont encore inédits. Ils ont permis d’avoir des compléments d’idées sur litho-structure, la puissance de chaque strate et la potentialité en eau. Ils nous ont permis d’établir une coupe géologique synthétique de la Grande Comore.
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II-2-1-4- Travaux sur la physico-chimie des eaux
Des études pour l’état des lieux des ressources en eau de la Grande Comore ont été faites par la société SCP en 2009 pour améliorer l’accès à eau potable. L’étude est basée sur des mesures de quelques paramètres physico-chimiques des eaux des points d’eau inventoriées dans l’île. Des données sont collectées au niveau des institutions responsables (Ma’Mwé) du secteur eau aux Comores ou par documentation.
a. Paramètres physiques a1. Température
Elle est mesurée à l’aide d’un thermomètre à mercure ou un thermomètre incorporé dans le pH- mètre sur terrain. La valeur permet d’avoir une idée sur la profondeur de la nappe. a2. Conductivité électrique
La conductivité électrique de l’eau est mesurable sur terrain ou au laboratoire à l'aide d'un conductimètre. La valeur de la conductivité électrique varie avec la minéralisation de l’eau qui dépend des composants chimiques surtout des sels minéraux dissous dans l’eau, acquis le long de son parcours dans l’atmosphère, dans les terrains encaissants et/ou traversés. Elle permet de savoir la salinité globale de l’eau donc de la minéralisation totale. Il existe une relation entre la conductivité électrique et la minéralisation de l’eau. a3. Salinité
La salinité est mesurée à l’aide d’un conductimètre et ou calculée à partir des valeurs de la conductivité électrique et la minéralisation totale. Les données ainsi que du niveau piézométrique et du niveau dynamique sont traitées dans le logiciel Vertical Mapper. Il est l’une des extensions la plus importante de Mapinfo. On le trouve sur l’internet. Il contient des principales fonctions d’analyses de surfaces ( grid ) : • des informations localisées qui varient de manière continue dans l’espace ; • une capacité de comparaison et d’analyse sur de multiples couches de données. Ce logiciel transforme les points, les polylignes et les polygones en grid. On obtient une vue en 3D. Les tables peuvent être ouvertes à partir de l’interface Mapinfo. Quelques échantillons d’eau que nous avons prélevés dans le cadre de cette étude sont analysés au Laboratoire de Qualité des eaux et de la vie du Centre National de Recherches sur l’Environnement (CNRE) à Antananarivo Madagascar.
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Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011 Quelques paramètres physico-chimiques ont été considérés dont :
• la température ; • la conductivité électrique ; • le Potentiel hydrogène ou pH ; • quelques paramètres chimiques.
- L’analyse a déterminé la teneur en éléments chimiques majeurs et mineurs, fondamentaux (HCO 3 2- + - 2+ + 2+ + 2- - - , CO 3 , H , OH , Ca ), caractéristiques (Na , Mg , K , SO 4 , NO 3 , Cl , etc.) et en ions (anions et cations) dissous dans l’échantillon d’eau. Les résultats d’analyse chimique sont portés manuellement sur le papier graphique du diagramme de Schoeller et du diagramme de Piper. II-2-1-5- Travaux hydrogéologique senso stricto
Connaissant que tous ces travaux sus cités ont été faits à des fins hydrogéologiques, d’autres travaux comme les essais par pompage, les levées des niveaux piézométriques ou niveaux dynamiques réalisés lors des divers projets (DP/UNICO, 1986 ; Marini, 1990 ; Ibrahim, 2009) sont considérés particulièrement.
Des essais par pompage ont été réalisés par différents organismes (ONU, 1990 ; HSF, 2009) dans quelques forages afin d’améliorer l’accès à l’eau potable et de connaître beaucoup plus sur les caractéristiques hydrogéologiques des nappes aquifères de l’île. Ces essais par pompage sont faits à différents paliers de débits.
Les données sont utlisées pour avoir une idée sur l’évolution du niveau dynamique dans les puits et forages en fonction de la saison et de l’exploitation ou pompage.
II-2-2- Logiciel Vertical Mapper
Le logiciel Vertical Mapper est un module complétant le logiciel de SIG Mapinfo professional . On sait que ce dernier présente une sorte de faiblesse du coté de traitement des grids. Par ailleurs, Vertical Mapper ne peut fonctionner en « stand alone ». Il existe actuellement la version 3.1. L’acquisition de ce logiciel se fait par téléchargement sur l’internet; Il est édité par la société Canadienne North Wood .
Vertical Mapper n’est que 80 Mo, En effet, 1 à 2 minutes suffisent pour l’installer moyennant un code à 15 chiffres. Automatiquement, l’assistant d’installation détecte le dossier où est installé Mapinfo Professional dans fichiers Programmes de la racine Windows . Il se lance avec ce dernier et affiche son propre menu dans la barre des menus du Mapinfo. Ce menu contient de nombreux sous menus et commandes.
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a. Les grandes fonctions de Vertical Mapper . C’est un logiciel de traitement de grids ; pratiquement, on y retrouve toutes les grandes fonctions. Creation des grids des deux types, numériques et classifiés : • par interpolation: IDW TIN based, bi-linear, natural neighbour, krigging ; • par modelisation: location profiler , trade area . Il possede un “ grid manager ”: ouverture du fichier « grid », création d’une légende, modification des couleurs utilisées par défaut, et des libellés, calcul des derivés du grid principal, (pente, aspect, hillshade etc….). Fonction des grids algébriques : • recherche de l’information sur le grid ; • affichage en 3D possible des résultats. Les données traitables sous Mapinfo les sont aussi avec Vertical Mapper . Il existe autres fonctions : création des profils, création de courbe de niveau à partir d’un grid, analyse des zones d’intervisibilté, analyse de voisinage, grid calculator . b. Requêtes sur les grids Les principaux outils de grid se retrouvent dans Vertical Mapper : grid reclass, grid resize, grid splicer, grid trimmer, grid reproject. c. Affichage Pour l’affichage des résultats, on a le choix entre les 3 formats: Géosoft, Vetical Mapper, et Mapinfo. L’utilisation de ce logiciel nécessiste quatre méthodes : • simple point : méthode rapide et de regroupement de points qui peuvent être relativement distants (données d’échantillons de sols sur des parcelles) ; • forward stepping : méthode rapide et efficace qui peut être employée quand la distribution des données est aléatoire. Elle trie les données de gauche à droite et de haut en bas ; • cluster density : cette méthode est appliquée lorsque les données présentent visuellement un effet d’attractivité (données démographiques en zone rurale) ; • square cell : cette méthode est appliquée lorsque les données sont réprésentatives d’un endroit spécifique (données des densités de logements neufs par kilomètre carrés).
La figure ci-après montre la gestion des grigs et l’ouverture de la carte.
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Figure 15 : Menu de l’affichage de la carte II-2-3- Etude comparative avec des autres masses insulaires
Certains arguments sont basés sur la comparaison avec les cas d’un Atoll en Polynésie française et des îles Iranja dans l’extrême Nord de Madagascar. Sur ce, la compréhension du phénomène d’intrusion de l’eau de mer et le temps de séjour de l’eau dans la nappe aquifère peut être envisagés.
Ainsi, pour mieux comprendre la structure et le fonctionnement des systèmes aquifères seuls arguments pour expliquer et interpréter le problème d’eau en Grande Comore, il faut baser sur ces quelques approches dont les résultats obtenus, les informations et données collectées sont présentés par la suite.
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Troisième partie : INFORMATIONS ET RESULTATS OBTENUS
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Les travaux de documentation et les enquêtes au niveau des institutions travaillant sur le secteur eau et assainissement nous permettent de savoir qu’en Grande Comore diverses campagnes d’exploration ou de prospection à des fins différentes ont été déjà faites. Quelques résultats de ces investigations sont présentés dans cette partie. La plupart sont des fruits des collectes de données et d’informations menées aux Ma’Mwé et Ministère de Mines responsables des ressources en eau aux Comores, et par des analyses physico-chimiques des échantillons d’eau au laboratoire (CNRE). Ils sont répartis par approche suivant le type ou la nature.
III-1- DONNEES ET INFORMATIONS HYDRO CLIMATIQUES
Connaissant quelques valeurs estimées aux termes ci-après à l’aide des données climatiques, on peut établir le bilan hydrique de l’île suivant l’expression : P = R + ETR + I ± ∆S avec R : quantité de pluie ruisselée ; ETR : quantité évaporée ou transpirée par les plantes ; I : quantité de pluie infiltrée ; ∆S : quantité stockée.
