Universite D'antananarivo

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UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ------FACULTE DES SCIENCES

------DEPARTEMENT DE PHYSIQUE ------

MÉMOIRE pour l`obtention du diplôme de : MASTER EN SCIENCES ET TECHNIQUES EN GEOPHYSIQUE ET GEOMATIQUE

Option : Eau et Environnement

Intitulé :

ETUDE HYDROGEOLOGIQUE POUR L’AEP

DE LA COMMUNE SOALOKA, DISTRICT MIANDRIVAZO,

REGION MENABE

présenté par : RAHAINGOHARINIVO D’EL Mine le 04 Juillet 2015

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ------FACULTE DES SCIENCES

DEPARTEMENT DE PHYSIQUE ------

MÉMOIRE pour l`obtention du diplôme de :

MASTER EN SCIENCES ET TECHNIQUES EN GEOPHYSIQUE ET GEOMATIQUE

Option : Eau et Environnement

ETUDE HYDROGEOLOGIQUE POUR L’AEP

DE LA COMMUNE SOALOKA DISTRICT MIANDRIVAZO,

REGION MENABE

présenté par :

RAHAINGOHARINIVO D’EL Mine devant la commission d’examen composée de : Président: Monsieur RANAIVO-NOMEJANAHARY Flavien Professeur Titulaire Rapporteur : Monsieur RAZAFINDRAKOTO Boni Gauthier Maitre de Conférences Examinateur : Monsieur RALAIMARO Joseph Maitre de Conférences

ANNEE :2015

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REMERCIEMENT Je tiens à remercier sincèrement tous ceux qui de près comme de loin ont collaboré à cette acquisition de savoir et de connaissance. De plus, de me conseiller précieusement à initier, à diriger la réalisation de ce mémoire. Je tiens aussi à exprimer mes profondes gratitudes à :

-Monsieur RAHERIMANDIMBY Marson, Doyen de la Faculté des Sciences qui m’a permis d’inscrire au sein de la Faculté des Sciences,

-Monsieur RAKOTONDRAMANANA Hery Tiana, Chef de Département physique à la Faculté des Sciences, m’avoir accueilli an sein de son Département, -Monsieur RAMBOLAMANANA Gérard, Professeur Titulaire, Directeur de l’Institut et Observatoire de Géophysique Appliquée (IOGA), qui m’a accueilli avec tant de bienveillance au sein de cet institut, -Monsieur RANAIVO-NOMENJANAHARY Flavien, Professeur Titulaire, Responsable pédagogique de la formation Master en Sciences et Techniques en Géophysique et Géomatique (MSTGG), qui m’a soutenu durant toutes mes études, et m’autorise à effectuer mon mémoire de fin d’études et qui a accepté de présider honorablement ce mémoire, -Monsieur RAZAFINDRAKOTO Boni Gauthier, Maitre de Conférences, Enseignant Chercheur à l’École Supérieure Polytechnique d’Antananarivo (ESPA), qui m’a toujours soutenu et je lui remercie également aux conseils qui ont été toujours clairs et succincts qu’il m’a divulgues sur terrain et tout au long de la rédaction, et d’avoir accepté d’être le rapporteur de ce mémoire, -Monsieur RALAIMARO Joseph, Maitre de Conférences, Enseignant Chercheur à l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo au sein du Département des Mines, qui m’a fourni ses précieux conseils tout au long de notre formation. C’est un honneur de lui voir parmi les membres du Jury et d’avoir accepté d’être l’examinateur de ce mémoire, -Monsieur RAKOTO Heritiana, Maitre de Conférences, Enseignant Chercheur au Laboratoire de Géophysique Appliquée de l’IOGA, à qui j'adresse ma plus profonde reconnaissance pour m'avoir accueilli dans sa Société (SGDM) durant ma mémoire, -Monsieur RAKOTONDRAMAZAVA Hery Tiana Coordonnateur de l’Organisation Non Gouvernementale Manorintsoa, -à ma famille, et mes collègues, qui m’ont toujours soutenu aussi bien moralement que matériellement et m’ont encouragé pour la réalisation de cette mémoire. Enfin, nous voulons témoigne notre profonde gratitude avec nos meilleures considérations.

SOMMAIRE

REMERCIEMENT SOMMAIRE LISTE DES ABREVIATIONS LISTE DES FIGURES LISTE DES PHOTOS LISTE DES TABLEAUX LISTE DES ANNEXES

INTRODUCTION

CHAPITRE 1 : DESCRIPTION DE LA ZONE D’ETUDE I.1 – SITUATION GEOGRAPHIQUE ET ADMINISTRATIVE I.2 – CONTEXTE SOCIO-ECONOMIQUE I.3 – CONTEXTE CLIMATOLOGIQUE I.4 – CONTEXTE GEOLOGIQUE I.5 – CONTEXTE HYDROGEOLOGIQUE

CHAPITRE 2: METHODOLOGIE APPLIQUEES A L’ETUDE HYDROGEOLOGIQUE II.1- GENERALITES SUR LES AQUIFERES II.2- PHOTO INTERPRETATION II.3- PARAMETRES PHSICO-CHIMIQUES DES EAUX II.4- METHODES DE PROSPECTION GEOPHYSIQUE

CHAPITRE 3 RESULTATS ET INTERPRETATIONS III.1 – RESULTATS DES PHOTO-INTERPRETATIONS III.2 – RESULTATS DES ANALYSES PHYSICO-CHIMIES DES EAUX III.3– RESULTATS DES TRAVAUX GEOPHYSIQUES III.4 – SYNTHESE DES RESULTATS

CONCLUSION

TABLE DES MATIERES

REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE

LISTE DES ABREVIATIONS

AEP : Adduction d’Eau Potable AEPG : Adduction d’Eau Potable par Gravitaire BD100 : Base de Données à l’échelle 1/100 000 ème ESPA : Ecole Supérieure Polytechnique d’Antanarivo SGDM : Société Géosciences pour le Développement de Madagascar GPS : Global Positioning System IOGA : Institut et Observatoire de Géophysique d’Antananarivo MSTGG : Master en Sciences et Techniques en Géophysique et Géomatique DEA : Diplôme d’Etudes Approfondies ONG : Organisation Non Gouvernementale pH: potentiel d’Hydrogène CE : Conductivité Electrique T° : Température N.S : Niveau Statique NG : Nord Géographique ◦C : Degré Celsius µS /cm : Micro Siemens par centimètre m : mètre mm : Millimètre Km : kilomètre

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LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Carte de localisation de la zone d’étude ...... 2

Figure 2 : Courbe ombro thermique de la zone d’étude ...... 7

Figure 3 : Stratigraphie régionale de la zone d’étude ...... 10

Figure 4 : Carte géologique de la zone d’étude ...... 12

Figure 5 : Carte hydrographique de la zone d’étude ...... 13

Figure 6 : Représentation d’une nappe libre ...... 16

Figure 7 : Représentation d’une nappe captive ...... 17

Figure 8: Représentation d’une nappe semi-captive ...... 18

Figure 9: Prise des mesures de la photo aérienne ...... 20

Figure 10: Les stéréoscopes ...... 23

Figure 11 :Mode d’opération des photos aériennes ...... 24

Figure 12 :Photo –interprétation sous stéréoscope à miroir ………………………………...24

Figure 13: Le dispositif de mesure…………………………………………………………….29

Figure 14: Représentation du panneau électrique et niveaux d’acquisition de données ...... 32

Figure 15: Représentation des blocs et des points de mesure ...... 35

Figure 16: Principe de l’inversion ...... 36

Figure 17: Photo-interprétation de la zone d’étude ...... 37

Figure 18: Emplacements des échantillons ...... 38

Figure 19: Emplacement des lignes géophysiques à Ambodirina ...... 40

Figure 20 :Coupe géo-électrique du profil n°1, Ambodirina ...... 41

Figure21: Coupe géo-électrique du profil n°2, Ambodirina ...... 42

Figure 22:Coupe lithologique du puits Ambodirina ...... 42

Figure 23: Emplacement de ligne géophysique à Andranovelona ...... 43

Figure 24: Coupe géo-électrique du profil n°3, Andranovelona ...... 44

Figure 25:Coupe lithologique du puits Andranovelona ...... 45

Figure 26: Emplacement des lignes géophysiques à Andolobe ...... 46

Figure 27: Coupe géo-électrique du profil n°4, Andolobe ...... 47

Figure 28: Coupe lithologique du puits Andolobe ...... 48

Figure 29: Emplacement des lignes géophysiques à Beraketa ...... 49

Figure 30: Coupe géo-électrique du profil n°5, Bereketa ...... 50

Figure 31:Coupe lithologique du puits Bereketa………………………………………………51

LISTE DES PHOTOS

Photo 1: Pont de Manambolomaty ...... 12

Photo 2: Mise en place du résistivimètre SYSCAL R2 avec ses accessoires ...... 33

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1: Répartition de la population dans les trois Fokontany cibles en 2014 ...... 3

Tableau 2: Répartition des élèves dans les trois Fokontany cibles en 2014 ...... 3

Tableau 3: Evolution de la température moyenne mensuelle en (°C) de 2010-2014 ...... 6

Tableau 4: Evolution de la pluviométrie mensuelle en (mm) de 2010-2014 ...... 6

Tableau 5: Classification des eaux selon leur pH...... 26

Tableau 6: Quelques références pour la minéralisation des eaux ...... 27

Tableau 7: Gamme de valeurs de résistivité apparente de quelques types de roche et des eaux.…….………………………………………………………………………………...... 36

Tableau 8: Caractéristiques des eaux de puits rencontrés dans la zone d’étude, Soaloka…..38

Tableau 9: Synthèse des résultats des implantations des puits………………………………52 Tableau 10 : Synthèse géologiques, hydrogéologiques et géophysiques………………….....53 Tableau 11 : Bilan hydrique de la zone d’étude ……………………………………………..63

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LISTE DES ANNEXES

ANNEXE A : BILAN HYDRIQUE…………………………………………………………..57

ANNEXE B : CALCUL DES BESOINS EN EAU DE LA POPULATION CIBLE…….…60 ANNEXE C : GAMME DE VALEURS DE RÉSISTIVITÉ…………………………………61

ANNEXE D : NORMES DE QUALITE PHYSICO- CHIMIQUE DE L'EAU DE

BOISSON…………………………………………………………….…62

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INTRODUCTION L’Eau est un vecteur privilégié de la ressource vitale. Elle est indispensable à la vie quotidienne humaine tant à la consommation qu’aux autres besoins sanitaires et socio- économiques. L’approvisionnement en eau et l’assainissement sont indispensables pour assurer la gestion des ressources en eau potable, améliorer la situation sanitaire et remédier à la pauvreté pour la population du Centre-Ouest de Madagascar. On peut estimer que plus de 80 % de la population malgache n’ont pas avoir d’accès à la ressource en eau. Cette étude se rapporte généralement sur la prospection hydrogéologique détaillée de la Commune Rurale Soaloka, dans le but de localiser des points d’implantations de(s) puits et/ou de(s) forage(s) par la technique géophysique de prospection électrique. Cette reconnaissance a été précédée par la photo-interprétation.

L’étude proprement dite a été réalisée avec l’Association Manorintsoa et financer par Water Aids. L’étude géophysique est confiée au Société Géosciences pour le Développement de Madagascar (SGDM), où j’ai effectué mon stage de fin d’étude. Dans un premier temps, la démarche consiste à l’analyse des documents existants (photographie aérienne, cartes géologique et topographique) suivie de la reconnaissance sur terrain et de l’inventaire des ressources en eau existantes, accompagné de la mesure de leurs paramètres physico-chimiques. Elles ont été réalisées afin de déterminer si possible, le type de nappe exploitable, la zone favorable ainsi que la méthodologie d’investigation adéquate.

