FACTEURS SOCIO-ECONOMIQUES .1 Introduction

Dans l’estimation des caûts de mise en valeur de l’eau suuterraine provenant des ruches du sucle, les principaux dumaines financiers suivants doivent être pris en cansidératiun :

1) les investigatiuns géalugiques, hydrulugiques et géophysiques;

2) la réalisation du puits;

3) les installations de pompage;

4) Ilexploitation et l’entretien.

Que ce soit pour la mise en valeur des ressources en eau ou pour les ressources minières, les coûts des programmes sont liés aux besoins sociaux. Les programmes de développements hydrauliques, ruraux ou miniers ont été pris en considération de façon variée par de nombreux pays (Campbell et Lehrn 1973 b, 1974, 1975; UNESCO, 1977, Nations Unies, 1970, 1975).

3.3.9.2 Coût des travazu d’exploration

Les coûts des investigations géologiques, hydrologiques et géophysiques varient énormément et

dépendent des conditions géographiques, de l’accessibilité des ressources en eau dans les régions de roches du socle, de l’étendue du secteur à étudier, de la nature de ces formations géologiques et des techniques et méthodes employées. De William (1967) présente un exposé détaillé des paramètres de coûts des forages dans les roches dures.

Le coût des études préliminaires comprenant uniquement une reconnaissance de terrain et l’interprétation des photographies aériennes est de l’ordre d’une dizaine de dollars”’ par kilomètres carré, tandis

que des études plus détaillées comprenant une exploration géophysique et des forages de reconnaissance peuvent atteindre plusieurs centaines de dollars au kilomètres carré.

Le coût de sous-traitance d’une équipe de géophysique (un géophysicien, deux opérateurs et la location de l’équipement pour des études de résistivités ou de sismique) peut atteindre un niveau aussi élevé que 15 000 $ à 20 000 $ par mois. Le coût de définition de sites de quelques puits seulement dans un village d’Afrique tropicale peut être relativement élevé. Cependant, un programme systématique à long terme ayant pour résultat la sélection d’un certain nombre d’emplacements de puits pourrait être

économiquement intéressant pour chacun des emplacements. Une étude récente de plusieurs programmes des Nations Unies sur les eaux souterraines illustre leur diversité (Nations Unies, 1979).

Le coût d’un programme de forage de reconnaissance et d’exploration comprenant plusieurs puits atteindrait normalement un ordre de grandeur de 40 à 70 $ par metre avec un tubage de 41/2 pouces (installation et repli des appareils, essais et autres coûts divers compris.), 80 à 110 $ avec un tubage de 6 pouces et 100 à 160 $ pour un tubage de 8 pouces.

Plus le nombre de puits forés est faible plus le coût de chaque puits est élevé. Ceci est un exemple de l’absence d’économie concernant des opérations à échelle limitée. Par exemple pour forer un seul puits tubé en 6 pouces en Afrique de l’Ouest son prix revenait en 1971 à 250 $ par mètre. Dans une région désertique d’Afrique de 1’ Est, pour quelque 25 puits forés entièrement équipés situés à quelque distance l’un de l’autre, avec une profondeur de 150 mètres, un tubage allant de 10 à 8 pouces, y compris l’essai sur plusieurs zones aquifères, le coût se situait entre 135 et 175 $ par mètre.

En général, des opérations de forage de caractère international sont coûteuses et en conséquence représentent un certain investissement en capital. Ceci est dû à des prix de plus en plus élevés et au coût croissant du prix coûtant de l’équipement de forage sur une base mondiale, du coût des véhicules, de l’équipement et du personnel de forages compétent et expatrié. On peut cependant estimer des prix de base.

Par exemple, en 1973 les coûts de forages aux Etats-Unis même pouvaient être calculés sur la base de

diamètre aux Etats-Unis en 1969, 1975 et 1980; ce tableau montre l’accroissement significatif des prix de revient du forage et du matériel dû à l’inflation.