III.-1-1- Pluviométrie (P)
En général, les précipitations sont exprimées en hauteur ou lame d'eau précipitée par unité de surface horizontale (mm). Si on rapporte cette hauteur de pluie avec 1 mm de précipitation correspond à un litre de pluie tombée par mètre carré (1L/m 2 = 10 m3/ha) (http://hydram.epfl.ch/e-drologie , 2010).
La surface totale de l’île Ngazidja (S) est de 1 025 km 2 ou 102 500 ha et que la pluviométrie annuelle minimale est de 600 mm et la maximale atteint plus de 6000 mm suivant l’altitude et l'exposition des versants aux vents. La quantité d’eau de pluie tombée sur toute l’île s’étalera entre une valeur minimale (P min ) :
. P min = 6 150 000 m 3/ an.
et une maximale (P max ) :
. P max = 61 500 000 m3/ an.
Si la pluviométrie moyenne maximale (P moy max) et la moyenne minimale (P moy min) sont :
Pmoy max = 6 000 mm et P moy min = 1 950 mm dans les trois zones définies dans le contexte climatique. On peut estimer la quantité de pluie (Pmoy max ) et (P moy min ) tombée sur ces trois zones de l’île de la manière suivante :
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Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011 . au Sud-ouest de Karthala : P moy max = = = 6 810 000 m3/ an
. P moy min = = = 2 270 000 m3/ an
. au Sud-est de Karthala : P moy max = = = 3 063 500 m3/an
. P moy min = = 696 250 m3/ an
. sur la hauteur du massif de la Grille : P moy max =
= = 1 013 650 m3/ an
. P moy min = = = 3 734 500 m3/ an
III-1-2- Evapotranspiration réelle (ETR)
L’évaporation annuelle de l’île varie entre 595 et 681 mm. L’évapotranspiration annuelle est estimée à 670 mm (DP/UNICO, 1986). Comme la précipitation, elle est aussi exprimée en hauteur d’eau (http://hydram.epfl.ch/e-drologie , 2010). La quantité d’eau évaporée et ou transpirée peut être estimée à 6 867 500 m3/ an.
La différence entre P moy max tombée ETR et P moy min tombée ETR sont respectivement de l’ordre de 54 632 500 m3/ an et 13 120 000 m 3/ an. Ces quantités correspondent donc aux quantités ruisselées, infiltrées et stockées.
Comparée avec les besoins en eau estimés en 2010 (2 507 788 m3) et en 2015 (2 741 879 m3), ces valeurs 54 632 500 m3 et 13 120 000 m 3 peuvent couvrir les besoins en eau de la population. III-1-3- Ruissellement (R)
A part l’intensité de pluie suffisante ou précipitation efficace, la partition des eaux de précipitation en eau de ruissellement et en eau d’infiltration dépend de l’index hydrogéologique (la géologie de surface et de sub-surface, la géomorphologie, l’aménagement du sol, la couverture végétale, la profondeur du niveau statique ou le niveau de l’eau dans le sol). Le coefficient de ruissellement y est très faible. Il est estimé à 5% sur l’ensemble de l’île (Marini, 1990).
Ainsi, pour une pluviométrie P moy max de 6 000 mm et P moy min de 1 950 mm, le ruissellement en lame d’eau écoulée peut être estimé suivant l’expression :
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Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011 R max = (mm) = 300 mm.
R min = (mm) = 97,5 mm
En termes de quantité d’eau, Qr pouvant ruisselée dans la zone d’étude est de :
. Qr max = 3 075 000 m 3/ an
. , Qr min = 999 375 m 3/ an
Les quantités d’eau ruisselées sont très faibles par rapport aux besoins en eau de la population en 2010 et 2015.
III-1-4- Infiltration (I)
D’après l’équation du bilan hydrique P = R + ETR + I ± ∆S, on peut déduire l’infiltration :
I max = P moy max – ETR – R max ± S
I max = 6 000 –670 – 300 ± S = I max = 5 030 mm ± S.
I min = P moy min – ETR – R min ± S
I min = 1 950 –670 – 97,5 ± S = I min = 1 182,5 mm ± S.
En supposant que S est nulle (sans stockage et sans fuite), les quantités d’eau infiltrées (Qi max) et (Qimax) exprimées en lame d’eau en fonction de la surface est de :
. Qi max = 51 557 500 m3/ an
. , Qi min = 12 120 625 m3/ an
Cette quantité d’eau est proche du volume d’eau nécessaire pour satisfaire les besoins de la population en 2010 et 2015. Signalons qu’en absence de précipitation P= 0 et R = 0 donc I = 0.
III-1-5- Stocké et utilisé (∆S)
S’il n’y a pas de stockage ou fuite, les réserves en eaux souterraines sont constituées par la quantité infiltrée : ∆S max = Qi max ∆S min = Qi min
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Tableau 7 : Valeurs des termes du bilan hydrique de l’île
Termes du bilan hydrique Valeurs (m 3/an)
Pluies moyenne tombées (P moy max ) 61 500 000
Pluies moyenne tombées (P moy min ) 19 987 500
Quantité d’eau ruisselée (Qr max) 3 075 000
Quantité d’eau ruisselée (Qr min) 999 375
Quantité d’eau évapotranspirée (ETR) 6 867 500
Quantité d’eau infiltrée (Qi max) 51 557 500
Quantité d’eau infiltrée (Qi min) 12 120 625
Quantité stockée et ou infiltrée (∆S max) ± 51 557 500
Quantité stockée et ou infiltrée (∆S min) ± 12 120 625
Les quantités des pluies tombées (P moy max ) et (P moy min ) sur Ngazijda sont plus grande que les quantités évapotranspirée (ETR). Les quantités ruisselées (Qr max) et (Qr min) sont plus faibles par rapport à celles des pluies tombées (P moy max ) et (P moy min ). Par contre, les quantités infiltrées (Qi max) et (Qi min) sont importants. Cependant, des sources sous marine sont observées, une quantité d’eau infiltrée se déverse donc directement dans la mer, c’est-à-dire qu’il y a une fuite. Malgré l’absence des informations sur leur débit, ces sources sous marines jouent un rôle important dans le bilan hydrique de la Grande Comore.
III-2-LITHOLOGIE ET STRUCTURE GEOLOGIQUE
III-2-1- Identification des aquifères Les résultats des panneaux électriques (SGDM, 2005) nous ont permis de déterminer les successions des couches et la strate plus conductrice suivant l’axe Est-ouest de l’île. Ces différentes couches sont données dans la figure 16 ci-après.
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Figure 16 : Données acquises par des modèles géoélectriques 2D 1 : basalte nu gris dur, compact ; 2 : basalte dur avec scories ; 3 : basalte poreux moins dur et terre rouge ; 4 : basalte poreux dur ; 5 : basalte dur, compact
Sources : Ibrahim, 2009 ; Marini, 1990 Figure 17: Log de quelques forages et puits 1 : basalte nu gris dur, compact ; 2 : sable argileux et gravier basaltique marron avec de galet de basalte dur gris, roulés ;3 : basalte dur avec scories ; 4 : argile sableuse gris avec peu de gravier de basalte et de scories gris ; 5 : sable argileux basaltique marron, gravier et basalte gris facturé avec altération ; 6 : sable argileux, gravier fin grisâtre et galet de basalte dur gris avec scories ; 7 : basalte poreux moins dur et terre rouge ; 8 : basalte poreux dur ; 9 : basalte dur gris fracturé avec peu d’olivine vert ; 10 : basalte dur, compact ; 11 : sable argileux et gravier basaltique altéré, gris marron et galet basaltique altéré rouge foncé ; 12 : sable argileux et gravier basaltique fin rouge et galet de basalte gris foncé avec peu d’olivine vert. ; 13 : basalte poreux et terre rouge ; 14 : basalte compact et terre noire ; 15 : basalte compact et terre jaune.
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Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011 Les logs des différents forages implantés dans plusieurs régions surtout sur le versant oriental et occidental de la Grande Comore montrent la succession des couches (figure17) ci-dessus.
Figure 18 : Données acquises par des modèles géoelectromagnétiques (TEM) 1 : basalte nu gris dur, compact ; 2 : basalte poreux moins dur et terre rouge ; 3 : basalte dur, compact.