Pour cela, ce rapport de fin d’étude intitulé : « Etude hydrogéologique pour l’adduction d’eau potable de la Commune Soaloka, District de Miandrivazo, Région Menabe» a été réalisé. Il a pour but d’étudier la structure géoélectrique afin de définir les nappes d’eau souterraine qui peuvent satisfaire les besoins en eau potable de la population de la Commune. Le présent mémoire comporte trois grands chapitres .Dans le premier chapitre, nous présenterons un aperçu global du contexte général de la zone d’étude. Dans le deuxième chapitre, nous rappellerons la méthodologie appliquée pour une étude hydrogéologique classique et dans le troisième chapitre, nous développerons l’interprétation des différents résultats obtenus sur terrain afin d’indiquer le meilleur endroit de l’exploitation d’eau souterraine.

Première chapitre :

DESCRIPTION DE LA ZONE D’ETUDE

CHAPITRE 1 : DESCRIPTION DE LA ZONE D’ETUDE

Ce chapitre abordera la localisation et la délimitation de la zone d’étude où la situation géographique et administrative, le contexte socio-économique ainsi que les différents éléments du cadre physique dont le climat, la géologie, et l’hydrogéologie.

I.1 – SITUATION GEOGRAPHIQUE ET ADMINISTRATIVE

I.1.1-SITUATION GEOGRAPHIQUE

Les zones d’études sont localisés dans la partie Centre - Ouest de Madagascar. Elles appartiennent géographiquement à la Commune Soaloka dont la superficie est de 1 733 km2 sur une latitude Sud 18°32 et sur la longitude Est 45°15. Les trois sites : Ambodirina, Andolobe et Andranovelona, objets de notre étude, se trouvent dans la Commune Soaloka, District Miandrivazo dans la Région Menabe (figure 1).

Source : Carte FTM extrait de la BD 100

Figure 1 : Carte de localisation de la zone d’étude

Cette zone est située à 300 km au Sud-Ouest de Tsiroanomandidy et à 170 km au Nord de Miandrivazo. Elle est située à 220 km à l’Ouest d’Antsirabe reliée par la route national N°34.

I.1.2 – CONTEXTE ADMINISTRATIVE Cette Commune est subdivisée en 15 Fokontany. Elle est bordée au Nord par la Commune Beravina, à l’Est par la Commune Fierenana et à l’Ouest par la Commune Ankondromena et au Sud par la Commune Ankavandra. La population de la Commune Rurale de Soaloka compte 7671 habitants en 2011, et d’après notre enquête sur terrain, elle compte 10400 habitants en 2014 donc avec une densité moyenne de 6 habitants /km2. Le tableau ci-après montre la répartition du nombre de population, lors notre descente sur terrain. Tableau 1: Répartition de la population dans les trois Fokontany cibles en 2014

Soaloka 918 993 1911 Ambodirina 213 238 451 Andranovelona 139 162 301 Andolobe 149 180 329 Source : statistique selon Manorintsoa

Le tableau 2 ci-après montre la Répartition des écoles dans les trois Fokontany Soaloka. Tableau 2: Répartition des élèves dans les trois Fokontany cibles en 2014 Etablissements Fokontany Masculin Féminin Total

EPP SOALOKA SOALOKA 91 97 188

ECOLE ST PIERRE SOALOKA 117 125 242 SOALOKA EPP FOLAKARA ANKONDROMENA 54 60 114

Source : statistique selon Manorintsoa

Le nombre total des élèves dans les trois Fokontany est de 544 .

I.2 – CONTEXTE SOCIO-ECONOMIQUE L’économie de la Commune rurale Soaloka est basée le niveau de vie de la population, l’agriculture, l’élevage, le commerce, l’artisanat et le transport, ainsi que sa manière de vivre vis- à-vis de son entourage.

I.2.1-Agriculture La principale culture des populations dans cette zone est la riziculture. Soaloka possède d’autres potentialités agricoles dont la majorité des cultures pratiquées sont classées dans les cultures vivrières : la culture de haricot, de manioc, de patate douce, de maïs, etc. Toutefois, on peut y trouver également d’autres types de cultures : culture de rente (tabac) et cultures industrielles (arachides et canne à sucre).

I.2.2-Elevage L’élevage est l'activité principale dans certaines régions au sud et à l'ouest. Les Zébus sont les principales richesses dans la zone étudiée, en suite le porc comme une seconde richesse puis les autres élevages (volailles).

I.2.3-Commerce et artisanat La pêche garde encore la première source de revenu quotidienne pour les paysans et d’alimentation pour une fraction importante de la population.

Le dialecte local dominant c’est le dialecte Sakalava mélangé Merina. Elle est aussi une terre d’origine Sakalava. Sur le plan économique, la Commune est composée en majorité d’agriculteurs (73%), puis d’éleveurs (50%), de fonctionnaires (10%), de pêcheurs (4%) et de commerçants qui peut avoir de (3%).

I.2.4-Aires protégées Dans la zone d’étude se trouve les deux aires protégées ci-après:  le Parc National et la Réserve Naturelle Intégrale de Bemaraha. Les Tsingy de Bemaraha couvrent 230 000 ha et sont inscrits au patrimoine mondial de l’humanité.  la réserve spéciale d’Ambohijanahary Cette réserve couvre une superficie de 24 750 ha et se trouve à la limite de la région Ouest du plateau de Bongolava.

I.2.5-Ethnologie La Commune compte un certain nombre d’ethnies dont les plus dominantes sont les Sakalava, les Antandroy, les Betsileo, les Antaisaka et les Merina

I.2.6-Transport Cette zone est quasi inaccessible par rapport au zone sudiste par RN 34 et caractérisée par un enclavement généralisé pendant la moitié de l’année (seulement pendant la saison sèche qu’il y a le transport, car la diminution du niveau d’eau ou même son assèchement pendant la saison de pluie rend difficile la circulation).

I.2.7-Sécurité La zone est parmi les endroits menacés par les « Dahalo ». Le vol de bœufs est la menace la plus importante. C’est pourquoi la Commune a installé un poste avancé de gendarmerie et a créé des quartiers mobiles dans chaque Fokontany pour renforcer la sécurité.

I.3 – CONTEXTE CLIMATOLOGIQUE Cette partie vise à présenter les différents termes du bilan hydrique (entrée et sortie) telles que : les précipitations (P), l’évaporation (E), l’infiltration (I), le Stockage (S), le ruissellement (R), ainsi que les facteurs climatiques pouvant influencer ces termes. La zone d’étude fait partie du régime climatique tropical subhumide à faciès continental, et du régime climatique semi-aride à courte saison des pluies caractérisée par la présence de deux saisons très contrastées [5]: . chaud et pluvieux du Décembre à Mars, . froid et sec d’Avril au Novembre.

I.3.1-Température La température est l’un des principaux facteurs permettant l’étude des réserves d’eau, car elle joue un rôle important dans l’évapotranspiration qui est l’un des éléments majeurs du cycle de l’eau. Les données recueillies à la station météorologique Morondava de 2010 à 2014 sont données dans le tableau 3 ci-après.

Tableau 3: Evolution de la température moyenne mensuelle en (°C) de 2010-2014

Températures

2010 27,5 27,6 28,3 26,6 25,8 24,2 23,2 22,1 23,5 26,3 28,4 28,5

2011 27,9 27,7 27,8 26,9 25,5 24,5 23,6 23,4 24,9 26,5 28,5 28,4

2012 27,2 27,8 27,6 26,8 25,7 24,4 23,5 24,4 25,9 27,1 28,3 28,6

2013 27,1 27,1 28,5 27,1 25,1 24,2 23,7 24,6 25,7 26,4 28,4 28,4

2014 27,7 27,9 28,8 26,8 24,2 22,7 22,3 23,5 24,5 24,9 26,9 27,4

Source : Direction Générale de la Météorologique et de l’Hydrologie d’Antananarivo Ampandrianomby (2015).

En général, la température moyenne mensuelle est estimée à 27°C, la température minimale qui est observée le mois d’Août est de 22,1 °C et la température maximale qui est constatée au niveau du mois de Mars est de 28,8°C.

I.3.2-Pluviométrie Les valeurs de la pluviométrie renseignent sur la quantité d’eau susceptible d’être arrivée au sol. Comme précédemment, ce sont des données pluviométriques de la station Morondava. Le tableau 4 ci-après montre la pluviométrie moyenne mensuelle des années 2010 - 2014.

Tableau 4: Evolution de la pluviométrie mensuelle en (mm) de 2010-2014

2010 27,4 69,1 148,8 283,1 171,9 127,5 26,2 0,0 0,1 0,0 26,4 0,3 880,8

2011 0,0 1,0 18,7 339,8 218,1 112,3 39,1 7,1 0,0 0,0 0,0 0,2 736,3

2012 4,1 2,1 107,8 525,9 236,6 119,1 34,4 1,0 0,0 0,0 0,0 0,2 1031,2

2013 73,4 2,8 2,4 329,1 329,8 56,4 35,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,3 829,3

2014 0,0 6,1 18,4 456,8 170,1 8,5 0,0 0,0 0,0 0,2 2,0 9,4 671,5

Source : Direction Générale de la Météorologique et de l’Hydrologie d’Antananarivo – Ampandrianomby(2015)

Les précipitations annuelles moyennes sont inférieures à 1000 mm dans la zone d’étude. La grande partie des pluies tombées (=1031 mm) est enregistrée pendant une très forte concentration courant de pluie au mois de Janvier et février. La saison de faible hauteur de pluie se passe entre le mois d’Avril et le mois de Septembre avec une hauteur moyenne légèrement inférieure à 20 mm.

I.3.3- Courbe ombro-thermique L'étude de la température et de la précipitation permet d'évaluer la recharge de la nappe souterraine. La comparaison entre la précipitation P (mm) avec le double de la température moyenne mensuelle (°C) constitue ce que l’on appelle courbe ombro-thermique. La figure 2 montre cette courbe ombro-thermique de notre zone d’étude.

500 250

450 225 C 400 200 ° 350 175 Précipitation 300 150 normale 250 125 200 100 Température 150 75 moyenne

100 50

précipitation moyenne en mmen moyenne précipitation Température moyenne en 50 25 0 0 J F M A M J J A S O N D

Figure 2 : Courbe ombro thermique de la zone d’étude

D’après cette courbe, pendant la période sèche, de mois d’Avril au mois de Novembre; la courbe de précipitation reste en dessous de la courbe de température. Par contre, en période humide, la courbe de précipitation se situe largement au-dessus de la courbe de température, c’est le moment où la précipitation assure une recharge suffisante de la nappe souterraine.

I.3.4- Vents La zone d’étude est caractérisée par les vents du Sud-Ouest et Ouest durant l’hiver austral en juillet tandis qu’en été austral, les plus dominants sont ceux du Nord-Ouest ou le vents de mousson soufflent en été austral, amènent de l’humidité dans le Nord et Nord -Ouest, et sur les Hautes Terres appelés « Mousson de Mozambique ».

I.3.5- Cyclones

Des dépressions et cyclones tropicaux, fréquents entre Décembre et Avril avec des crues, et des phénomènes d’érosion désastreux issus de l’Océan Indien et du Canal de Mozambique peuvent exacerber l’humidité annuelle.

I.3.6-Humidité de l’air

L'humidité relative de l'air, correspond au rapport de la pression partielle de la vapeur d'eau contenue dans l'air sur la pression de vapeur saturante (ou tension de vapeur) à la même température. Elle est donc une mesure du rapport entre le contenu en vapeur d'eau de l'air et sa capacité maximale à en contenir dans ces conditions. Ce rapport changera si on change la température ou la pression bien que l'humidité absolue de l'air n'ait pas change.

I.3.7-Evapotranspiration C’est le processus par lequel l’eau pénètre dans l’atmosphère sous forme de vapeur d’eau, et à partir de la nappe d’eau libre, de la surface du sol où les précipitations sont interceptées (c’est à dire par la végétation). L’évapotranspiration évaluée selon la méthode de Thornthwaite varie entre 300 mm à 1000 mm le long de la côte occidentale avec 1311 mm à Morondava.