Quant au coût du personnel opérationnel international, il prend des proportions plus grandes et résulte en une augmentation supplémentaire de 300 pour cent. De plus, l’absence de propositions

permanentes de services de forages doit être prise en considération. Ainsi, même si un grand nombre de puits sont forés et achevés, le coût par mètre correspondapproximativement à trois fois le coût facturé par un entrepreneur du pays lui-même.

Habituellement, seuls de très importants programmes de forages sont économiquement réalisables, c’est-à-dire dans la porportion d’un coût de 70% environ par mètre. Sur le plan international il existe une très forte demande en service de forages. En conséquence les entrepreneurs de forages établissent leurs prix de telle façon qu’un plus grand profit soit effectif sur le plan international plutôt que dans leur propre pays. Si ceci n’était pas un attrait, les sociétés de forages refuseraient de prendre en considération les risques inhérents à des activités se déroulant souvent dans un environnement étranger difficile et dans des conditions hasardeuses. Toutefois, des subventions gouvernementales peuvent réduire ces coûts pour des opérations internationales.

II a été remarqué, cependant, que même lorsque le volume de travail est important, les sociétés de forages locales peuvent proposer des coûts plus élevés que les sociétés choisies parmi l’éventail

international (Nations Unies, 1973 b). Dans un certain nombre de pays, des unités de forages

gouvernementales ont parfois une faible productivité d’après le nombre de mètres forés (112 à 1/5e du total moyen de tous les programmes de forages).

Cette situati0.n peut être améliorée si ces unités sont gérées avec une efficience maximum,

c’est-a-dire réaliser 2 à 3 emplacements par jour; octroyer un bonus pour un forage au-dessus d’un certain minimum; démettre le personnel ne donnant pas satisfaction et utiliser une procédure accélérée pour l’acquisition d’équipement et de pièces de rechange. Dans certains cas, la mise en place d’une composante d’Assistance Technique des Nations Unies OU celle d’un consultant privé dans une organisation nationale de forage ont contribué de façon significative à un accroissement du rendement des travaux, obtenu, de plus, avec une réduction des coûts unitaires (dans l’espoir de pouvoir réaliser ultérieurement des économies de barèmes).

Des coûts de construction de puits élevés représentent le facteur limitant majeur apparent pour la mise en valeur de l’eau souterraine dans les régions à roches cristallines, étant donné que cette activité nécessite un certain investissement en capital. Quand des capitaux sont disponibles pour les forages, les programmes d’exploration peuvent être organisés de telle manière que le potentiel hydrogéologique peut être systématiquement évalué au plus juste coût, réduisant ainsi au minimum les risques d’échecs de programmes de forages dans des roches ignées et métamorphiques.

De plus, chaque fois que cela est possible, et une fois que le potentiel en eau souterraine a été

établi de façon générale grâce à une évaluation hydrogéologique d’ensemble, les opérations de construction de puits devraient être menées sur une large échelle, sur la base de puits multiples, s’il en existe le

besoin. Des programmes de forages à petite échelle ont pour résultat une escalade des prix à l’unité.

De plus, comme exposé précédemment, la conception des puits doit être basée sur les caractéristiques imposées par les conditions spécifiques locales de la géologie.

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Profondeur du puits (en m@trf?S)

42 40 38 36

;t

% 30 2 28 2 26 2 24

* 22 2 20 o 18 2 16 s 14 :o' 8 6 '4 0

0 31 61 91 122 152 31 61 91 122 152 31 61 91 122 152

0 100 200 300 400 500 100 200 300 400 500 lalBo300600500

Profondeur du puits (en pieds)

Bon rendement - - - - Limite df sec-rite a 80% 4 . : : : : ICaOts ezti

Figure 3.3.9.1 Coûts de puits tubés en 4, 5, et 6 pouces dans une roche consolidée (d’aprés Gibb, 197 I)(coûts arrêtés en 1980 comprenant le forage, le tubage et les installations de surface sauf les pompes).

3.3.9.3 Longévité de l’équipement

La durée de service de l’équipement dépendra de l’intensité de son utilisation, de la qualité de son entretien et de la façon dont il réagit face aux effets de contrainte imposés par des facteurs de

l’environnement tels que la corrosion des sols et des eaux, des températures extrêmes, et l’humidité. Dans des conditions de corrosion extrême par exemple, des pompes immergées se sont trouvées hors service après six mois alors que d’autres pompes de même type dans le voisinage et avec un environnement plus clément ont pu durer 10 à 15 ans au plus.