Sources : Ibrahim, 2009 ; SGDM, 2005 ; Marini, 1990 Figure 19 : Synthèse des résultats entre des forages et modèles géoélectriques 1 : basalte nu gris dur, compact ; 2 : sable argileux et gravier basaltique marron à galet de basalte dur gris, roulés ;3 : basalte dur avec scories ; 4 : argile sableuse gris avec peu de gravier de basalte et de scories gris ;5 : sable argileux basaltique marron, gravier et basalte gris facturé avec altération ;6 : sable argileux, gravier fin grisâtre et galet de basalte dur gris avec scories ;7 : basalte poreux moins dur et terre rouge ;8 : basalte poreux dur ;9 : basalte dur gris fracturé avec peu d’olivine vert ; 10 : basalte dur, compact ;11 : sable argileux et gravier basaltique altéré, gris marron et galet basaltique altéré rouge foncé ; 12 : sable argileux et gravier basaltique fin rouge et galet de basalte gris foncé avec peu d’olivine vert. ; 13 : basalte poreux et terre rouge ; 14 : basalte compact et terre noire ; 15 : basalte compact et terre jaune.
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Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011 La comparaison de ces trois résultats définis ci-dessus permet de reconstruire une coupe géologique synthétique de la zone d’étude suivant la section transversale E-O d’après la figure 19 ci- dessus.
D’après le contexte décrit précédemment, les couches sont formées essentiellement par des formations basaltiques variées plus ou moins altérées en surface. Elles présentent quelques zones plus ou moins fracturées. La perméabilité des formations est liée à leur structure (scoriacée, fracturé), leur degré d’altération, la densité et le degré d’ouverture de fracturation. Les laves ont un coefficient d’infiltration proche de 100 % et celui des scories est aussi non négligeable (5 à 30 %) (DP/UNICO, 1986). Ces deux formations peuvent favoriser le phénomène d’infiltration en Grande Comore.
III-2-2- Structure et géométrie
Les basaltes sont caractérisés par la présence des nombreuses fissurations radiales observées autour des massifs du Karthala et de la Grille (DP/UNICO, 1986), et des structures volcaniques tels que cavités et cratères, chenaux, dykes et paléo-reliefs. Aucune intersection de fracture n’est observée. Ces fissures radiales formées pendant le refroidissement des laves et la forme vacuolaire caractérisent les formations basaltiques. Deux principaux systèmes de fracturation de directions NO-SE et NE-SO (figure 10) peuvent être notés. Ces fissurations jouent un rôle important dans la structure hydrogéologique de la Grande Comore. Une analyse détaillée de la fracturation est utile pour savoir les fréquences et les directions drainantes.
Quatre profils topographiques et une coupe géologique synthétique (figures 4 a, b, c, d) ont été réalisés pour mieux comprendre la géométrie générale de l’île.
D’après la synthèse des résultats des études géologiques (logs des forages et modèles géoélectriques) et ces profils topographiques (figure 4c), on peut avancer la coupe géologique synthétique (Ouest-est) de la Grande Comore suivant la figure 20 ci-après.
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Figure 20 : Coupe géologique synthétique de la Grande Comore 1 : sable argileux ; 2 : basalte nu gris dur ; 3 : basalte dur avec scories ; 4 : basalte dur, compact ; 5 : basalte poreux moins dur ; 6 : basalte poreux dur. ; 7 : basalte dur, compact ; 8 : basalte poreux et terre rouge ; 9 : basalte compact et terre noire ; 10 : basalte compact et terre jaune ; 11 : basalte dur, compact.
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III-3- PHYSICO-CHIMIE DES EAUX
III-3-1- Données physico-chimiques
En 2009, quarante sept (47) systèmes d’adduction d’eau dont dix sept (17) non fonctionnels ont été inventoriés. Depuis l’implantation de ces puits et forages et la mise en place des infrastructures d’adduction d’eau avec leurs réseaux dans les villages dans les années 1980 et 1990, des analyses physico-chimiques des eaux (annexe 1) ont été faites.
La présentation graphique des valeurs des paramètres considérés permet de caractériser l’eau de l’île. III-3-2- Distance par rapport à la mer
Distance varie entre 100 m la minimale et à 2 300 m la maximale. La majorité de points d’eau (42) sont distantes de 500 m à 1 500 m par rapport à la mer. D’autres sont situés à 2 000 m et plus mais ils sont très rares (5) (figure 21).
III-3-3- La conductivité électrique
Nombreux points d’eau de l’île ont des eaux ayant des valeurs de conductivité électrique fortement élevées entre 2 000 S.cm -1et 40 000 S.cm -1 et leurs eaux sont salées. Pour ceux qui ont des eaux à conductivité moyennement élevée, c'est-à-dire entre 700 S.cm -1 et 1 800 S.cm -1. Les eaux sont saumâtres. Quelques eaux ont de la conductivité électrique inférieure à 2 000 S.cm -1, valeur limite recommandée par l’OMS.
Figure 21 : Conductivité électrique des eaux et distance eau de mer
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La conductivité électrique des eaux diminue légèrement avec la distance de la mer. Cependant, des points d’eau près de la mer ont aussi des eaux ayant une valeur de conductivité électrique inférieure à la valeur limite de l’OMS.
Figure 22 : Conductivité électrique des eaux et profondeur des systèmes de captages
Plus la profondeur de points d’eau est faible plus la valeur de la conductivité électrique des eaux diminue. La conductivité électrique des eaux augmente lègerement avec la profondeur des points d’eau.
La figure 23 montre la présence de trois zones suivant la minéralisation : • une zone moyennement minéralisée oùla valeur de la conductivité est comprise entre 250 S.cm -1 à 1 000 S.cm -1 ; • une zone de minéralisation importante à une valeur de la conductivité de 5 500 S.cm -1 à 9 500 S.cm -1 ; • une zone fortement minéralisée de valeur de la conductivité suprême à 1 3000 S.cm -1.
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Figure 23 : Carte de la conductivitté électrique des eaux
Une campagne de mesure Métallique dans le point d’eau ONU17 a été réalisée en 2009.
Le tableau 8 ci-après présente les résultats de mesure.
Tableau 8 : Résultats de l’analyse physico-chimique l’échantillon d’eau du puits d’Ouroveni
Point d’eau CE (µS.cm -1) Température (°C) Lieu ONU17 429 29 Ouroveni
Source : SCP, 2009 La valeur de la conductivité électrique de l’eau du puits d’Ouroveni est de 429 µS.cm -1. Elle est dans la limite recommandée par l’OMS (2 000 µS.cm -1) (annexe 4). Sa température de 29°C est trop élevée par rapport à la valeur recommandée par l’OMS (25°C).
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La plupart des villages loin des puits ou des forages d’eau à conductivité électrique ou à salinité acceptable captent les eaux de pluie par des impluviums. Quelques réservoirs d’impluviums sont protégés aux risques de pollution (figure 24).
Source : SCP, 2009 Figure 24 : Réservoir d’un impluvium protégé
Au mois d’août 2010, nous avons prélevé un échantillon d’eau dans un réservoir d’un impluvium situé à Mbeni, Canton de Hamahamet dans la région Nord-est de l’île. Les résultats d’analyses sont présentés dans le tableau 9 ci-dessous. L’analyse a été réalisée au Laboratoire de Qualité de l’eau et de la vie du CNRE à Madagascar. Elle a pour objectif de prouver que l’infiltration des eaux provient principalement des eaux de pluies.
Tableau 9 : Résultats d’analyse physico-chimique de l’échantillon d’eau du réservoir d’impluvium
Température (°C) pH CE (µS.cm -1) Point d’eau 14,2 7,47 88,7 Réservoir d’un impluvium
Ce tableau montre que l’eau de pluie de Mbeni a un pH proche d’un pH neutre ou légèrement basique (pH = 7,47). Elle est aussi faiblement minéralisée de 88,7 µS.cm -1 n’est pas (< 50 µS.cm -1).
A cette même période, nous avons aussi prélevé deux autres échantillons d’eau dans deux puits de la Grande Comore, l’un situé à Vouvouni (TP05) dans le massif du Karthala et l’autre à Mitsoudjé (ONU37) près de la Capitale Moroni.
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L’analyse physico-chimique de ces échantillons d’eau est aussi faite au Laboratoire du CNRE. Les résultats sont donnés dans le tableau 10 ci-après.