I.4 – CONTEXTE GEOLOGIQUE

Géologiquement, les deux tiers de Madagascar sont recouverts par des formations cristallines et le tiers des roches sédimentaires.

I.4.1-Formation cristalline Ce socle cristallin d’âge Précambrien affleure aux environs de Bongolava (partie Nord de Miandrivazo). Elle apparaît à la limite Est de la zone d’étude avec la série de Bongolava qui fait partie du système de Vohibory. Le socle est formé essentiellement de gneiss et de migmatite.

I.4.2-Formation sédimentaire Elle est entourée de la faille de Bongolava et de la fosse Karroo-Menabe dans le bassin de Morondava. Cette formation est couverte généralement des carapaces sableuses qui se situent au bord des deux rivières, Manambolo et Andranonandriana, d’alluvions d’épaisseur variée, d’un manteau d’altérites suivant leur degré d’altération. Les trois localités cibles de l’étude se trouvent sur une zone couverte de grés marneux.

La formation stratigraphique de la région est présentée par la figure 3 ci-après.

Figure 3 : Stratigraphie régionale de la zone d’étude

Les formations sédimentaires dans la zone d’étude se devisent en deux groupes qui sont le groupe de la Sakamena et le groupe de l’Isalo.  Groupe Sakamena Ce groupe Sakamena se trouve dans toute la partie Ouest descendant vers le Sud, d’Ankondromena à Ambatolahy, et formé de schistes pélitiques à plantes qui présente de nombreux troncs de bois silicifiés enracinés en place, de grès grossiers ou argileux verts; et des dépôts fluviatiles et lacustrines venant du socle Précambrien métamorphique.[13]  Sakamena inférieure Elle affleure à partir du Manambolo jusqu’ à la partie Est d’Ambodirina. Elle se présente ainsi des grès et d’argiles pélitiques comme : • schistes pélitiques à plantes avec nombreux troncs de bois silicifiés enracinés en place, • grès grossier avec lits de petits conglomérats, • grès argileux verts, grès fins jaunâtres et pélites, • grès moyen et pélites avec nombreux petits conglomérats, • alternance de grès avec plusieurs gros bancs de conglomérats à très gros galets.  Sakamena moyenne Sakamena moyenne ne présente qu’un petit affleurement entre la partie Nord de Bereketa et la partie sud Est d’Andolobe comme : • argiles pélitiques supérieures, • argiles pélitiques moyennes, • argiles pélitiques inférieures,  Sakamena supérieure La limite supérieure est bien marquée sur la partie nord d’Ambodirina et la partie sud de la commune Soaloka par le conglomérat de base de l’Isalo (Figure 4). La série comporte à la base : • de petits lits de calcaires dolomitiques dans des grès blancs fins [4] et se poursuit par des grès feldspathiques à quartz émoussé et à ciment argileux ou calcaréo – marneux et de grès marneux, • se présentant en couches de couleur rouge avec alternance blanche de grès grossiers de carapace sableux et d’alluvion,

• des argiles pélitiques vertes à lits de grès psammitiques avec alternance de grès fins à moyens argileux, de grès à ciment calcaréo – argileux, de pélites micacées, d’argiles gréseuses rouges ou vertes.

 Groupe ISALO Le groupe de l’Isalo, d’âge Jurassique moyen, affleure tout le long de la bordure orientale du bassin et de la partie Ouest d’Andranovelona .L’ensemble de ces séries discorde en général par des conglomérats, des grès à stratifications entrecroisée d’argiles et de sables argileux.On note aussi la présence de terrasses alluviales le long des fleuves de Manambolo avec des bancs de galets. Ces terrasses forment des grands deltas aux embouchures des fleuves avec de vases de mangroves. La zone d’étude est implantée dans la partie sédimentaire sur la formation grès marneux de type néogène classée dans le groupe d’Isalo I et sakamena (figure 4).

Figure 4 : Carte géologique de la zone d’étude

I.5 – CONTEXTE HYDROGEOLOGIQUE L’étude des eaux souterraines nécessite les connaissances sur l’hydrogéologie de la zone cible. Elle s'occupe de la distribution et de la circulation dans le sol et les roches, en tenant compte de leurs interactions avec les conditions géologiques [12]. Cependant l’étude des eaux souterraines doit avoir leur compte les eaux de surfaces. I.5.1-Hydrographie La Commune Soaloka est traversée par de nombreux rivières et cours d’eaux. Le rivière Manambolo a une superficie de 13 970 km2 [3] et une longueur totale de 370 km .Elle prend ses sources sur les Hautes Terres, sur le socle cristallin ancien du Bongolava (Figure 5).

(Source : BD100)

Figure 5 : Carte hydrographique de la zone d’étude

Ce fleuve suit une direction globalement Est –Ouest sur le massif de Bongolava, d’où il suit une direction cataclinale . Sa direction générale devient orthoclinale, Nord –Sud, au niveau de la dépression de Betsiriry, où il est rejoint en rive droite par son principal affluent, le Manambolomaty en traversant le plateau de Bemaraha [8], et traversé par le pont Manambolomaty (photo 1) .

Photo 1: Pont de Manambolomaty

I.5.2-Principaux nappes aquifères Les principales nappes aquifères rencontrées dans notre zone d’étude sont :

nappes d’alluvions l’aquifère est formé par une couche de sables argileux, poreux. La nappe est captive ou artésienne selon la structure géologique. Le niveau statique est situé entre de 2-3 m. L’épaisseur d’aquifère affleure jusqu’à 10 m, et la qualité de l’eau doit être douce ou bicarbonatée calcique dont débit spécifique relative est de 1 à 5 l/sec/m [10]. nappes karstiques du Jurassique moyen

l’aquifère est formé par une couche de grès marneux, poreux.

La nappe est libre dont le niveau statique est de 20 m. L’épaisseur d’aquifère jusqu’à 50 m et la qualité de l’eau est douce sur un débit spécifique relative est de 1 à 5 l/sec/m [10].

nappes de l’Isalo

l’aquifère est formé par une couche de sables gréseux, poreux.

La nappe est libre ou peut-être artésienne. L’épaisseur d’aquifère est de 50 m, de qualité de l’eau douce avec du sodium sur un débit spécifique relative de 0,5l/sec. [10].

CHAPITRE 2: Méthodologies APPLIQUEES A L’ETUDE HYDROGEOLOGIQUE

CHAPITRE 2:METHODOLOGIE APPLIQUEES A L’ETUDE HYDROGEOLOGIQUE Ce chapitre présente la démarche méthodologique adoptée pour faire une étude hydrogéologique. On va voir la généralité sur les aquifères, puis après avoir décrire la méthode de photo-interprétation, on va aborder la méthode géophysique appliquée à la recherche d’eaux souterraines. De notre cas, on a adopté la méthode électrique, plus précisément les panneaux électriques.

II.1- GENERALITE SUR LES AQUIFERES Cette partie est consacrée essentiellement sur les méthodologies d’approche de l’identification des aquifères menées à l’étude de la qualité de l’eau souterraine pour l’examination des principaux types des nappes et des réserves d’eau que l’on peut rencontrer par l’étude hydrogéologique. L’hydrogéologie est la science des eaux souterraines étudiant les conditions géologiques et hydrologiques, et des lois physiques qui a pour objectifs sur l’étude du mouvement de l’eau dans les matériaux constituant dans le sol et le sous-sol ,et les structures hydrogéologiques (aquifères) et, par acquisition de données numériques par la prospection ou l’expérimentation sur le terrain[2]. Cette étude permet la planification des captages, ainsi que l’exploitation et la gestion de l’eau souterraine. L’hydrogéologie se spécialise dans la recherche et l’exploitation des eaux souterraines à usage divers et étudie comment les matériaux géologiques influencent la circulation et la qualité des eaux souterraines. L’hydrogéologue doit être capable d’estimer la quantité et la qualité de l’eau et prédire son comportement dans les aquifères.

II.1.1-Définition de l’aquifère Un aquifère est une formation hydrogéologique perméable comportant une zone saturée ou imprégnée d'eau et suffisamment conductrice d'eau souterraine pour permettre le captage d’une certaines quantités d'eau appréciables et l'écoulement significatif de l'eau souterraine. Les aquifères sont limités par un toit à leur partie supérieure et par un substratum à leur partie inférieure. La nature de ces formations limites permet de déterminer le modèle de l’aquifère. Il est constitué par deux phases principales en perpétuelles interactions : l'une solide est le réservoir constitué par le milieu solide (de nature rocheuse), l'autre liquide est l'eau souterraine.

II.1.2-Les différentes types des aquifères L’aquifère peut s’identifier selon sa configuration et sa structure qui permettent de classer trois types des nappes dont la nappe libre ou la nappe captive ou la nappe semi-captive.

II.1.2.1-Aquifère à nappe libre Se situé dans la zone grès marneux moins poreux, son niveau statique peut se fluctuer librement. Il est formé par la couche hydrogéologique perméable et uniformément poreux qui se trouve en dessous de la surface du sol et reposant sur la couche imperméable appelée substratum. La surface piézométrique constitue la limite supérieure de l’aquifère. Dans ce cas, l’eau circule dans toute l'épaisseur de l'aquifère, plus ou moins parallèlement à la surface libre sauf au niveau des exutoires et des lignes de crête.

Figure 6 : Représentation d’une nappe libre

II.1.2.2-Aquifère à nappe captive On appelle nappe captive, la distance entre le substratum et la limite inférieur du toit imperméable. Les eaux souterraines sont emmagasinées dans la formation hydrogéologique perméable entre deux formations imperméables fixes: le substratum à la base et le toit au sommet. Il subit une pression, dirigée de haut en bas, qui règne à l’intérieur de l’aquifère, permettant la sortie d’eau souterraine, au niveau du forage, de façon violente et rapide. La nappe est confinée car elle est surmontée par une formation peu ou pas perméable; l'eau est comprimée à une pression supérieure à la pression atmosphérique et donnant la nappe captive. Situé dans le grès sableux parfois grès calcaire, elle est beaucoup plus profonde que la nappe libre.

Figure 7 : Représentation d’une nappe captive

II.1.2.3-Aquifère à nappe semi-captive

Cette nappe semi-captive se repose sur le toit ou le substratum dont les aquifères sont constitués par une formation hydrogéologique perméable située entre deux formations semi- imperméables et permettant ainsi l’intercommunication avec la nappe de la couche hydrogéologique perméable sus-jacente ou même avec l’aquifère superposé ou sous-jacent. Elles drainent l’eau souterraine vers l’aquifère à nappe semi-captive pour être alimenté et permettent ainsi une fluctuation du niveau piézométrique en fonction de la recharge et du tarissement par flux ascendante ou descendante.

Figure 8: Représentation d’une nappe semi-captive

II.2- PHOTO INTERPRETATION La photo-interprétation consiste d’une part à identifier des objets géologiques, morphologiques et couvertures végétales, sur une photographie aérienne, à repérer les linéaments à l’échelle locale ou régionale et les comprendre [14].

D’autre part, elle se porte sur l’étude et l’analyse des alignements morpho structuraux, soulignés par le réseau hydrographique et sur la délimitation des différentes entités observées sur la photographie aérienne [7]. La Photographie Aérienne (PA) désigne toute vue prise depuis un engin se trouvant dans l’atmosphère. Cette vue peut donc être prise sous un angle quelconque. Ainsi, elle est une perspective oblique de l’objet photographié [15].

II.2.1- Les type de photographie aérienne (PA) On peut distinguer :

 suivant l’angle d’inclinaison de l’axe de prise de vue, la PA vertical, PA faible oblique (moins 45°, ne montrant pas l’horizon), PA forte oblique (+45° montrant la ligne d’horizon) ;

 suivant qu’il s’agit de photographie simple ou composite. Les photos composites sont à première vue semblables aux photos verticales, mais elles sont constituées par l’assemblage des photos obliques prises avec des caméras à plusieurs objectifs.