Par ailleurs, il y aura des relations évidentes entre le prix du matériel et les méthodes de

construction, d’installation et d’entretien d’un côté et de l’autre la longévité de l’équipement. Avec de telles incertitudes à l’esprit, la durée de service des principaux composants d’installations hydrauliques est résumée dans le tableau 3.3.9.1

Un graphique qui montre le pourcentage d’unités d’un type particulier d’équipement qui est toujours en service après un certain nombre d’années est appelé courbe de longévité.

Figure 3.3.9.2 Exemple de courbe de ‘longévité’ (Campbell et Lehr, 1974)

La courbe de longévité A correspond à un groupe d’unités dont très peu cessent de fonctionner après un petit nombre d’années, puis la plupart sont hors service dans les quelques années qui suivent. La courbe B représente une situation où, chaque année, un nombre constant d’unités cesse de fonctionner. Les unités d’équipement représentées par les courbes A et B ont toutes deux à peu près la même durée de

fonctionnement (temps moyen avant l’arrêt) mais les occasions d’arrêt représentées par la courbe B sont rarement observées. Cependant, dans beaucoup de systèmes de puits à haute capacité, l’éventualité de telles possibilités de panne n’est pas prise en considération dans les programmes d’opérations. En effet, de nombreux systèmes ont incorporé dans le passé des taux de panne selon une fonction linéaire. Par suite de l’absence de pannes en début de fonctionnement, les budgets d’opération et de gestion n’avaient pas été maintenus. Quand les pannes ont commencé à survenir rapidement et dans un court laps de temps, les fonds n’étaient pas disponibles et les matériels ont cessé de fonctionner. Certains composants doivent être

remplacés de façon régulière sur la base d’un programme d’entretien préventif et des budgets adéquats pour l’activité opérationnelle et l’entretien doivent être maintenus.

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Tableau 3.3.9.1 : Durée de service moyenne de composants principaux d’installations hydrauliques (d’après

3.3.9.4 Analyse des coûts d’installations pour les eaux souterraines

L’économie des systèmes de puits et leurs rentabilité dépendent le plus souvent exclusivement de la réussite du programme d’exploration et de la profondeur du puits.

Si le taux de réussite dans la localisation des quantités souhaitées d’eau souterraine des roches

ignées et métamorphiques-pouvait être amélioré, la rentabilité des programmes d’exploration et de mise en valeur des eaux souterraines serait portéeà des niveaux notablement plus élevés qu’actuellement. Le

présent ouvrage est destiné à améliorer le taux de succès de ces programmes dans les roches du socle, ce qui comprend également la production aquifère de la zone altérée de faible profondeur qui recouvre souvent les roches ignées et métamorphiques.

La façon actuelle d’aborder l’économie de l’exploration et de la mise en valeur de l’eau des roches cristallines souligne le rôle que joue la profondeur d’un puits,comme facteur économique déterminant.

Comme on l’a vu dans la section 3.3.9.2 la plupart des estimations économiques sont basées sur l’hypothèse que la productivité en eau souterraine des puits diminue avec la profondeur. Le coût du matériel et des travaux de forage, ainsi que ceux concernant le personnel sont directement dépendants de la profondeur d’un puits particulier. La méthode de forage employée commande les coûts en personnel, c’est-à-dire le temps requis pour forer un puits à une profondeur donnée (système à câble contre système Rotary-percussion à d’extraction d’eau souterraine augmente avec la profondeur, même en supposant que les zones aquifères profondes pourraient être localisées avec de plus grandes chances de succès qu’elles ne le sont en général à présent (Campbell, 1979 b).

Si l’on peut diminuer le coût unitaire d’un forage, celui-ci, dans un grand programme, tendra à compenser les coûts liés à des profondeurs plus importantes. II devrait être clairement indiqué,

cependant, que le coût de l’eau souterraine, pour le consommateur (qu’il soit privé ou gouvernemental), variera en fonction des caractéristiques géologiques locales. Des tentatives de gestion et de

standardisation de coûts de l’eau souterraine dans une région où les conditions géologiques sont largement variées sont présentement futiles et le demeureront.