Tableau 10 : Résultats d’analyse physico-chimique des échantillons d’eau du TP05 et ONU37
Paramètres physiques Anions (mg/L) Cations (mg/L) Résidu sec (mg/kg)
-1 2- - - - 2+ 2+ + + T °C pH CE (µS.cm ) CO 3 HCO 3 Cl NO 3 Mg Ca K Na
Point d’eau TP05 à Vourouni
12,5 7,71 614 0 38 177,5 1,04 11,9 9,57 6,16 58,9 152
Point d’eau ONU37 à Mitsoudjé
13,2 7,57 942 0 34 269,2 0,97 18,6 8,33 8,96 146,5 414
Les deux échantillons d’eau sont à pH neutre à légèrement basique. Les valeurs de pH ne dépassent pas la valeur limite pH 8,5 de la norme OMS et sont versées des eaux de pluies (Réservoir d’impluvium). Pour l’eau du point d’eau TP05, la valeur de la conductivité électrique est de 614 µS.cm -1. Elle a une minéralisation accentuée (333 µS.cm -1 < CE < 666 µS.cm -1). En ce qui concerne le puits ONU37, la conductivité électrique de l’eau est de 942 µS.cm -1 donc à une minéralisation importante (666 µS.cm - 1 < CE < 1 000 µS.cm -1). En ce qui concerne les éléments majeurs, la concentration en carbonate est nulle (pH < 8,3). Par contre, les concentrations en chlore et en sodium sont les plus élevées. Celles du bicarbonate et du nitrate sont très inférieures à la limite OMS (annexe 4).
En marée basse, l’essai par pompage continu et à débit élevé provoque une fluctuation de la valeur de la conductivité électrique mesurée en Métallique. Lorsque le débit de pompage baisse, parallèlement la conductivité électrique diminue. Après un arrêt de pompage important, la conductivité de l’eau a tendance à s’abaisser pour reprendre des valeurs initiales en début de pompage. L’influence de la marée ne s’est pas fait ressentir sur la conductivité (Ibrahim, 2009).
III-4- PARAMETRES HYDROGEOLOGIQUES
Des suivis dans quelques puits d’ONU montrent que l’évolution du niveau piézométrique (NS) dans le puits est en relation avec le niveau de la marée. La figure 24 illustre les variations du niveau de l’eau dans certains puits aux changements de l’amplitude de la marré.
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Source : Marini, 1990 (modifiée) Figure 25 : Evolution du niveau statique par rapport au niveau de la marré On constate que les deux courbes sont superposer l’une de l’autre. Lorsque l’amplitude de marré change de valeur le niveau statique varie aussi
Figure 26 : Carte de niveau piézométrique des points d’eau Le niveau statique de la nappe varie légèrement suivant leur altitude : • une zone de faible valeur de 1,4 à 3,28 m ;
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• une zone fortement élevée avec une valeur de 3,91 m. On constate qu’à certains endroits il peut varier considérablement. Les essais par pompage prouvent aussi que si les débits de pompage sont faibles, l’effet du pompage sur le niveau dynamique n’est pas observé. Des rabattements très faibles (2 à 5 cm) se produisent avec un pompage continu et/ou à débit élevé. Les débits spécifiques varient entre 10 m3/h à 100 m 3/h (Marini, 1990 ). Evaluée à partir de ces tests, la diffusivité calculée est comprise entre 90 m2/s et de 531 m 2/s. Les transmissivités varient entre 5.10 -2/s à 10 -1m2/s et les coefficients d’emmagasinement ont des valeurs de l’ordre de 10 -4 à 10 -3. Dans certains endroits, le système se comporte comme un système aquifère à nappe semi-captive. La figure ci-après montre que le rabattement dans les points d’eau varie aussi légèrement suivant leur altitude : • une zone de faible variation avec une valeur comprise entre de 2 cm à 2,61 cm ; • une zone avec une valeur très élevée de 3,09 cm. Ceci traduit la manque de données disponibles.
Figure 27 : Carte des rabattements Diverses informations tirées des autres approches ont été aussi collectées en plus des données physico-chimiques. Les interprétations des résultats obtenus sont présentées par la suite.
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Quatrième partie : INTERPRETATIONS DES RESULTATS
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Les différentes données et informations collectées, résultats des diverses prospections faites en Grande Comores sont utilisées comme base des interprétations pour mieux comprendre la structure et le fonctionnement du système aquifère de l’île.
Après avoir décrit ces résultats et informations obtenus, des commentaires et interprétations basées sur la structure et le fonctionnement hydrogéologique de l’Atoll de Tikehau de l’Archipel de Tuamotu en Polynésie française dans l’Océan Pacifique Sud (Jamet et al, 1987) supposés déjà acquis seront avancés et appuyés par le cas des îles Iranja dans le Canal de Mozambique au Nord-ouest de Madagascar.
IV-1- PRESENTATION DES INTERPRETATIONS
IV-1-1- Hydrogéologiques sur la Grande Comore
Les puits et ou les forages de la zone d’étude peuvent être implantés en zone de nappe d’eau salée ou en zone de nappe d’eau douce.
En général, la recharge de la nappe souterraine dépend de l’infiltration efficace des eaux des précipitations. Pendant la période de pluie, l’eau douce provenant de l’infiltration des eaux de précipitation pèse sur l’eau salée qu’elle refoule vers le bas jusqu’à une certaine profondeur dans le magasin aquifère. En absence des pluies, la vidange se produit sans abaisser le niveau statique de la nappe du fait que l’eau de mer salée remplace progressivement l’eau douce exploitée. Ce phénomène est prouvé par les faibles rabattements ou faible abaissement du niveau dynamique dans le puits lors d’un pompage à faible débit.
La nappe d’eau douce peut être contaminée par l’eau de mer en faveur des fractures suivant le degré de fracturation de la zone. De plus, la surexploitation (pompage à débit élevé) de celle-ci peut provoquer la montée des eaux marines au-delà de l’interface eau douce-eau de mer. Ainsi, les intercommunications entre les deux nappes aquifères (salée, douce) provoquent le phénomène de mélange. L’existence des fractures au Nord et au Sud de l’île (figure 11) joue un rôle sur la potentialité en eau du système aquifère et l’infiltration des eaux de précipitations.
A Ngazidja, la nappe est moins influencée par l’eau salée en zone non fracturé. Pour la nappe en zone fracturée, elle peut subir facilement la contamination marine en faveur des fracturations. La fluctuation de la profondeur de l’interface eau douce-eau de mer joue un rôle très important sur la répartition de la salinité ou la minéralisation des eaux souterraines.
En général, l’eau de mer salée envahie les points d’eau surtout pendant la période d’étiage ou année à faible pluviométrie du fait que l’interface monte faute de recharge.
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IV-1-2- Hydro-climatique
Les différents calculs effectués sur les données hydro-climatiques montrent que la pluviométrie joue un rôle important dans la réalimentation de la nappe.
La quantité d’eau de pluie tombée peut couvrir très largement les besoins en eau de la population (2 508 025 m3 en 2010 et 2 783 906 m3). Elle peut assurer aussi la recharge de la nappe aquifère. La quantité d’eau infiltrée mais déversée directement dans la mer par des sources sous marines n’est que le débordement de la réserve régulatrice de la nappe aquifère.
IV-1-3- Caractéristiques physico-chimiques des eaux
La minéralisation moyenne ou élevée des eaux des puits et/ou des forages est constatée avec les valeurs de la conductivité électrique (annexe 1, figures 21 et 22).
La distance du puits ou du forage par rapport à la mer est un facteur pouvant modifier la minéralisation des eaux souterraines (COI, 1980). Toutefois, le rôle de ce facteur varie d’un versant à l’autre. Les eaux d’ONU04, de TP05 et d’ONU17 ont une valeur de la conductivité électrique inférieure à 2 000 µS.cm -1(annexe 1). Elles sont moyennement minéralisées et faiblement salées. Elles peuvent être utilisées pour les besoins en eau potable de la population. Par contre, certaines nappes de la partie Nord et Sud (ONU01, ONU02, ONU03, ONU06, ONU13 et ONU14) deviennent saumâtres. Cette différence peut être due à la pénétration de l’eau de mer dans la nappe aquifère grâce à une faible distance par rapport à la mer (ONU22 à 300 m à eau très salée) ou au degré de fracturation de la région surtout de la profondeur du puits située dans la zone de fluctuation de l’interface eau douce eau salée.
Le pH légèrement basique de l’eau du réservoir stockant l’eau de pluie (tableau 9) et des eaux des autres points d’eau (TP05 et ONU37) montre la liaison entre ces eaux. La recharge de la nappe par l’infiltration des eaux de pluie est bien prouvée par la présence des eaux de puits de faible conductivité électrique comme ONU04 (600 µS.cm -1) et ONU17 (500 µS.cm -1) même très proche de la mer (400 m) liées à la conductivité électrique très faible de l’eau de pluie (88,7 µS.cm -1) ou sa minéralisation très faible (<58 mg/L).