Ce qui nous intéresse, c’est la PA verticale, c’est-à-dire que l’axe de PV fait avec la verticale un angle inférieur à 10°.

II.2.2 Les qualités des PA Les qualités des PA ne dépendent pas seulement du personnel navigant: pilote, photographe, mais aussi de la qualité du matériel utilisé. Les PA doivent: couvrir de façon homogène la totalité de la région étudiée,

 permettre des mesures précises de longueur, de surface et de hauteur de façon à permettre l’établissement de cartes topographiques,

 fournir le maximum de renseignements.

II.2.3 La prise de vue (PV) Les couvertures de PA d’un territoire consistent également en des photos verticales. Ces photos sont prises à partir d’avion à une altitude de vol constante selon des bandes rectilignes et parallèles. Les deux clichés se recouvrent généralement d’environ 60% et de manière à ce que les bandes successives aient un recouvrement de 10 à 20%. Une telle couverture est définie par les paramètres suivants:

 échelle  le format des clichés  la focale  les recouvrements Ces paramètres permettent de calculer les éléments du vol comme l’altitude, la distance entre lignes de vol parallèles, et la distance entre deux points de vue successifs (figure 9).

Figure 9: Prise des mesures de la photo aérienne

II.2.3.1 Echelle (E) C’est le paramètre le plus important, elle varie avec l’altitude. Les échelles les plus utilisées varient entre 1/500 ème et 1/100000 ème, mais pour les recherches photo géologiques, elles sont comprises entre 1/25000 ème et 1/40.000 ème. L’échelle E est donnée par les rapports de la distance focale (ab) à l’altitude (AB) suivant l’expression : E= ab/AB = f / (H - h) Avec f = focale H - h = hauteur de l’avion par rapport au sol H = hauteur de l’avion au-dessus de la mer h = hauteur moyen du sol

II.2.3.2 Format Les PA se présentent sous forme d’épreuves de format généralement carré et de dimension entre 10 et 30 cm de côtés. Les deux formats les plus utilisés sont le 18 x 18 cm et le 23 x 23 cm. Les indications que l’on peut trouver sur un cliché sont :  la distance focale : A  f = 125 mm - B  f = 150 mm - D  f = 210 mm - E  f = 300 mm  l’altitude, date, heure, numéro de vol, sur certains clichés.

II.2.3.3 La focale Elle détermine le format et l’altitude du champ couvrant un grand angle angulaire, accroître la précision des déterminations altimétriques possible de faire un simple cliché. Pour orienter (détermination du NG) un cliché avec plus de précision, il faudra utiliser une carte topo. On choisira deux points quelconque sur la photo assez éloignées l’un de l’autre.

Exemple: carrefour, confluent précis de 2 rivières, route,... et on les repèrera sur la carte. Soient AB, il faut ensuite tracer les directions A’B’ sur la photo et sur la carte, et les mettre en parallèle. La direction du Nord sur la carte donnera le Nord exact sur la photo.

Note: La difficulté principale lors d’une mission photographique est d’assurer la planéité parfaite de la pellicule au moment de la prise de vue (PV).

La plupart des photographies aériennes sont captées à l'aide de pellicules noir-et-blanc. Toutefois, pour les projets spéciaux, on utilise quelquefois des pellicules couleur, infrarouge et infrarouge couleur.

II.2.4 Vision stéréoscopique II.2.4.1 La vision binoculaire normale La vision binoculaire normale est la réunion de 3 opérations distinctes, à savoir: o l’accommodation, o la convergence, o la fusion II.2.4.1.1 L’accommodation Elle constitue la mise au point réalisée par la courbure variable du cristallin (semblable aux mises au point d’un appareil photo). Elle est fonction de la distance qui sépare l’œil de l’objet examiné.

II.2.4.1.2 La convergence Les axes optiques des deux yeux convergent vers le point regardé. L’angle que fait ces deux axes optiques est appelé angle de convergence. Le changement minimum de l’angle de convergence que nos yeux peuvent estimer est de 30° d’arc.

Comme la distance interoculaire est de 62,5mm; nous pouvons calculer la distance limite à partir de laquelle nos yeux ne peuvent plus obtenir une impression de relief. Aucune perception du relief n’est possible à partir d’un avion survolant à plusieurs milliers de mètre d’altitude.

II.2.4.1.3 Fusion Elle consiste en la combinaison de deux images en une seule au niveau du cerveau. La perception de relief est le résultat de ces trois fonctions.

II.2.4.2 Principe de la vision stéréoscopique C’est une vision en relief obtenue par l’examen simultané de deux images planes. Elle implique la dissociation dans le mécanisme de l’accommodation et de la convergence. L’emploi des appareils appelés stéréoscopes rend cette dissociation plus ou moins fatiguant.

II.2.4.3 Les différents types de stéréoscopes Il existe deux types principaux de stéréoscope:

II.2.4.3.1 Le stéréoscope de poche Il est très utile par son faible encombrement pour le travail sur terrain. Il ne permet toutefois de voir au même moment qu’une petite partie examinée.

II.2.4.3.2 Le stéréoscope à miroir Le principe, c'est de renvoyer un jeu de miroirs au regard de chaque œil vers une image différente. Mais plusieurs montages de miroirs sont possibles. Il y a donc plusieurs manières de mettre les images. En fait presque toutes les positions d'images sont accessibles par un jeu de miroirs. Les tailles d'images ne sont pas une limitation.

Figure 10: Les stéréoscopes

II.2.4.4 Mise en plan des P.A L’examen correct et sans fatigue d’un stéréogramme (couple de 2 PA) impose des conditions très strictes de mise en place. En pratique la mise en place se fera comme suit:

 déterminer les points principaux a et b des 2 photos A et B, repérer sur la photo A l’emplacement du centre b de la photo B, soit b’.  de même, repérer sur la photo B l’emplacement du centre a de la photo A, soit a’. Les points a et a’ sont appelés points homologues.

 pointer alors les points ab’ et a’b.

 placer ensuite les 2 photos de façon à ce que les 2 droites ab’ et a’b soient dans le prolongement l’une de l’autre.

 déplacer ensuite l’une de ces 2 photos en translation suivant la direction ab’ et a’b jusqu’à l’obtention de l’écartement désiré.

Figure 11 : Mode d’opération des photos aériennes

II.2.4.5 Les objets observés sur une photographie aérienne Figure 11 La PA montre des espaces plus ou moins homogènes et des formes linéaires. Chaque espace constitue ce qu’on appelle géofaciès, et l’ensemble des géofaciès définit le Géosystème.

Figure 12 : Photo –interprétation sous stéréoscope à miroir

Les différents types d’objets observés sont :

 les éléments du relief (vallée, crête, versant,…)

Dans les vallées, on peut observer les cours d’eau avec ses formes et sa largeur, la plaine alluviale, les zones inondables, les alluvions anciennes qui forment les terrasses.

 les éléments d’infrastructures

Ce sont les objets en durs, les routes, les voies ferrées,….

 les éléments du milieu naturel

La végétation plus ou moins homogène nous donne des informations indirectes. Elle est le reflet de ce qu’il y a dans le sol. Dans les sites où la végétation est favorisée, elle apparaît avec des teintes généralement plus sombres (forêt).

 les zones attaquées par l’érosion (glissement, effondrement, lavaka...).

Ce sont les linéaments et cassures qui facilitent l’infiltration d’eau et se traduisent par une ligne de végétation plus dense voire différente. On peut identifier aussi la nature géologique de surface, les réseaux hydrographiques, en relation avec la lithologie et la morphologie dynamique.

II.2.4.6 Informations tirées des P. A D’une manière générale, on peut tirer des P.A. deux catégories d’informations quantitatives et qualitatives. Sur le plan quantitatif, les PA permettent au géologue et au mineur de :  mesurer les objets ou phénomène stable ou constant,  mesurer la variation des objets ou phénomène instable ou dynamique,  mesurer la direction générale de linéaments, Sur le plan qualitatif, les informations sont obtenues par la délimitation des surfaces d’aspect homogène, soit par leur ton, leur texture ou leur forme.

a) La tonalité Elle est fonction de la quantité de lumière réfléchie par l’objet mais elle est perturbée aussi par :

 les variations d’humidité (une augmentation de la teneur en eau se traduit par une teinte plus foncée)  les changements de texture (un sol à texture fine apparaît plus sombre qu’un sol à texture grossière) b) La texture Elle est définie par la fréquence de changement de tonalité, de forme, de taille, de type d’érosion associée à des objets trop petits pour être individuellement observés. Elle dépend à la fois de la teinte du sol et de la végétation. Les textures les plus fréquentes sont texture à gros grains pour les dalles calcaires, textures à grains fins pour les granites. c)La forme

Un certain nombre de relief est suffisamment caractéristique pour être directement associé à des événements géologiques particuliers. Cette identification est facilitée si l’on associe la forme à son environnement.

II.3- PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES DES EAUX L’analyse physico-chimique de l’eau a pour but de faire connaître sur place la qualité des eaux souterraines rencontrées. Par cette approche, des données physico-chimiques ont été collectées par documentation au niveau de diverses institutions concernant les eaux de surface et (ou) souterraines. En outre, des mesures in situ de certains paramètres (température, conductivité électrique, pH ou potentiel Hydrogène, turbidité) [16].

II.3.1- Potentiel Hydrogène (pH) + Le pH ou le potentiel Hydrogène mesure la concentration en ions H3O de l'eau. Il traduit ainsi la balance entre acide et base sur une échelle de 0 à 14 ; 7 étant le pH de neutralité. Ce paramètre caractérise un grand nombre d'équilibre physico-chimique et dépend de facteurs multiples, dont l'origine de l'eau. Le pH doit être impérativement mesuré sur le terrain à l'aide d'un pH-mètre ou par colorimétrie. Nous pouvons estimer l’agressivité de l’eau à l’aide d’un pH. Nous savons que l’acidité de l’eau provient de l’acide carbonique dissout dans l’eau. Nous distinguons le CO2 combiné des carbonates et bicarbonates, le CO2 dissout d'équilibre maintenant les bicarbonates en solution, et le CO2 libre agressif. Pour une valeur donnée de la teneur totale en CO2, il existe un pH au-dessous duquel l'eau est agressive et au-dessus duquel elle est calcifiante.

Tableau 5: Classification des eaux selon leur pH.

pH CLASSE

<5 Acidité forte [présence d’acides minéraux ou organiques dans les eaux naturelles] 5 à 7 Acidité faible =7 pH neutre 7 à 8 Neutralité approche >8 Alcalinité forte

Source : http://www.oieau.fr/ReFEA/fiches/AnalyseEau/Physico_chimie_PresGen.htm.

D’après ce tableau, la majorité des eaux souterraines ont des pH entre 5,5 et 8 et celles des eaux de surfaces est de 7 à 8.

II.3.2 -Conductivité électrique La conductivité mesure la capacité de l’eau à conduire le courant envoyé par deux électrodes. En effet, la plupart des matières dissoutes dans l’eau sont sous la forme d’ions chargés électriquement. La mesure de la conductivité permet donc d’apprécier la quantité de particules de sels dissoutes dans l’eau. La conductivité est fonction de la température de l’eau : plus celle-ci est haute, plus la conductivité augmente car la température augmente la mobilité des ions dans l’eau. Il faut donc garder la même température (température de référence 20°C ou 25°C) pour pouvoir comparer les conductivités. La conductivité est également l'un des moyens de valider les analyses physico-chimiques de l'eau : la valeur mesurée sur le terrain doit être comparable à celle mesurée au laboratoire 2 µS = 1 ppm = 1 mg/l ; avec ppm = partie par million pour mesurer la quantité de substance dissoute dans l’eau [19].