Une optimisation des coûts par la prise en considération appropriée de la conception du puits, de la rentabilité des opérations de forage, de la sélection du matériel de pompage et de l’efficacité des

programmes d’exploitation et d’entretien serait une action valable pour maintenir une certaine qualité des programmes d’exploration, de mise en valeur, d’exploitation et d’entretien des eaux souterraines.

Dans l’analyse des coûts de systèmes d’exploitation, il est non seulement important de minimiser l’effet de la profondeur d’un puits sur la rentabilité mais aussi de maximaliser l’efficacité du puits, ce qui inclura également un facteur économique significatif affectant les coûts de ces systèmes. Les

abandons de puits peuvent être réduits en ajustant au mieux leur conception et leur exploitation, mais les puits abandonnés à cause des aquifères ne peuvent en général pas être remis en état. Cependant, quelques tentatives ont été faites dans ce sens (Stewart; 1974 et Muller et Eriksson, 1977) (voir section 33.7).

L’efficience d’un puits peut être améliorée en pompant à un degré inférieur à la capacité maximum du puits, sur des périodes plus longues (et utilisant en contrepartie des possibilités de stockage

superficielles) et en répartissant le volume d’eau requis sur des pompages portant sur plus d’un puits dans une seule zone.

Avant de prendre une décision, chaque alternative doit être prise en considération: eau de surface ou eau souterraine, systèmes de puits à haute capacité ou puits multiples ou systèmes de ‘bouquets’ de puits ou puits excavés. La sélection de la ressource en eau la plus appropriée et de la méthode

d’extraction est souvent complexe, et met en jeu des considérations non seulement économiques mais aussi

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sociales. En se basant sur des cansidératians économiques, le coût de l’eau destinée à alimenter un petit village sera plus bas si des puits excavés sunt creusés par des uuvriers locaux sans prise en compte du temps nécessaire, parfois plus de trais mois ou davantage. Cependant, et sans parler de la vulnérabilité à la pallutian inhérente aux puits excavés, des puits furés qui peuvent fournir des débits plus élevés que les puits excavés uffrent des avantages écunumiques. Un résumé de ce système d’alternatives est dunné dans la figure 3.3.9.3.

SYSTEMES D’ALTERNATIVES

A. Capter et traiter une eau de surface brute c-à-cl.

petit réservoir de surface, cours d‘eau, etc.

B. Achat d’eau de surface traitée ou d’eau SOUtt?t’raine

c-à- a. extension du réseau de distribution existant,

etc.

C. Construction d’un seul système de puits à haute capacité c-à-d. un Seul puits, une usine de traltement centrale, un large système de distribution

D. Construction d’un système de puits multiples ou de puits en ‘bouquet ’ C-à-d. plus d‘un seul puits, plusieurs usines de traitement, un système de distribution plus restreint.

Figure 3.3.9.3: Alternatives de systèmes d’exploitation d’eau (d’après Campbell et Lehr, 1975).

Par exemple, les cuûts de cunstructiun en Inde varient de façun impurtante d’une régiun à l’autre selun la géulugie locale, qu’il s’agisse de sable et graviers, de ruches sédimentaires consulidées (grès et calcaires), de basaltes (Deccan) et, bien entendu, de roches ignées et métamorphiques. Une estimation récente (cummunicatiun persunnelle de Allisun) des cuûts des puits forés et des puits excavés dans les zones cristallines de l’Inde Méridionale (vair figure 3.3.9.4) est plus en faveur des puits furés que des puits excavés. En Inde, la cunstructiun des puits excavés est devenue une activité à fart investissement avec une orientation fortement mécanisée. Les puits représentent une urgente nécessité dans tuute l’Inde et, dans le but de diminuer la langueur de temps de cunstructiuns requise puur les puits excavés, de l’équipement de carrière et du travail à l’explusif ont remplacé les méthodes de cunstructiun exigeant un travail manuel impurtant.