Vue les valeurs de pH des eaux échantillonnées TP05 et ONU37 (tableau 10), ces eaux sont aussi légèrement basiques. D’après la recommandation de l’OMS, ces valeurs sont acceptables puisqu’elles ne dépassent pas le pH 8,5. En termes de conductivité électrique et de minéralisation, l’eau du TP05 est moins minéralisée par rapport à celle de l’ONU37 du fait que le premier est plus loin de la mer (2 000 m) que le second (1 200 m). En plus, le puits TP05 est moins profonde (28 m) que ONU37 (49,5 m).
Ces eaux peuvent être destinées à la consommation humaine (<2 000 µS.cm -1).
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Les teneurs en éléments majeurs sont admissibles selon la norme OMS (annexe 4) sauf celle du chlore contenu dans l’eau de Mitsoujdé (ONU37). La teneur en ion carbonaté est nulle (pH <8,3). Cependant, le chlore (Cl -) et le sodium (Na +) sont dominants par rapport aux autres éléments majeurs existants dans ces échantillons d’eau. Cette domination s’explique aussi par la contamination de la nappe par l’eau de mer. L’eau de TP05 a une teneur en ion chloruré dans la limite recommandée par l’OMS (annexe 3). Le TP05, plus distant de la mer et moins profond, est moins envahie par l’eau mer par rapport à ONU37.
La salinité des eaux de ces points d’eau peut être calculée avec l’expression (http://www.ecoumenegolf.org , 2011) ;
Salinité (mg/L) = 0,65*Conductivité ( S.cm -1)
Elle est de l’ordre de 57,65 mg/L pour le réservoir de l’impluvium, 399,14 mg/L pour TP05 et 612,3 mg/L pour ONU37.
La fiabilité des résultats est vérifiée par la neutralité électrique prouvée à l’aide des relations entre la conductivité électrique et la concentration en ions d’après les trois équations suivantes :
CE = 74*[C -] +68 où [C -] est la concentration totale en anion ; CE = 75* [C +] +62 où [C +] est la concentration totale en cation ; CE = 37*[CT] +65 où [CT] est la concentration totale en anion et en cation.
Pour TP05, [CT] = 14,84 ; [C -]= 7,38 et [C +] = 7,36; et pour ONU37, [CT] = 23,70; [C -]= 11,81 et [C +] = 11,73. On peut donc réaliser la représentation graphique des résultats. Les représentations graphiques des éléments chimiques des eaux sur le diagramme de Schoeler (figure 28) et le diagramme de Piper (figure 29) montrent que les eaux sont chlorurées sodiques
Figure 28 : Classification des eaux suivant le diagramme de Schoeler
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Le digramme de Schoeler permet d’identifier les types de faciès de l’eau. Cette figure 28 montrent que la teneur en anion chlore (Cl -) et celle du cation sodium (Na +) sont les plus élevées par rapport aux autres éléments. Les pics maxima correspondent à ces deux éléments. Le faciès des eaux de TP05 et d’ONU37 est donc chloruré sodique.
Figure 29 : Classification des eaux suivant le diagramme de Piper Ce diagramme présente quatre zones différentes pouvant déterminer le faciès de ces eaux. Les teneurs des éléments majeurs étudiés dans les eaux de TP05 et d’ONU37 sont présentées par des points. Les points sont proches du pôle Na + dans le triangle des cations et proches du Cl - dans le triangle des anions. Il est confirmé que les eaux sont chlorurées sodiques. Le losange de projection montre qu’elles sont hyper chlorurée sodique normale.
Ces données et informations pourraient être trouvées dans toutes les masses insulaires.
IV-2- CAS DE L’ATOLL TIKEHAU EN POLYNESIE FRANCAISE
Situé au Nord-ouest de la Polynésie Française, il est composé par 48 îles basses et des îlots coralliens ou des îles hautes. De nombreuses expéditions scientifiques ont été réalisées sur ces atolls dont les principaux objectifs sont l’étude des formations récifales immergées et la préservation de la nappe d’eau douce existante (Jamet et al, 1987).
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Source : Image satellite Figure 30 : Carte de localisation de l’Atoll
IV-2-1- Contexte physique
Les îles formant l’Archipel de Tuamotu sont alignées sur plus de 1 500 km entre 15° et 22°C Sud, 13°4’ et 150°C Ouest. Sa superficie est environ de 1 000 km 2. Elles sont recouvertes de récifs coralliens en anneaux coralliens de taille variable (3 à près de 80 km). Ces îles sont situées dans la zone tropicale humide comprise entre le tropique du Capricorne et du 13° Sud. L’atoll Tikéhau fait partie de cet archipel de Tuamotu. Les températures moyennes annuelles varient entre 25°C et 27°C. La pluviométrie est comprise entre 1 300 à 1 800 mm. Mais il pleut davantage dans les îles hautes (2 000 à 3 200 mm). La zone est soumise à un climat à deux saisons dont l’une chaude et pluvieuse (été austral) de novembre à avril, et l’autre un peu plus fraiche et plus sèche (hiver austral). L’évaporation annuelle est comprise entre 900 à 1 500 mm.
L’eau de pluie captée par les impluviums et stockée dans des citernes métalliques ou en béton constituée l’eau de surface.
IV-2-2- Structures géologiques
L’Atoll présente : • un substratum volcanique (Jamet et al, 1987) ; • des débris coralliens enrichis de sables coquilliers et d’algues calcaires. La GRANDE COMORE Page 62 Mémoire de fin d’études DEA Génie Minérale 2011
L’est constitué par des formations calcaires compactes fracturées ou non. Des lentilles d’eau douce souterraine sur de l’eau salée rencontrées dans des matériaux coralliens peuvent être captées dans ces formations en période d’étiage. Ces nappes sont captées par des puits à force motrice humaine (manuelle) ou par pompage dans des petits puits de 1 à 2 m de profondeur. Elles sont proches de surface (Jamet et al, 1987).
IV-2-3- Fonctionnement hydrogéologique de l’Atoll
Les phénomènes sont expliqués par la loi hydrostatique de l’interface eau douce - eau de mer qui est basée sur l’équilibre hydrostatique entre deux fluides immiscibles (Myer et al, 1980 ; Frederic et al, 2003). Elle est définie par une profondeur approximative de cette interface par rapport au niveau piézométrique de la nappe d’eau douce (figure 34). Cette profondeur peut être estimée en surface avec la loi de Ghyben-Herzberg définie par la formule suivante (Gilli et al, 2004) :
ρd(P + H) = ρsP avec ρd : densité de l’eau douce ; ρs: densité de l’eau salée ; P : profondeur de l’interface et H : charge hydraulique (ou niveau piézométrique) ; P = 40H par approximation.
Source : Myer et al, 1980 Figure 31 : Fonctionnement hydrogéologique d’un Atoll à terrain meuble Le principe de Ghyben-Herzberg n’est donc valable qu’en première approximation. Il peut donner rapidement un ordre de grandeur du niveau piézométrique ou de profondeur d’interface eau salée.
L’intrusion marine dans la nappe d’eau douce peut se faire par : • le fond des points d’eau proche de l’interface eau douce - eau de mer salée ; • les vagues des marées qui peuvent arriver jusqu’aux puits; • l’intercommunication de la nappe et la mer. Le système est alimenté par les eaux de précipitation. La vidange se fait par des sources lithorales et le captage.
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IV-3- CAS DES ILES IRANJA A MADAGASCAR
Situées au Nord-ouest de Madagascar dans le Canal de Mozambique, au Sud-ouest de Nosy be (47°49’05’’E/13°36’ 07’’S), les îles Iranja sont composées de deux îlots : Iranja be et Iranja kely.
Figure 32 : Carte de localisation des îles Iranja
La dernière est dénommée « île aux tortues » du fait de la présence des tortues de mer qui viennent déposer périodiquement leurs œufs dans le sable de plage d’où sa potentialité éco-touristique. Une étude de la limite d’exploitation pour ne pas perturber l’équilibre hydrogéologique des îles et préserver les ressources en eau douce a été réalisée.
IV-3-1- Contexte physique
Les îles Iranja sont reliées par un cordon de 1 500 m couverte de sable. Iranja be (1 200 ha) au Nord atteint jusqu’à 60 m NGM d’altitude et Iranja kely (13 ha) au Sud culmine seulement jusqu’à 5 m NGM.
Elles sont soumises sous un climat tropical chaud et humide. Les données pluviométriques enregistrées à la station de repérage à Iranja be entre 1952 et 1971 (BDHM, 2010) donnent une pluviométrie moyenne annuelle de 1 887 mm.
L’évapotranspiration réelle (ETR) est comprise entre la courbe 800 à 900 mm (Rakotondrainibe, 1983).