La minéralisation des eaux peut être définie par leur conductivité électrique (tableau 6). Tableau 6: Quelques références pour la minéralisation des eaux Nature de l’eau Conductivité [µS/cm]

Eau pure <23

Eau douce peu minéralisée 100 à 200

Eau de minéralisation moyennement accentuée 250 à 500

Eau très minéralisée 1000 à 2500

Eau de minéralisation élevée >2500

(Source : http://grenoble.eau.pure.free.fr/analyses.htm.) Les facteurs responsables des variations de la conductivité électrique des eaux sont la température de l'eau et la concentration des ions.

II.3.3 -Température La température permet de corriger les paramètres d'analyse dont les valeurs sont liées à la température notamment la conductivité. De plus, en mettant en évidence des contrastes de température de l'eau sur un milieu, il est possible d'obtenir des indications sur l'origine et l'écoulement de l'eau. Elle se mesure en °C et doit être mesurée in situ à l’aide d’un thermomètre ou pH/°C mètre.La température de l’eau varie suivant les saisons. En saison d’étiage, nous remarquons une légère augmentation de température. Par contre, elle a une faible valeur après une saison fraîche. L’eau souterraine qui se trouve approximativement de la surface est éventuellement influencée par la température de l’air extérieur, c'est-à-dire par le cycle hétéro-thermique saisonnière. L’eau tend à se mettre en équilibre avec la roche réservoir selon le cycle hétéro- thermique. La superposition des deux nappes à régime d’écoulement différent et à température inégale peut provoquer des mélanges thermiques à proportion variée.). De plus, en mettant en évidence des contrastes de température de l'eau sur un milieu, il est possible d'obtenir des indications sur l'origine et l'écoulement de l'eau. La variation de la température peut permettre de connaitre l’apport des éléments polluants par des eaux superficielles. En profondeur, la température de l’eau dépend du gradient thermique de l’ordre de 3°C par 100m, c'est-à-dire que lorsque nous descendons en profondeur plus de 100m, la température de l’eau augmente de l’ordre de 3°C. Donc, c’est un indice d’origine ou de circulation des eaux souterraines.

II.4-METHODE DE PROSPECTION GEOPHYSIQUE Il existe, en géophysique, plusieurs méthodes qui permettent de faire une exploration du sous- sol. Le choix des méthodes utilisées dépend de la nature et des propriétés physico-chimiques de la cible. Dans notre cas, le paramètre physique à utiliser est la résistivité puisqu’il y a un fort contraste entre la résistivité de la cible et celle de l’encaissant. Il s’agit ici de la détection d’eaux souterraines. Ceci nous amène à faire appel à la méthode électrique. Et comme nous voulons savoir, à la fois, l’extension latérale et la profondeur de la cible, nous avons utilisé la technique du panneau électrique.

II.4-1 Principe de la méthode électrique Le principe de la prospection électrique consiste à injecter d’un courant électrique dans le sous-sol entre deux électrodes A et B. Cette technique consiste à faire des mesures de résistivité en surface, et d’en déduire la distribution des résistivités du sous-sol, pour essayer d’obtenir des informations susceptibles de la teneur en eau (emplacement, profondeur du toit, géométrie, volume…) sur les formations ou nappes aquifères potentielles permettant d'imaginer la structure et la nature des roches et d'en déduire la possible présence et qualité de l'eau souterraine disponible.

Figure 13: Le dispositif de mesure

Les mesures de résistivité des terrains sont effectuées à l'aide d'un résistivimètre couplé à un dispositif de mesure qui peut être disposé à la surface du sol. La réponse est recueillie par une autre paire d’électrodes qui mesure la différence de potentiel ΔV entre deux points M et N [6]; A partir de la valeur du courant injecté I, de la mesure de la différence de potentiel ΔV et de l’écartement entre les différentes électrodes. En fonction du type de dispositif utilisé, un facteur géométrique K permet de déterminer la résistivité électrique  à partir de la résistance en se basant sur la loi d'Ohm. On calcule la résistivité du sol grâce à la formule :

(1)

Où ρ : la résistivité apparente du sous-sol K : le facteur géométrique du dispositif ΔV : la différence de potentiel mesurée entre M et N I : l’intensité du courant injecte en A et B

En effet, le potentiel créé par un courant d’intensité I injecté en un point est donné par :

휌퐼 푉 = (2) 2휋푟

Avec r : distance entre l’électrode d’injection de courant et l’électrode de mesure de potentiel. D’où, les expressions des potentiels en A et B sont données par : 휌퐼 푉A = (3) 2휋퐴푀

휌퐼 푉B = 2휋퐵푀 (ퟒ)

Au point M, on a :

VM= VA+VB (5)

Soit : 휌퐼 1 1 푉푀 = ( − ) (6) 2휋 퐴푀 퐵푀

De même pour le point N : 휌퐼 1 1 푉푁 = 2휋 (퐴푁 − 퐵푁) (7)

La différence de potentiel entre M et N s’écrit alors comme suivant :

ρI 1 1 1 1 ΔV = VM − VN = ( − − + ) (8) 2π AM AN BM BN

La résistivité au centre du dispositif est alors donnée par :

2πΔV ρ = 1 1 1 1 (9) ( − − + )I AM AN BM BN

Le facteur géométrique K étant donné par : 2π K = 1 1 1 1 (10) ( − − + ) AM AN BM BN

II.4.2-Panneau électrique

Le panneau électrique est une des techniques utilisées en méthode électrique. Il nous permet de faire une investigation verticale et latérale ou profilage électrique en deux dimensions du sous- sol. En d’autres termes, cette technique nous permet de réaliser une imagerie à deux dimensions du sous-sol aux termes de sa résistivité.

II.4.2.1-Principe de la méthode La réalisation des mesures pour cette technique nécessite l’utilisation de plusieurs électrodes. Cette technique consiste à faire des profils multiples en augmentant régulièrement, d’une manière automatique, l’espacement entre les électrodes noté a. Et ceci constitue l’avantage de cette technique puisque l’acquisition des données avec se fait rapidement. D’où notre choix pour cette technique. Chaque point de mesure se trouve à l’aplomb du dispositif avec une profondeur proportionnelle à la distance inter-électrodes a. On parle de niveaux d’acquisition n.

(Source : Manuel de RES2DINV) Figure 14: Représentation du panneau électrique et niveaux d’acquisition de données

Dans le cas général, si on utilise N électrodes, le nombre total de mesures m, pour un profil dont la distance entre deux électrodes = na, a pour expression : 푚= (푁−3푛) où n =1, 2, 3, 4,… Le choix de N dépend de la profondeur qu’on veut atteindre puisque la profondeur d’investigation est fonction de la longueur de ligne. Les électrodes adressables sont regroupées en deux ensembles de 16 électrodes, soit un total de 32, séparées par une distance inter-électrodes égale à 5 m. La longueur de ligne (distance entre les électrodes extrêmes)

correspondante vaut 155 m. La profondeur d’investigation est comprise entre le quart (pour une formation résistante) et le dixième (pour une formation conductrice) de cette longueur de ligne. Le nombre total de points de mesures est 155 sur 10 niveaux d’acquisition.

II.4.2.2- Matériels utilisés en panneau électrique Durant nos travaux sur terrain, nous avons utilisé le résistivimètre SYSCAL R2 développé par Iris instruments et caractérisé par :  Une tension de sortie de 800 Volts (1600 V crête à crête),  un courant de sortie maximum jusqu’ à 2.5 Ampère,  une puissance de sortie maximum de 1600 Watts,  une impédance d’entrée de 10MΩ,  une gamme de tension d’entrée de -5 à +5V,  une compensation automatique de la PS (-5 à +5V) avec une correction linéaire de la dérive (jusqu’ à 1mV/s,  une mesure de la prise de la résistance de prise de terre de 0.1 à 1000kΩ.

Mais d’autres appareils sont aussi nécessaires tels que :  un convertisseur DC/DC de 250 Watts,  des batteries de 12V,  un Remote Control Multiplexor ou RCM,  des multinodes  des rouleaux de fil,  ordinateurs portable,  appareil de localisation de point (G.P.S.),  boussole. La photo ci-après montre les matériels utilisés pour la mise en place du résistivimètre pendant les travaux sur terrain (photo 2).

Photo 2: Mise en place du résistivimètre SYSCAL R2 avec ses accessoires

II.4.2.3-Acquisition de données en panneau électrique Le mécanisme d’acquisition des données en panneau électrique utilisant le dispositif Wenner se déroule comme suit : la première mesure utilisera les 4 premières électrodes (1, 2, 3 et 4) avec une distance inter-électrodes égale à a; les électrodes 1 et 4 servent à injecter le courant et les électrodes 2 et 3 servent à mesurer la différence de potentiel. Tout le dispositif va ensuite se déplacer d’une distance a. Puis les électrodes 2 et 5 serviront alors à l’injection du courant et 3 et 4 la mesure des potentiels. Le processus se répète à nouveau jusqu’à ce que toutes les électrodes soient utilisées.

II.4.2.4- Traitement de données en panneau électrique Les données brutes obtenues sur le terrain sont des données binaires (d’extension : « .bin »). Avant de les traiter, il faut les convertir avec le logiciel Prosys II en données d’extension « .dat ». Ce n’est qu’après qu’on peut les traiter avec le logiciel RES2DINV qui est un logiciel conçu pour traiter les données à partir d’un panneau électrique.

Le logiciel RES2DINV est un programme développé par H. LOKE en 1997 pour inverser automatiquement les données expérimentales en modèle deux dimensions ou 2D appelé «pseudo- section ». La méthode d'inversion utilisée par le programme est basée sur la méthode des moindres carrée, utilisant la méthode des différences finies pour le calcul de la résistivité. Elle utilise la méthode de lissage par contrainte pour déterminer le modèle approximatif. En tenant compte des points expérimentaux, ce programme subdivise le modèle géoélectrique en des blocs rectangulaires. Il fournit la résistivité vraie de chaque bloc par la méthode de moindres carrés, utilisant la méthode des différences finies. Les valeurs obtenues sur le terrain sont des résistivités apparentes. En effet, la mesure représente une valeur qui intègre les résistivités d’un certain volume du sous-sol. A partir de ces valeurs, on cherche à trouver les épaisseurs et les résistivités vraies des différentes structures en présence. L’utilisation de ce programme va nous donc donner un modèle géologique correspondant aux données de terrain. Le logiciel d’inversion RES2DINV permet de retrouver les vraies valeurs de la résistivité à partir des valeurs apparentes du terrain. Il reconstitue, par une méthode itérative, tous les différents terrains en résistivités et épaisseurs vraies qui ont donné naissance à nos résistivités apparentes. Il s’agit de classer de modèle afin de voir leur réponse en résistivité apparente calculer et de comparer avec les valeurs de la résistivité.

(Source : Manuel de RES2DINV) Figure 15: Représentation des blocs et des points de mesure

Afin de s'approcher de la résistivité réelle du sous-sol, on effectue une inversion des valeurs de résistivités apparentes en deux dimensions ou 2D à l’aide du logiciel RES2DINV. On obtient un modèle et des résistivités calculées. Tout d’abord, un modèle est élaboré à partir des données de résistivités apparentes mesurées [9].

Figure 16: Principe de l’inversion

Ce chapitre suivant montre les résultats et les interprétations des travaux pendant la campagne sur terrain.

CHAPITRE 3: RESULTATS ET INTERPRETATION

CHAPITRE 3: RESULTATS ET INTERPRETATION Dans ce troisième chapitre, nous allons voir les résultats des photo-interprétations, des analyses des données physico-chimiques des eaux et des interprétations des données obtenues à partir des panneaux électriques, de la Commune Rurale de Soaloka.

III.1 – RESULTATS DES PHOTO-INTERPRETATIONS L’interprétation du photo-aérienne nous permet de déterminer les unités géologiques et hydrogéologiques que l’on rencontre à l’intérieur de notre zone d’étude, ce qui nous permet d’envisager l’emplacement des travaux géophysique afin de définir la nature et la géométrie de l’aquifère rechercher.

Figure 17: Photo-interprétation de la zone d’étude

La zone étudiée se trouve à l’Ouest de la formation cristalline de Bongolava. Deux rivières, Manambolo et Andranonandriana, passent à proximité des trois localités à étudiées. Le village d’Ambodirina se trouve sur un terrain relativement plat, on en déduit que la nappe souterraine de ce village n’a pas beaucoup de gradient hydraulique, elle a la forme plate également. Le village d’Andranovelona se trouve sur la rive droite de la rivière Manambolo et il est implanté sur des grès légèrement marneux. Le village d’Andolobe est localisé sur un petit plateau formé de grès plus ou moins compacts. Le plateau est marqué par la présence des deux dépressions, situées respectivement dans le Nord et le Sud du village .Les deux dépressions se terminent par le talweg à leur aval immédiat. Les zones de dépression sont favorables à l’accumulation d’eau souterraine. L'évaluation du potentiel hydrogéologique de la cible identifiée ci-dessus fait appel à la méthode géophysique électrique (panneaux électriques). Les lignes géophysiques sont installées dans la zone de basse altitude se trouvant à l’intérieur de chaque village étudiées.

III.2 – RESULTATS DES ANALYSES PHYSICO-CHIMIQUES DES EAUX Deux types de ressource en eaux souterraines comme des puits et des sources ont été rencontrés dans notre zone d’étude. La figure ci-dessous montre les quatre points d’eau qu’ont été inventoriés lors de la descente sur terrain.

Figure 18: Emplacements des échantillons d’eau prélevés

Les caractéristiques physico-chimiques de l’eau des puits exploités dans la zone d’étude sont consignées dans le tableau ci-après.

Tableau 7: Caractéristiques des eaux de puits rencontrés dans la zone d’étude

Type Localisation Coordonnées NS(m) pH CE T (°C) Couleur (μS/cm) Puits Gendarme S 18°32’52.1’’ 20 6.97 382 27.7 incolore Soaloka E 045°15’17.1’’

Source Andolobe S 18°31’17.9’’ 7.45 50 24.4 Jaunâtre E 045°15’24.8’’

Puits Ambodirina S 18°28’32.8’’ 9 7.04 547 27.2 incolore E 045°14’48.9’’

Source Ambodirina S 18°28’36.5’’ 6.85 285 25.2 Jaunâtre E 045°14’46.3’’

L’interprétation des données pour chaque paramètre est la suivante

 La température des eaux dans la zone d’étude, ne présente pas de grandes variations d’un puits à l’autre. Elle se situe entre 24.4 et 27.7°C. Selon la norme de potabilité malgache, la température d’une eau potable doit être au voisinage 25°.

 Le pH d’après les résultats obtenus est compris entre 6,85 et 7,45. Selon la norme de potabilité malgache, le pH d’une eau potable doit être compris entre 6,5 et 9. Les eaux de Commune Soaloka ont donc un pH voisin de la neutralité (tableau 5). Ces eaux sont conformes à la norme de potentialité.  Les conductivités sont généralement comprises entre 50 à 547 μS /cm. Les eaux souterraines sont peu minéralisées avec des valeurs toujours inférieures à 3000 μS/cm. Concernant la norme de potabilité malgache de l’eau potable, la majorité des valeurs de conductivité des eaux de ces puits sont acceptables. (<3000 μS /cm).

III.3 – RESULTATS DES TRAVAUX GEOPHYSIQUES Les résultats et interprétations des prospections de reconnaissances par diverses approches méthodologiques nous permettent de comprendre la potentialité, la géométrie et le fonctionnement des réservoirs aquifères dans cette zone.

Cinq panneaux électriques ont été réalisés sur les quatre sites d’Ambodirina, Andranovelona, Andolobe et Beraketa dont le but est de trouver les meilleurs points pour implanter le point de captage. Pour tous les panneaux électriques que nous avons réalisés, la distance inter-électrodes est la même et est égale à 5 m .Ce qui correspond à une profondeur d’investigation approximativement égale à 25 m.

III.3.1-Site Ambodirina

Deux panneaux électriques ont été étalés à l’intérieur du village, le premier profil est centré au puits en panne et la seconde au Nord du village. La figure ci-après montre l’Emplacement des lignes géophysiques et la disposition de ces panneaux.

Figure 19: Emplacement des lignes géophysiques à Ambodirina

Deux profils ont été réalisés (profil 1 et 2).

III.3.1.1-Profil n°1 Le profil n°1 se trouve au centre du village. Il est étalé suivant la direction Nord-Sud, il est centré près du « Puits Abandonné »dénoyé. Le centre du dispositif est localisé géographiquement à la latitude S 18°28’32.8’’ et à la longitude E 045°14’48.9’’.

La coupe géoélectrique de résistivité obtenue a mis en évidence deux formations bien distinctes:

 la première formation est représentée par les couleurs bleu .c’est une formation conductrice, de valeur de résistivité électrique inférieure à 40 Ωm, elle est constituée de grés marneux ou de sable argileux des alluvions récentes. Cette formation est visible dans les cinq premier mettre du sous-sol .Elle constitue également le substratum de la zone atteinte par la prospection.

 la deuxième formation est représentée par les couleurs allant de marron au violet. C’est une formation résistante, elle a une gamme de valeurs comprise entre 120Ωm et 300Ωm. Elle est formée essentiellement de grès et de carapace sableuse, cette formation constitue l’aquifère de la zone.

Figure 20: Coupe géo-électrique du profil n°1, Ambodirina

Le point où se trouve le puits est localisé dans une zone où la formation résistante est épaisse. L’aquifère est formé par des grès marneux de type de nappe captive. Il est conseillé de maintenir le puits sur son emplacement actuel et de remplacer seulement la pompe de refoulement pour cet ouvrage.

III.3.1.2-Profil n°2 Le deuxième profil est étalé au Nord du village d’Ambodirina. Il suit la direction quasiment

Ouest – Est. Il a été effectué dans le but de localiser l’implantation du deuxième point de captage d’eau souterraine pour l’approvisionnement en eau potable de la population habitent dans le secteur Nord du village. Le centre du panneau électrique se trouve au point de coordonnées géographiques latitude S 18°28’29.0’’ et longitude E 045°14’48.0’’.

La coupe géoélectrique de résistivité a mis en évidence la succession des deux terrains :

 le premier terrain constitue une formation superficielle argileuse, il est une formation conductrice d’après la ligne électrique, la valeur de résistivité est inférieure à 20 Ωm.

 le deuxième terrain est représenté par les couleurs allant de vert clair au jaune. la résistivité comprise entre 50Ωm et 160Ωm .Il constitue essentiellement des grés, il abrite l’aquifère.

Figure 21: Coupe géo-électrique du profil n°2 à Ambodirina

Le point intéressant de point de vue captage d’eau souterraine se trouve à l’abscisse x = 90 m du début de profil 2. Il est localisé géographiquement à la latitude S 20°03’00.0’’ et à la longitude E 048°07’56.0’’. Le point d’implantation proposé est entre les électrodes 18 et 19 et de creuser un puits de profondeur totale de 13 m sur ce point indiqué. L’aquifère est formé par des grès marneux de type de nappe libre à substratum imperméable.

La réalisation du puits sur ce point montre une succession des différentes couches (figure 22).

Figure 22: Coupe lithologique du puits Ambodirina

Le puits implanté dans le village d’Ambodirina a rencontré la succession des formations géologiques suivantes:  latérite rouge, d’épaisseur 2,8 forme le toit de cette couche .  argile d’épaisseur 4,5 m.  grès marneux qui constitue notre aquifère. On a des aquifères à nappe libre.

III.3.2-Site Andranovelona Andranovelona fait partie du Fokontany Ambodirina. Il est localisé sur la rive droite de la rivière Manambolo. La photo-interprétation et la répartition spatiale de la population nous montre que la partie Nord du village est la plus intéressante pour l’implantation d’un point de

43 captage d’eau souterraine de la population (existence d’un réseau hydrographique temporaire qui passe dans cette partie), un profil géophysique a été implanté dans cette zone (figure 23).

Figure 23: Emplacement de ligne géophysique à Andranovelona

La coupe géoélectrique de résistivité obtenue a montré la présence des deux formations:

 la première formation est représentée par les couleurs allant vert claire au jaune. C’est une formation résistante. Elle a une gamme de valeur de résistivité de l’ordre supérieure à 60m constitue la première couche de la zone .Elle forme l’aquifère du secteur étudié, elle a une épaisseur moyenne de 7m.

 la deuxième formation est représentée par les couleurs bleues. C’est une formation conductrice. Elle a une gamme de valeurs de résistivité comprise entre 30 Ωm et 50 Ωm. La formation conductrice forme le substratum de la coupe géoélectrique, elle est constituée de grés marneux. Cette zone n’est pas intéressante de point de vue captage d’eau souterraine.

Figure 24: Coupe géo-électrique du profil n°3, Andranovelona

Nous proposons le point situé à l’abscisse x = 85m du début du profil 3 pour le captage d’eau souterraine. Ce point est localisé géographiquement à la latitude S18°27’49.9’’ et à la longitude E045°13’45.5’’. La profondeur de puits à réaliser est estimée 7,2m sur ce point indiqué. L’aquifère est formé par des sables moyens de type de nappe libre avec grès marneux ce qui forme le substratum de cette nappe.

La réalisation du puits sur ce point nous montre la succession de couches suivantes :

Figure 25: Coupe lithologique du puits Andranovelona

Le puits effectué par dans la ville d’Andranovelona a rencontré la succession des formations géologiques suivantes:  latérite noire, forme la couche de couverture de 0,3 m de toit de cette couche.  sable moyen d’épaisseur 4,7 m,  argile d’épaisseur 0,3 m,  sable moyen d’épaisseur 1,5 m, ce qui constitue notre aquifère,  grès marneux termine la séquence, elle constitue le substratum de la nappe. Il faut remarque que la prospection électrique n’arrive pas mis en évidence de formation argileuse car elle est moins épaisse, signalons que notre distance inter-électrode est de 5 m.

III.3.3-Site Andolobe Le Fokontany Andolobe se situe sur un plateau gréseux, la photo-interprétation montre deux versants intéressant du point de vue hydrogéologique, l’un dans le secteur Nord et l’autre dans le secteur Sud. Dans le secteur Sud se trouve le puits équipé de pompe manuelle, il n’est pas fonctionnel. La constatation faite lors de notre passage montre que la paroi interne du puits s’est effondrée et elle est irréparable.

La partie Nord du village est de même intéressante à l’implantation d’un point de captage d’eau souterraine. Un profil géophysique a été donc étalé dans cette partie (figure 26).

Figure 26: Emplacement de ligne géophysique à Andolobe

Le profil 4 est implanté dans la partie Nord du village, Le panneau électrique est dirigé suivant la direction Nord Sud. Son centre se trouve au point de coordonnées géographiques latitude S 18°31’04.7’’ et longitude E 045°15’29.6’’.

La coupe géoélectrique de résistivité montre deux formations :

 la première formation est représentée par les couleurs allant de vert au violet. C’est une formation résistante. La formation superficielle constituée de grés plus ou moins compact affleure sur le plateau. Cette formation est caractérisée par la gamme de valeur de résistivité électrique comprise entre 80m et 300m. La nappe cible de notre étude est comprise dans cette zone. La couverture résistante est beaucoup plus épaisse dans le secteur Nord du profil, elle a une puissance de l’ordre de 10m dans cette zone. Elle est en outre beaucoup plus mince dans le Sud.

 la deuxième formation est représentée par les couleurs bleues et vertes. C’est une formation conductrice. Sa résistivité est comprise entre 20 Ωm et 60 Ωm. Cette formation conductrice est formée de grès marneux constitue le substratum de la zone (figure 26).