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Iranja kely ne présente aucun réseau de surfaces. Quelques dépressions fermées y sont observées. Ces dépressions constituent des indices d’existence des plans d’eau temporaires au moins pendant une période de forte pluie.
IV-3-2-Structures géologiques
La face orientale de l’Iranja be montre de bas en haut : • le substratum volcanique ; • le couvert latéritique rouge d’épaisseur variable ; • la strate calcaire sableuse bio-détritique présentant des fractures colmatées en surface. A Iranja kely, l’ilot est constitué par des calcaires sableux friables. Les côtes sont protégées par de calcaires compactes montrant des fractures colmatées, des gros galets et plaques de desquamation des calcaires aux SO et NE, des sables de plage à l’extrémité Sud de l’Iranja kely et le long du cordon de liaison avec Iranja be.
IV-3-3- Fonctionnement hydrogéologique de l’Iranja kely
Sept puits ont été implantés à Iranja kely. D’après les occupants, depuis l’implantation de ces puits, ils constatent que : • l’eau des puits extérieurs devient salée après une vagues de marée; • il n’y avait pas de fluctuation du niveau d’eau dans les puits sauf en présence des vagues de marée ; • l’eau devient de plus en plus salée à l’étiage. A l’étiage, la seule ressource en eau douce à Iranja be est l’exploitation des nappes aquifères du calcaire sableux bio-détritique et de la formation magmatique sous-jacente fracturée.
Des mesures physico-chimiques confirment certaines de ces observations (tableau 11).
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Tableau 11 : Physico-chimique des eaux de puits d’Iranja kely
N° NS T°C air T°C eau pH CE (µS.cm -1) Observations 0 0 26,5 28 8,65 29 100 Eau de mer 1 3,70 28,0 27,5 7,70 1 460 Extrême S Iranja kely 2 3,30 26,5 27,5 7,72 670 Extérieur E Iranja kely 2 3,30 27,5 27,5 7,68 667 (matin et soir) 3 2,90 25,0 27,0 8,17 744 Au centre Iranja kely 3 2,90 29,0 28,0 8,50 787 (matin, soir, cinquième jour) 3 2,90 27,0 28,0 8,23 740 4 3,10 30,0 28,5 7,86 4 450 Extérieur O 5 3,85 30,5 28 7,52 445 Extrème N Iranja kely Source : rapport EIE, Cabinet Performance, 2000 Le niveau statique de la nappe est situé entre 2,90 m et 3 m de profondeur. Le niveau piézométrique reste stable dans les puits 2 (3,30 m) et 3 (2,90 m) après avant et après puisage. Ceci justifie que le niveau de l’eau dans les puits ne fluctue pas à faible débit. Les températures de l’air sont comprises entre 26,5°C et 30,5°C. Les températures de l’eau sont proches de celles de l’air (26°C et 28.5°C). La nappe est donc superficielle. Concernant le pH, les valeurs sont entre 7,52 et 8,65 donc légèrement basiques. L’eau est liée à des formations volcaniques basiques à ultrabasiques. A part l’eau du puits 4 qui a une conductivité électrique 4 450 µS.cm -1, l’eau des puits a une valeur de conductivité électrique inférieure à 2 000 µS.cm -1. Les eaux ont une minéralisation moyennement accentuée (333 µS.cm -1< CE<666 µS.cm -1) à minéralisation importante (666 µS.cm -1< CE<1 000 µS.cm -1) mais loin d’être voisine des celle de l’eau de mer (29 100 µS.cm -1) grâce à la présence de la couche de calcaire compacte superficielle. Pour ces raisons, deux modèles structuraux du système aquifère de l’île Iranja kely peuvent être envisagés (figures 32a et 32b) :
• le substratum magmatique est non fracturé (figures 32a) ;
a)- substratum magmatique non fracturé 1 : substratum magmatique non fracturé ; 2 : nappe d’eau douce ; 3 : nappe d’eau salée ; 4 : roche calcaire ; 5 : eau de mer ; 6 : calcaire sableux.
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• le substratum magmatique est fracturé (figures 33b).
b)- substratum magmatique fracturé 1 : substratum magmatique fracturé ; 2 : nappe d’eau douce ; 3 : nappe d’eau salée ; 4 : roche calcaire ; 5 : eau de mer ; 6 : calcaire sableux
Figure 33 : Fonctionnement hydrogéologique à Iranja kely
Puisqu’il n’y a pas de réseau de surface à Iranja kely et que l’intrusion marine semble absente, la recharge de la nappe y est donc essentiellement assurée par l’infiltration efficace en période de pluie. La vidange pourrait se faire par des sources d’eau douce sous marines prouvées par la présence de la zone de ponte des tortues de mer (Zicoma, 1987).
IV-4- CAS DE LA GRANDE COMORE
Les formations sont formées par des scories plus ou moins altérées en surface et des alternances de basaltes stratifiés plus ou moins fracturés, appartenant à différentes phases sur un substratum compact.
Lés interprétations des données et informations collectées et les cas de l’atoll de Tikéhau en Polynésie française et des îles Iranja, nous ont permis d’ avancer la figure ci-après pour expliquer le fonctionnement de la nappe aquifère de la Grande Comore. Comme dans les autres masses insulaires, le fonctionnement hydrogéologique est aussi lié à l’équilibre hydrostatique entre la nappe d’eau douce et l’eau de mer.
1 : basalte compact ; 2 : basalte compact fracturé ; 3 : nappe d’eau douce ; 4 : nappe d’eau salée ; 5 : eau de mer
Figure 34 : Fonctionnement hydrogéologique de la GrandeComore
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IV-5- ETUDES COMPARATIVES ET SYNTHESE
Les caractéristiques de chaque site considéré peuvent être synthétisées et présentées dans le tableau ci-après :
Tableau 12 : Caractéristiques de trois îles
Paramètres Atoll Polynésie Iranja Grande Comore française Localisation zone tropicale humide zone tropicale chaude et zone tropicale chaude et humide humide Température 25°C à 27°C 23,8°C à 27°C 23,2°C à 27°C Pluviométrie 1 550 mm 1 887 mm 3 000 mm moyenne annuelle moyenne annuelle moyenne annuelle Substratum Volcanique volcanique volcanique Roches Calcaires Latérites rouges, Basaltes fracturés aquifères coralliens sableux basaltes fracturés et scories, alluvions sableux et calcaires (Iranja be), calcaire bio- bio-détritique détritique (Iranja kely) et intrusion basaltique fracturées Géométrie Calcaire-sableux Calcaire Basaltes et scories et structure compacts et fracturés bio-détritique compact à compacts, fracturées, et du système (monocouche) fracture colmaté en surface altérés en surface aquifères (monocouches ou bicouches) (multicouche)
Salinité et L’eau de mer dans la L’eau de mer dans la L’eau de mer dans la conductivité contamination de la contamination de la nappe contamination de la nappe électrique nappe douce, temps de douce, temps de séjours douce et la roche formant des nappes séjours l’aquifère, temps de séjours
Les trois cas mentionnés dans le tableau 12 sont des îles d’origine volcaniques. Leur climat est de type tropical humide. Les valeurs minimales et maximales de température sont presque identiques. La pluviométrie de chacune de ces îles est donc favorable à la réalimentation des nappes.
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L’Atoll de la Polynésie Française avec une formation calcaire meuble et/ou compacte fracturée a une potentialité en eau douce notable surtout à l’intérieur de la terre ferme.
Les îles Iranja avec une formation calcaire meuble et/ou compacte fracturée colmaté en surface sur un substratum constitué par une formation magmatique compacte ou fracturée possédant une nappe d’eau douce à salée en fonction de la distance par rapport à la mer.
Pour la Grande Comore, les formations sont des basaltes compacts et des scories plus ou moins fracturés et altérés en surface constituant la nappe aquifère. Les eaux y sont douces, saumâtres à salées. La plupart des points d’eau ont des eaux à fortement minéralisation liée à la fluctuation de la profondeur de l’interface eau douce- eau salée et à l’altitude. La géométrie du système aquifère des ces trois îles sont presque identiques : substratum volcanique compact, aquifère meuble ou compact fracturé et toit perméable formé par des altérations meubles ou des calcaires coralliens meubles ou friables donc leurs systèmes sont en général à nappe libre.
Quand aux fonctionnements hydrogéologiques, la recharge est assurée par infiltration des eaux de précipitations locales (pluies). La vidange se fait par des sources sur la terre ferme ou par des sources sous marines. La surexploitation de la nappe aquifère influe sur la disponibilité en qualité et en eau de qualité de la masse insulaire en termes de ressources en eau de consommation humaine.