Figure 27: Coupe géo-électrique du profil n°4, Andolobe

Du point vue captage d’eau souterraine pour le village Andolobe, le point favorable se trouve à l’abscisse x = 60 m du début de profil 4. Ce point est localisé géographiquement à la latitude S18°31’04.1’’ et à la longitude E 045°15’29.8’’. Le point d’implantation suggéré est d’exécuter le creusage d’un puits de profondeur totale de 25 m sur ce lieu. Le type d’aquifère est du grès marneux et de type de nappe captive.

La réalisation du puits sur ce point nous montre la succession de couches suivantes :

Figure 28:Coupe lithologique du puits d’Andolobe

Le puits effectué dans la ville d’Andolobe a rencontré la succession des formations géologiques suivantes:  latérite rouge, forme la couche de couverture de 5,1 m du toit de cette couche.  sable fin d’épaisseur 2,6 m,  grès marneux d’épaisseur 10 m, ce qui constitue notre nappe,  argile d’épaisseur 0,5 m,  grès marneux, avec une intercalation d’argile d’une épaisseur1m constituent le substratum de la nappe

A noter que la prospection électrique ne détecte pas la distance inter-électrode de 5 m sur la formation argileuse moins épaisse, car il n’y a pas de contraste de résistivité.

III.3.4-Site Beraketa Beraketa appartient à la Commune Rurale de Soaloka. Il se trouve à côté du chef-lieu de la commune de Soaloka. Il est prévu, dans le cadre d’un autre projet, d’implanter le système gravitaire pour l’AEP du chef-lieu de la Commune Rurale de Soaloka. Comme la localité de Beraketa se trouve à proximité du lieu bénéficiaire de système AEPG, alors un site pour l’implantation de borne fontaine a été localisé. Ce lieu est un peu élevé, le risque de perte de charge en ligne est également élevé. Ainsi, afin d’éviter tous ces risques, et d’entamer la recherche d’un point favorable à l’exploitation d’eau souterraine pour l’alimentation d’eau potable du village.

La figure 29 montre l’emplacement des lignes géophysiques à Beraketa sur lequel sont présentés les panneaux effectués.Un profil électrique de direction Nord Sud, centré au point de coordonnées géographiques de latitude S18°32’30.3’’ et de longitude E045°15’27.1’’.

Figure 29: Emplacement des lignes géophysique à Beraketa

Profil n°5

La figure 30 montre le résultat obtenu à partir du panneau électrique de profil n°5 effectué pour le village de Beraketa. La coupe géoélectrique de résistivité met en évidence deux formations électriques différentes :

 la première formation est représentée par les couleurs bleues. C’est une formation conductrice. Sa gamme de résistivité est comprise entre 20Ωm et 50Ωm. Cette formation conductrice affleure dans la partie Nord de la zone traversée par le profil. Elle est constituée essentiellement de grès marneux. La coupe est marquée par la présence de la discontinuité, zone Nord conductrice et zone Sud résistante.

 la deuxième formation est représentée par les couleurs allant de vert claire au violet. C’est une formation très résistante. Sa gamme de résistivité est comprise entre 60Ωm à 300Ωm environ .Cette formation résistante constitue le substratum de la coupe. La nappe cible de notre étude se trouve dans cette formation.

Figure 30: Coupe géo-électrique du profil n°5, Beraketa

Du point de vue captage d’eau souterraine pour le village de Beraketa, il est préférable d’implanter le puits au centre du profil (centre du village). Il est localisé géographiquement à la latitude S18°32’30.3’’ et à la longitude E045°15’27.1’’. Le point d’implantation suggéré est entre les électrodes 16 et 17 qu’on propose de faire un puits de profondeur totale de 25m à 27m sur ce point. L’aquifère forme du grès marneux de type de nappe captive.

La réalisation du puits sur ce point montre la succession de quelques couches (figure 31).

Figure 31:Coupe lithologique du puits de Beraketa

Le puits effectué dans la ville de Beraketa a rencontré la succession des formations hydrogéologiques suivantes:  formation affleurantes de latérite rouge, forme la couche de couverture de 3,8 m,  sable fin d’épaisseur 6,4 m,  argile d’épaisseur 7,45 m forme le substratum de cette nappe,  grès marneux qui constitue notre aquifère

III.4– SYNTHESE DES RESULTATS Les situations géologique et hydrogéologique ont montré l’existence de l’aquifère dans les trois villages de la Commune Rurale de Soaloka, à savoir Ambodirina, Andranovelona et Soaloka, particulièrement à l’intérieure de chaque village.

La technique classique, la prospection géophysique, a été mise en œuvre pour la localisation des points de captage d’eau souterraine. Le panneau électrique a été utilisé et a aboutie à la localisation des trois points favorables à l’exploitation d’eau souterraine pour les trois villages étudiées. Cinq panneaux électriques ont été exécutés.

Les mesures des paramètres physico-chimiques réalisées sur les points d’eau existants on montrés que les eaux ont la qualité acceptable.

Les coupes des profils géoélectriques donnent la variation latérale et verticale de la résistivité électrique du sous-sol. Elles nous guident alors à la localisation et à l’estimation des profondeurs des ouvrages à réaliser. Les résultats des puits réalises dans ce projet nous permet de caractériser la nature de la nappe rencontrer dans notre zone d’étude.

Les tableaux ci-après synthétisent les résultats obtenus dans cette étude, le tableau 8 montre les caractéristiques des travaux des puits, le tableau 9 montre la corrélation entre les travaux géophysiques et la différente formation géologique rencontrée dans les différents puits, afin de voir leur nature hydrogéologique.

Tableau 8: Synthèse des résultats des implantations des Puits

Les résultats des synthèses constatés sur l’étude géologique et hydrogéologique des puits de chaque site sont présentés dans le tableau ci-dessous.

Tableau 9 : Synthèse géologiques et hydrogéologiques et géophysiques Nom du site Formations rencontrés Résistivité Nature Type de nappe (Ωm) Ambodirina latérite rouge (0 - 2,8 m) 100 Couverture Libre

Argile (2,8 - 7,3 m) 20 Substratum grès marneux (7,3 - 13,2 m) 50-160 aquifère Andranovelona Latérite noire (0- 0,3 m) Couverture libre sable moyen (0,3 – 5 m) 60 aquifère Argile (5 - 5,3 m) 30 Substratum Captive Sable moyen (5,3 - 6,8 m) 60 aquifère grès marneux (6,8 - 7,2 m) 30-50

Andolobe latérite rouge (0 - 5,1 m) 110 Couverture libre sable fin (5,1 - 7,7 m) 60 aquifère Argile (7,7 - 17,65 m) 20 Substratum Captive grès marneux (17,65 - 22,3m) 30-50 aquifère

Beraketa latérite rouge (0 - 3,8 m) 100 - 150 Couverture Libre sable fin (3,8 - 10,2 m) 60 aquifère Argile (10,2 - 17,65 m) 20 Substratum Captive grès marneux (17,65 - 25 m) 30-80 aquifère

Pour conclure l’aquifère est constitué par des sable fin à moyen et de grès marneux .le substratum identifié est constitué par les argiles ou tout au moins par des grès marneux.

CONCLUSION Ce travail est axé principalement sur l’étude hydrogéologique de la Commune Rurale de Soaloka, District de Miandrivazo de la Région Menabe. La réalisation des mesures des résultats pour les panneaux électriques, complétées par des photo-interprétations et physico-chimiques des eaux dans des puits nous permettent de tirer quelques conclusions et d’avancer une proposition d’alimentation en eau potable de la Commune. L’implantation de point de puits dans la zone d’étude a été réalisée par l’utilisation de la photo-interprétation et la technique de prospection électrique. L’analyse des paramètres physico-chimiques de l’eau nous montre que l’eau souterraine de la première nappe rencontrée est de bonne qualité, le pH est quasi-neutre et la conductivité électrique est suffisamment acceptable (moins de 3000μS/cm) suivant la valeur recommandée par la norme de la potabilité malgache. Pour la photo-interprétation, elle montre que la Commune se situe sur une plaine alluviale, des zones de bas-fonds et des affleurements de carapaces sableuses et ce qui constitue la possibilité de l’existence des réservoirs d’eau souterraine. Les techniques de panneau électrique nous permettent d’avancer une modèle hydrogéologique, la profondeur de la première nappe est localisée à 7,2 m à Andranovelona, 13,2 m à Ambodirina, 22,3 m à Andolobe, ceux sont des nappes de type d’alluvionnaire comme le sable ou sablo-argileuses de taille fine à moyenne et plus profond à Bereketa, soit plus de 25 m, c’est une nappes karstiques du Jurassique moyen du grès marneux. Cette première nappe est caractérisée par des valeurs de résistivité électrique de l’ordre de 60Ωm, elles peuvent être libres, ou bien captive, ou soient semi-captives déterminée par la succession verticale en alternance des formations hydrogéologiques perméables, imperméables et semi-perméables. Les techniques d’exploration hydrogéologiques utiliser dans cette étude s’avère indispensable pour que, les points d’exploitations soient implantés dans une zone favorable pour avoir une quantité suffisante d’eau. La réalisation des puits d’eau sur les points indiqués pour cette étude montre qu’il y a une bonne corrélation entre les résultats géophysiques de l’étude et les coupes géologiques des puits proprement dite.

Cette étude montre l’utilité et les complémentarités de la technique de photo- interprétation .L’analyse des paramètres physico-chimiques des eaux et la méthode de prospection électrique pour avoir une bonne réussite des points d’implantation de forage d’exploitation d’eau souterraine.

REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE

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6. GARO S., 2005 « Application des méthodes électriques et électromagnétique a la détection de structure sa aquifères du bassin sédimentaire d’Ambovombe » Mémoire DEA en physique. Département physique. Faculté des sciences. Université d’Antananarivo, 35 p.

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REFERENCES WEBOGRAPHIQUES

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20. http://www.oms. Directives de qualité pour l'eau de boisson.html (consulté en Avril 2015

TABLES DES MATIERES

REMERCIEMENT……………………………………………………………………………...i

SOMMAIRE…………………………………………………………………………………….ii

LISTE DES ABREVIATION………………………………………….. ……………………..iii

LISTE DES FIGURES……………………………………………………………………...…..v

LISTE DES PHOTO…………………………………………………………………………...vi

LISTE DES TABLEAUX…………………………………………………………………...... vii

LISTE DES ANNEXES……………………………………………………………………...viii

INTRODUCTION……………………………………………………………………………...1

CHAPITRE 1 : DESCRIPTION DE LA ZONE D’ETUDE………………………………...2

I.1 – SITUATION GEOGRAPHIQUE et ADMINISTRATIVE……………………………2

I.1.1-SITUATION GEOGRAPHIQUE :………………………………………….…2

I.1.2 – CONTEXTE ADMINISTRATIVE…...... 3

I.2 – CONTEXTE SOCIO-ECONOMIQUE……………………………………………...…4 I.2.1-Agriculture………………………………………………………………………4

I.2.2-Elevage…………………………………………………………………………..4

I.2.3-Commerce et artisanat…………………………………………………………4

I.2.4-Aires Protégées…………………………………………………………………4

I.2.5-Ethnologie……………………………………………………………………….5

I.2.6-Transport ……………………………………………………………………....5

I.2.7-Sécurité ………………………………………………………………………....5 I.3 – CONTEXTE CLIMATOLOGIQUE…………………………………………………...5

I.3.1-Température…………………………………………………………………….5

I.3.2-Pluviométrie…………………………………………………………………….6

I.3.3- Le courbe ombro-thermique………………………………………………….7

I.3.4-Vents…………………………………………………………………….………..8 I.3.5- Cyclones……………………………………………………………………...... 8 I.3.6-Humidité de l'air…………………………………………………………………8 I.3.7-Evapotranspiration…………………………………………………………...... 8 I.4 – CONTEXTE GEOLOGIQUE…………………………………………………………….9

I.4.1-La formation cristalline………………………………………………………….9

I.4.2-La formation sédimentaire……………………………………………………....9

I.5 – CONTEXTE HYDROGEOLOGIQUE…………………………………………………13

I.5.1-Hydrographie…………………………………………………………………….13

I.5.2-Principaux nappes aquifères……………………………………………………14

CHAPITRE 2: METHODOLOGIE APPLIQUEES A L’ETUDE HYDROGEOLOGIQUE………………………………………………………………………15

II.1- GENERALITES SUR LES AQUIFERES……………………………………………...15

II.1.1-Définition de l’aquifère………………………………………………………..15

II.1.2-Les différentes types des aquifères…………………………………………...16

II.1.2.1-Aquifère à nappe libre…………………………………………………....16

II.1.2.2-Aquifère à nappe captive………………………………………………...17 II.1.2.3-Aquifère à nappe semi-captive……………………………………….….18 II.2- PHOTO INTERPRETATION…………………………………………………………..18

II.2.1- Les type de photo Aérienne………………………………………………...... 19

II.2.2 Les qualités des PA…………………………………………………………….19

II.2.3 La prise de vue (PV)…………………………………………………………...19

II.2.3.1 Echelle (E)……………………………………………………………...... 20

II.2.3.2 Format……………………………………………………………………...21

II.2.3.3 La focale…………………………………………………………………….21

II.2.4 Vision stéréoscopique…………………………………………………………...21

II.2.4.1 La vision binoculaire normale……………………………………………..21

II.2.4.1.1 L’accommodation……………………………………………………….21

II.2.4.1.2 La convergence………………………………………………………….22

II.2.4.2 Principe de la vision stéréoscopique…………………………………………22

II.2.4.3 Les différents types de stéréoscopes…………………………………………22

II.2.4.3.1 Le stéréoscope de poche…………………………………………………..22

II.2.4.3.2 Le stéréoscope à miroir …………………………………………………...22 II.2.4.4 Mise en plan des P.A…………………………………………………………23

II.2.4.5 Les objets observés sur une photographie aérienne………………………..24

II.2.4.6 Informations tirées sur des P. A……………………………………………25

II.3- PARAMETRE PHSICO-CHIMIQUES DES EAUX…………………………………..26

II.3.1- Potentiel Hydrogène (pH)……………………………………………………26

II.3.2 -Conductivité électrique………………………………………………………..27

II.3.3 –Température…………………………………………………………………..28

II.4- METHODE DE PROSPECTION GEOPHYSIQUE………………………………….29

II.4.1-Principe de la méthode électrique………………………………………………29

II.4.2-Panneau électrique………………………………………………………………31

II.4.2.1-Principe de la méthode ……………………………………………………...32

II.4.2.2- Matériels utilisés en panneau électrique…………………………………...33

II.4.2.3-Acquisition de données en panneau électrique...... 34

II.4.2.4- Traitement de données en panneau électrique ………………………….…34

CHAPITRE 3: RESULTATS ET INTERPRETATIONS …………………………………37

III.1 – RESULTATS DES PHOTO-INTERPRETATIONS…………………………………37

III.2 – RESULTATS DES ANALYSES DE PARAMETRE PHYSICO-CHIMIQUE DES EAUX……………………………………………………………………………………………38

III.3 – RESULTATS DES TRAVAUX GEOPHYSIQUES………………………………….39

III.3.1.-Site Ambodirina……………………………………………………………...40

III.3.1.1-Profil n°1……………………………………………………..……….41

III.3.1.2-Profil n°2……………………………………………………..……….41

III.3.2-Site Andranovelona…………………………………………………………..43

III.3.3-Site Andolobe………………………………………………………………..46

III.3.4-Site Beraketa…………………………………………………………………49

III.4– SYNTHESE DES RESULTATS……………………………………………………...51

CONCLUSION………………………………………………………………………………..54

REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE………………………………………..……………..55 ANNEXES…………………………………………………………………………………….57

ANNEXES

ANNEXE A : BILAN HYDRIQUE

Le bilan hydrique est la méthode pour évaluer la ressource en Eau .la méthode de Thornthwaite est l’une des méthodes pour exprimer le bilan hydrique Mensuel en partant de la température et de la précipitation .il est exprimé par l’équation :

P= E + R + I ± Δ

P : Précipitation E : Evaporation R:reservoire I:Infiltration Δ : stock Le calcul du bilan hydrique est l'application du principe de conservation de l'eau contenue dans un certain volume de sol [17]. Les données de la température et de la précipitation sont des données moyennes de la zone d’étude Indice Thermique (i) : 풕 퐈 = ( ) 1.514 I= ∑ 푖 ퟓ

Evapotranspiration potentiel ( ETP) C’est la capacité d’atmosphère .s’il y a suffisamment d’eau et de précipitation sur le sol , l’ETP se réalise ,mais s’il y n’ont pas suffisamment d’eau ,l’ETP va absorbé la précipitation et va s’évaporé l’humidité du sol ce qu’on appelle Stock.

ퟏퟎ .풕 ETP=16 ( ) a 푰 t : température moyenne ; I : somme des indices thermiques des 12 mois ; et a : exposant climatique.

ퟏ,ퟔ Avec a= .I+0,5 ퟏퟎퟎ

Déficit cumulé (DC)

Si P-ETP>0, la zone est dit excédentaire pendant les mois considéré Si P-ETP<0, la zone est dit déficitaire pour les mois considéré 1er DC = 1er P-ETP<0 et 2nd DC = DC1 + P-ETP du mois.

Stock: Il y a de stock, quand la précipitation tombe ce qui constitue l’humidité du sol dont la nappe est saturé en eau .

Si P-ETP>0, ce qui remplir le stock S=S0+P-ETP avec S ≤100 mm;

Si P-ETP<0, S en fonction de DC + S table.

AS : Est la somme de tous le stock dans une année précédente.

S1= S0+P1-ETP1

S2= S0+P1-ETP1

Excédent (I+R)

Si P-ETP>0, exd = P-ETP – AS ;

Si P-ETP<0, pas de surplus.

ETR : Evapotranspiration réel

Si P-ETP>0, ETR = ETP ; Si P-ETP<0, ETR = P +|Δ푆|

Le tableau ci-après montre le bilan hydrique Mensuel par la méthode de Thornthwaite [17].en partant par la température et la précipitation pour l’évaluation de la ressource en eau .

Tableau 11 : Bilan hydrique de la zone d’étude :

MOIS N D J F M A M J J A S O

Paramètres

0,0 6,1 18,4 456,8 170,1 8,5 0,0 0,0 0,0 0,2 2,0 9,4 P(mm)

T(°C) 24,9 26,9 27,4 27,7 27,9 28,8 26,8 24,2 22,7 22,3 23,5 24,5

i 11,3 12,7 13,1 13,3 13,5 14,16 12,7 10,8 9,7 9,6 10,4 11,1

ETP 77,8 102,6 106,1 106,2 98,4 112,1 85,3 64,3 50,9 50,5 61,2 69,2

(mm/mois)

P-ETP -77,8 -96,5 -87,7 350,6 71,7 -103,6 -85,3 -64,3 -50,9 -50,3 -59,2 -59,8

DC 103,6 188,9 253,2 304,1 354,4 403,6 473,4

S 22,2 6,1 18,7 100 100 100 96 75 60 47 33 33

Exedant 152,2 136,1 148,7 350,6 71,7 0 0 0 0 0 0 0

ΔS 70 0 0 0 0 0 -4 -21 -15 -13 -14 0

ETR 70 6,1 18,4 106,2 98,4 112,1 4 21 15 13 16 9,4

ANNEXE B : CALCUL DE BESOIN EN EAU DE LA POPULATION CIBLE

N= No (1+T) n

N : Nombre d’habitant après n année No : Nombre d’habitant initial T : Taux d’accroissement de la population n: Nombre d’année

Evaluation du débit pour le besoin de la population dans 20 ans

Le nombre de la population dans 20 ans est donné par l’expression N= N0 (1+T)20 . Les besoins en eau de la population dans 20 ans sont donnés par l’expression

Qb= N20* Qm

N0 : le nombre de la population actuel dans le Fokontany de Soaloka qui est égal à 10 400 habitants

N20 : la projection du nombre de population τ: le taux d’accroissement annuel de la population qui est égal à 3 %

Qb: la projection des besoins en eau de la population

Qm : la consommation moyenne par habitant par jour qui est égale à 30 l/j. D’après le calcul,

N20=22787 habitants et Qb =563,5 m3/j=23,5 m3/h .

ANNEXE C : GAMME DE VALEURS DE RÉSISTIVITÉ Le tableau 11 donnant une idée sur les valeurs de résistivité de quelques types de roches et des eaux.

Tableau 11: Gamme de valeurs de résistivité de quelques types de roches et des eaux LITHOLOGIE RÉSISTIVITÉ en Ω.m

Eau de nappes alluviales 10-30

Eau de sources 50-100

Argiles 2-20

Marnes 20-100

Alluvions et sables 10-800

Grès argileux 50-300

Grès quartziques 300-10000

Schistes argileux ou altérés 100-300

Schistes sains 300-3000

Gneiss, granites altérés 100-1000

Gneiss, granites sains 1000-10000

Quartzite 1000-21000000000

(Source : Keller et Al, (1966) ;Monjoie (1987 );Daniels et Al (1966)

ANNEXE D : NORMES DE LA QUALITE MICROBIOLOGIQUE ET PHYSICO- CHIMIQUE DE L'EAU DE BOISSON Les tableaux suivants ont été construits à partir de la norme de l'OMS

Paramètres physiques (organoleptiques) Paramètres Valeurs guide OMS

Couleur 15 UCV

Goût et odeur Sans saveur et inodore

Turbidité 5 NTU 1 NTU pour la désinfection Température acceptable

Substances inorganiques

Paramètres Valeurs guide

pH entre 6.5 et 9.5

Conductivité >2000µs/cm

(Source: "Directives de qualité pour l'eau de boisson", 2ème édition 1994 OMS)

ETUDE HYDROGÉOLOGIQUE POUR L’ADDUCTION D’EAU POTABLE DE LA COMMUNE SOALOKA, DISTRICT DE MIANDRIVAZO, RÉGION MENABE

Nombre de page : 54 Nombre de tableau : 9 Nombre de figure : 31 RESUME : L’insuffisance chronique des ressources en eau dans la Commune de Soaloka, District Miandrivazo, Région Menabe reste l’un des problèmes majeurs des populations qui n’ont pas accès à un réseau ou à un point d’eau individuel.

Des études hydrogéologiques, des analyses physico-chimiques contribuent à la détermination de la potabilité de l’eau, et des études géophysiques ont été réalisées dans les trois Fokontany, en vue d’implanter et afin de déterminer un emplacement favorable pour la réalisation des puits destiné à l'alimentation en eau potable. Les résultats donnés par les panneaux électriques, ont montré la présence des nappes souterraine qui se trouvent à une vingtaine de mètres de profondeur qui sont les types d’alluviales, ou nappe karstiques constituée de grès marneux. Mots clés : Aquifères, méthode électrique, puits, paramètres physico-chimiques, eau souterraine, Soaloka. ABSTRACT : The chronic shortage of water resources in the city of Soaloka, District of Miandrivazo, region of Menabe is also one of the major problems of people who have no access to a water distribution or to an individual source of water. Hydrogeological studies, analysis of physicochemical parameters contribute to the determination of the water-quality, and geophysical studies were carried out to implement and respectively in the three Fokontany, to determine the best location to create wells for drinkable water supply . The results given by the electrical panels, showed the presence of ground water that are about twenty meters deep are the types of table alluvial or karst web of marl sandstones. Keywords: Aquifers, electrical method, well, physicochemical parameters, groundwater, Soaloka.

Encadreur : Impétrante : Dr RAZAFINDRAKOTO Boni Gauthier RAHAINGOHARINIVO D’EL MINE [email protected] Bloc 09 porte 06 CU Ankatso II Antananarivo 101 Email : [email protected] Tél : 0324558102