Sur ces îles, différentes précautions et solutions peuvent être considérées afin de ne pas avoir de l’eau salée dans le puits :
• puits au plus loin possible de la mer ; • fond du trou de puits et des forages de captage ne doit pas être proche de la zone de fluctuation de l’interface eau douce –eau de mer ; • utilisation de crépines à points filtrants ; • gestion intégrée des ressources en eau existantes et des points d’eau pour éviter la surexploitation de la nappe souterraine.
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CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS
Les différentes approches déjà utilisées en vue de l’alimentation en eau dans l’Archipel des Comores ont été reprises lors de cette étude pour mieux comprendre la structure et le fonctionnement ainsi que la potentialité en eau du système aquifère de la Grande Comore. Les résultats de ces diverses approches appuyés par ceux de l’analyse physico-chimique des échantillons d’eau que nous avons prélevés dans quelques points d’eau nous ont permis d’avancer quelques éléments de réponse sur la litho-structure du système. La Grande Comore est formée par un système aquifère multicouche sous un toit perméable scoriacé plus ou moins altéré en surface et sur un plancher ou substratum imperméable basaltique compact donc à nappe libre .
Malgré la presque quasi-absence des réseaux de surface, la disponibilité en quantité d’eau de précipitation ou eau de pluie est prouvée par des pluviométries suffisantes. La disponibilité en quantité d’eau souterraine est marquée par des puits et forage pérennes.
Les eaux sont moyennement à fortement minéralisées. Cependant, la plupart des eaux des points d’eau inventoriés ne sont pas potables. La forte salinité et le goût saumâtre à salé de certaines nappes souterraines s’expliquent essentiellement par la contamination par l’eau de mer soit par la fluctuation de l’interface eau de mer-nappe d’eau douce, soit par les vagues des marées. Ils varient avec la position des points d’eau par rapport à la mer et à leur altitude. Ils peuvent être dus à la forte évapotranspiration et ou les précipitations issues du cycle océanique de l’eau.
L’utilisation ou l’implantation des puits plus à l’intérieur de l’île pourra être nécessaire afin de diminuer cette contamination marine.
Nous pouvons avancer quelques suggestions, pour le captage des eaux souterraines en Grande Comore : • éviter la surexploitation de la nappe en période d’étiage ; • minimiser la profondeur des points d’eau pour que l’interface de l’eau douce-eau mer ne soit pas près du fond ; • estimer la réserve disponible de la nappe aquifère. Une étude physico-chimique beaucoup plus avancée et détaillée est envisagée.
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ANNEXES
Annexe 1 : Puits et forages aménagés avec réseaux de distribution sur l’île
Points Distance Profondeur CE Localisation, réseau, villages Observations (état de marche, d’eau mer (m) (m) ( S.cm -1) desservis propositions,….) F1, F2 250 90 3 000 Hahaya Système bien équipé ONU01 400 32 23 200 Mitsamiouli Abandonné et réhabiliter le système ONU02 350 6 22 000 Mistamiouli Non fonctionnel et réhabiliter le système
ONU03 500 26,2 3 000 Foumbouni Système en marche, améliorer le réseau ONU04 1 900 35,2 600 Vouvouni - Ma'mwe Système bien équipé, améliorer le réseau ONU05 700 27,3 18 200 Djomani Abandonné, réhabiliter le système
ONU06 800 21,8 28 400 Bangoikouni Abandonné, réhabiliter le système
ONU07 500 19,8 12 000 Ivoini Abandonné, réhabiliter le système
ONU08 1 650 44 4 200 Ouelah Système marche bien, améliorer le réseau
ONU09 1 500 33 1 700 Zikaledjou Abandonné, réhabiliter le système
ONU10 2 300 33,6 1 600 Simamboini En bonne marche, améliorer le réseau ONU11 100 4 10 400 Pidjani Abandonné, réhabiliter le système ONU12 150 6,7 5 200 Foumboudzivouni En bonne marche, améliorer le réseau ONU13 600 29,4 9 400 Pidjani Non fonctionnel, améliorer le système ONU14 500 32,7 9 600 Bandamadji ladomba Fonctionnel, améliorer le système ONU15 500 12,9 3 200 Chindini En panne et réhabilité le système ONU16 100 4,2 5 600 Foumbouni Abandonné, réhabilité le système
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Points Distance Profondeur CE Localisation, réseau, villages Observations (état de marche, d’eau mer (m) (m) ( S.cm -1) desservis propositions,….) ONU17 400 13,5 500 Ouroveni Fonctionnel, améliorer le réseau ONU18 700 34 1 500 Malé Abandonné, réhabiliter le système ONU19 750 21 4 400 Mtsagadjou En panne, réhabiliter le système et équipements ONU20 400 16,5 9 800 Chomoni Abandonné, réhabiliter le système ONU21 300 4 9 200 Mtsamdou Fonctionnel, améliorer le système ONU22 300 26 40 000 Sidjou Abandonné, chercher un autre point d’eau ONU23 1 000 40,8 3 400 Ndroude, Handzinzi Abandonné, réhabiliter le système ONU24 550 21 10 000 Mtsamdou En panne, chercher un autre point d’eau ONU25 1 600 47 7 600 Bangoikoun Non utilisé, réhabiliter le système ONU26 1 100 50 6 000 Ivoini En marche, améliorer le système ONU27 1 000 53 5 600 Memboi-boini, Hôtel Galawa En marche, réhabiliter le système ONU28 1 550 62,5 1 800 Chamlé, Djomanin, Fassi En panne, réhabiliter le système Ndzaouze, Mitsamiouli ONU29 200 5,5 6 200 Mitsamiouli Non fonctionnel, réhabiliter le système ONU30 1 000 49,2 6 500 Mitsamiouli Non utilisé, réhabiliter le système ONU31 1 400 26 6 300 Hahaya Non utilisé, réhabiliter le système ONU32 1 200 64,8 7 200 Chézani Non utilisé, réhabiliter le système ONU33 1 050 73 5 600 Ntsaoueni, Domoiboini En panne, réhabiliter le système ONU34 900 52 12 200 Domoni Non utilisé, chercher un autre point d’eau ONU35 1 500 48 1 100 Selea, Nioumadzaha En panne, réhabiliter le système ONU36 1 000 69 12 200 Fassi Non utilisé, chercher un autre point d’eau
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Points Distance Profondeur CE Localisation, réseau, villages Observations (état de marche, d’eau mer (m) (m) ( S.cm -1) desservis propositions,….) ONU37 1 200 49,7 1 700 Mitsoudje En marche, améliorer le système du réseau ONU38 1 200 48,9 5 800 Chouani, Bangoi En panne, réhabiliter la pompe ONU39 600 72,5 3 000 Makorani, Kanzile Non utilisé, réhabiliter les infrastructures Tsinimouachongou, ONU40 1 250 76 3 600 Koimbani En cours de réhabilitation, établir un réseau vers les villages amont ONU41 500 60 5 200 Pidjani En panne, réhabiliter le système ONU42 1 200 57 6 800 Dzahadjou Non fonctionnel, réhabiliter le système ONU43 2 300 70 1 400 Bangoikouni En panne, réhabiliter le système ONU44 600 57 3 000 Malé Abandonné, établir une infrastructure adéquate TP01 2 100 37,5 900 Mdé, Ma'Mwé Travaux en cours, extension du réseau de Ma’mwe TP05 2 000 28 540 Vouvouni, Ma'Mwé En marche, améliorer les infrastructures Source : SCP, 2009 (modifiée)
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Annexe 2 : Résultats des essais réalisés dans certains puits en Grande Comore
Puits ONU Diffusivité Transmissivité Coefficient Débit de sécurité (m 2/s) T (m 2/h) d’emmagasinement S (m 3/h) 4 90 86 2,8.10 -4 > 160
7 531 10
9 292 1080 1.10 -3 70
19 240 35
27 34 250 2.10 -3 30
35 287 68 1.10 -3 > 70
37 245 137 1,5.10 -4 60
38 896 169 5,4.10 -5 45
42 104 180 5.10 -4 < 20
44 10 432 6,3.10 -3 40
Source : Marini, 1990 Annexe 3 : Type d’appareil de mesure sur terrain
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Annexe 4 : Normes des paramètres physico-chimiques définies par l’OMS
Paramètres Valeurs limites CE (µS.cm -1) 2000 T°C 25 pH 8,5 Ca 2+ (mg/L) 100 Mg 2+ (mg/L) 50 Na + (mg/L) 150 K+ (mg/L) 12 2- SO 4 (mg/L) 400 - HCO 3 (mg/L) 300 Cl -( mg/L) 250 - NO 3 (mg/L) 50 - NH 4 (mg/L) 1,5 F- (mg/L) 1,0 Source : Said et al, 2006 Annexe 5 : Les valeurs des indices chimiques de pollutions en substances toxiques ou indésirables fixées par l’OMS
Elément Concentrations limites(en mg/L) Plomb (en Pb) 0,1 Sélénium (en Se) 0,05 Fluorure (en F -) 1,0 Arsenic (en As) 0,05 Chrome (hexa valent) Dose inférieure au seuil de détermination analytique Cuivre (en Cu) 1,0 Fer (en Fe) 0,2 Manganèse (en Mn) 0,1 Zinc (en Zn) 5,0 Composées phénoliques (en Néant phénol)
Source : Said et al, 2006
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TABLE DES MATIERES
SOMMAIRE ...... i REMERCIEMENTS ...... ii LISTE DES ABREVIATIONS ...... iii
LISTE DES FIGURES ...... iv LISTE DES TABLEAUX ...... v INTRODUCTION ...... 1 Premiere partie : PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE ...... 2 I-1- Situation géographique ...... 3 I-2- Contexte géomorphologique ...... 4 I-3- Contexte climatique ...... 7 I-3-1- Pluviometrie ...... 7 I-3-2- Température ...... 10 I-4-Contexte géologique ...... 11 I-5- Contexte hydrologique ...... 15 I-5-1- Précipitations ...... 15 I-5-2- Réseaux hydrographiques ou réseaux de surface ...... 15 I-5-3- Nappes aquifères ...... 16 I-5-3-1- Inventaires des points d’eau ...... 16 I-5-3-2- Hydrogéologie générale ...... 19 I-5-3-3- Hydrogéologie de la zone cotière ...... 20 I-6- Contexte socio-économique et infrastructures ...... 21 I-6-1- Démographie (Natalité, Mortalité, Croissance) ...... 21 I-6-2- Infrastructures (Education, Santé) ...... 23 I-6-2-1- Education ...... 23 I-6-2-2- Santé ...... 23 I-6-3- Activités de développement économique ...... 24 I-6-4- Besoins en eau et en eau potable ...... 24 Deuxieme Partie : APPROCHES METHODOLOGIQUES ...... 29 II-1-Différentes Approches utilisables en hydrogéologie ...... 30 II-1-1-Approche Hydro-climatique ...... 30 II-1-2- Approches géologique et morpho-tectonique ...... 31 II-1-3- Approche géophysique ...... 32 II-1-3-1-Méthodes électriques ...... 32 II-1-3-2-Méthode électromagnétique ...... 33
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II-1-3-3- Diagraphies de forage ...... 33 II-1-4- Approche hydrogéologique ...... 34 II-1-5- Approche physico-chimique ...... 34 II-2- Approches méthodologique de cette étude ...... 35 II-2-1- Etudes réalisées au Grande Comore ...... 36 II-2-1-1- Climatologie ...... 36 II-2-1-2- Géologie et étude structurale ...... 36 II-2-1-3- Prospections geophysiques ...... 36 II-2-1-4- Travaux sur la physico-chimique des eaux ...... 37 II-2-1-5- Travaux hydrogéologique senso stricto ...... 38
II-2-2- Logiciel Vertical Mapper ...... 36 II-2-3- Etude Comparative avec d’autres masses insulaires ...... 40 Troisieme Partie : INFORMATIONS ET RESULTATS OBTENUS ...... 41 III-1- Données et informations hydro climatiques ...... 42 III.-1-1- Pluviometrie(P) ...... 42 III-1-2- Evapotranspiration reélle (ETR) ...... 43 III-1-3- Ruissellement (R) ...... 43 III-1-4- Infiltration (I) ...... 44 IIi-1-5- Stocké et utilisé (∆S) ...... 44 III-2-Lithologie et Structure Géologique ...... 45 III-2-1- Identification des aquifères ...... 45 III-2-2- Structure et géometrie ...... 48 III-3- Physico-Chimie des eaux ...... 50 III-3-1- Données physico-chimiques ...... 50 III-3-2- Distance par rapport à la mer ...... 50 III-3-3- La Conductivite électrique ...... 50 III-4- Parametres hydrogeologiques ...... 54 Quatrieme Partie : INTERPRETATIONS DES RESULTATS ...... 57 IV-1- Présentation des interprétations ...... 58 IV-1-1- Hydrogéologiques sur la Grande Comore ...... 58 IV-1-2- Hydro-climatique ...... 59 IV-1-3- Caractéristique physico-chimique des eaux ...... 59 IV-2- Cas de l’Atoll Tikehau en Polynesie Francaise ...... 61 IV-2-1- Contexte physique ...... 62 IV-2-2- Structures géologiques ...... 62
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IV-2-3- Fonctionnement hydrogeologique de l’Atoll ...... 63 IV-3- Cas des îles Iranja à Madagascar ...... 64 IV-3-1- Contexte physique ...... 64 IV-3-2-Structures géologiques ...... 65 IV-3-3- Fonctionnement hydrogéologique de l’Iranja kely ...... 65 IV-4- Cas de la Grande Comore ...... 67 IV-5- Etudes comparatives et synthèse ...... 68 CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS ...... 70 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ...... 71 ANNEXES ...... 74 Annexe 1 : Puits et forages amenagés avec réseaux de distribution sur l’île…………………..74 Annexe 2 : Résultats des essais réalisés dans certains puits en Grande Comore ...... 77 Annexe 3 : Type d’appareil de mesure sur terrain ...... 77 Annexe 4 : Normes des parametres physico-chimiques définies par l’OMS ...... 78 Annexe 5 : Les valeurs des indices chimiques ce pollutions en substances toxiques ou indésirables fixées par l’OMS ...... 78 TABLE DES MATIERES ...... 79
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Titre : Compréhension de la structure et fonctionnement des aquifères d’une masse insulaire : cas de la Grande Comore. Nombre de pages : 79 Nombre de tableaux : 12 Nombre de figures : 34 Résumé En vue de l’alimentation en eau en Grande Comore, diverses approches ont été analysées par le biais de l’étude des données. Elles ont apporté des éléments de réponse sur la structure et la géométrie, le fonctionnement du système aquifère et la potabilité des eaux des points d’eaux de l’île. Les différentes méthodes sont explicitées dans le but de mieux comprendre les divers facteurs influençant la qualité et la quantité d’eau disponible. L’île présente une pluviométrie suffisante pour la rechage des nappes, des roches perméables sous une couverture latéritique d’épaisseur variée, des sources, des puits et forages d’eau pérennes. La présence des formations scoriacées alternées avec des basaltes compacts plus ou moins fracturés appartenant à différente phase d’éruption, permet d’avancer que la Grande Comore a un système aquifère multicouche. Le toit est formé par le manteau altéritique en surface et le plancher par le substratum basaltique compact. La physico-chimie des eaux montre que les eaux des points d’eau inventoriés sont à minéralisation moyenne à très élevée. La dilatation de l’interface eau de mer – nappe souterraine douce, l’intrusion marine en faveur des fracturations et la forte évaporation expliquent l’origine de la forte salinité et du goût salé des eaux. Mots clés : Structure, géométrie fonctionnement, système aquifère, insulaire, ressources en eau, quantité, qualité. Absract In view of the food in water the Grande Comore various approaches have been analyzed by slant of the data survey. They brought brief replies on the structure and the geometry, the operation of the aquiferous system and the potability of water of the island water points. The various methods are clarified with an aim of better including/understanding the various factors influencing the quality and the quality of water available. The Island presents a sufficient pluviometry for the recharge of tablecloths, of permeable rocks under a lateritic cover varied thickness, sources, perennial water wells and drillings. The presence of the alternate scoriaceous formations with more or less fractured compact basalts pertaining to different phase of eruption, makes it possible to advance that Grande Comore has a multi-layer aquiferous system. The roof is formed by the coat alteritic on the surface and the floor by the compact basaltic substratum. The physic-chemistry of water shows that water of the inventoried water points is with average mineralization with very high. The dilation of the interface sea water – soft underground tablecloth, the marine intrusion in favor of the fracturings and strong evaporation explains the origin of the strong salinity and the salted taste of water. Keys words: Structure, geometry, operation, system aquiferous, insular, water resources, quantity, quality. NADIAR Athoumani GSM : 03410 175 58 ; E-mail : [email protected] Adresse personnel : Mbeni-Grande Comore (Comores) Encadreur académique : RALAIMARO Joseph, Hydrogéologue, Maître de Conférences, Enseignant Chercheur à l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo. Département Mines.
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