Piézométrie générale

Il n’existe quasiment pas de données sur la piézométrie de l’aquifère profond du plateau de Mbé.

Les etudes ménées par Moukolo (1992), présentent la surface de la nappe aux différentes cotes suivantes :

 550 m d’altitude dans le forage de Tchoumou (Plateau Koukouya) ;  283,56 m d’altitude dans le forage de Djiri (Plateau de Mbé) ;  590 m d’altitude dans le forage d’Odziba (Plateau de Mbé) ;  284,79 m d’altitude dans le forage de Kintelé (Plateau de Mbé).

A partir de ces données (Moukolo, 1992), et compte tenu des niveaux des émergences de la nappe principale autour du Plateau Koukouya, on constate que la pente moyenne de la nappe est de l’ordre de 5/1000. Cette pente est confirmée par ce qu’indiquent les autres niveaux statiques connus que sont les sources de la Mary et de la Gamboma au centre du Plateau de Mbé. Malheureusement les precedentes études ne nous présentent pas ces données dans un tableau, ce qui conditionne la qualité de ces données.

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De l’esquisse piézométrique réalisée par Le Marechal (1966) on peut déduire que la nappe doit se situer à une profondeur minimum de :

 250 m sous le Plateau Koukouya ;  200 m sous le Plateau Djambala ;  140 m sous le Plateau de Nsa ;  70 m sous le Plateau de Mbé.

Ces données, très incomplètes, peu significatives, basé plus sur les estimations à cause de leur précision au mètre, soit un forage par plateau, n’ont pas permis à l’auteur d’établir une carte piézométrique. Jusqu’à nos jours, il n’existe aucune carte piézométrique de cette zone d’étude.

2.3.3. Suivis piézométriques

L’intérêt de réaliser les campagnes de mesures du niveau statique est d’obtenir des cartes piézométriques et d’apporter les informations sur le secteur étudié.

Dans un premier temps, l’ensemble du secteur a fait l’objet d’un recensement de quarante-sept (47) forages du projet « Eau Pour Tous », financé entièrement par l’Etat congolais et des particuliers pour leurs petites activités économiques et bien d’autres qui n’ont pas retenu notre attention. A partir de ce recensement, nous avons classé les forages en trois (03) catégories qui sont les suivantes : (i) forages en exploitation, (ii) forages en panne technique et (iii) forages sans pompes, pour des raisons que nous ignorons. Après ce classement, nous avons retenu la catégorie (iii) pour ce chapitre. Dans la catégorie (iii) des forages sans pompes, cinq (05) ont été retenus au depart comme piézomètres pour le suivi de la nappe profonde au cours de cette étude. Le piézomètre (forage) du villagé Mbé a été abandonné à cause de l’irrigularité de l’observateur.

2.3.4. Réseau de mesure

Avant cette étude, aucun suivi piézométrique de l’aquifère n’avait jamais été réalisé par manque de nombre significatif d’ouvrages (forages) qui captent la nappe profonde.

Le tableau IV nous présente les ouvrages retenus et leur situation géographique pour cette étude.

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Tableau IV : Références géographiques des ouvrages retenus.

District Village Longitude Latitude Altitude Profondeur (m)

Ignié Moutho (Forage) 15,3950556 -3,92144444 720 347

Ignié Yie (Forage) 15,4065 -3,90080556 711 363

Ngabé Ikaon (Forage) 15,5281944 -3,43541667 697 206

Ngabé Itaba (Forage) 15,5393889 -3,40591667 683 217

Ignié Mary (Rivière) 15,64360833 -3,22717222 528

≤ 1 m de facçon générale. Ignié Maty (Rivière) 15,33968056 -3,94544166 444

Ngabé Gamboma (Rivière) 15,88034444 -3,28915 493

Ignié Puits (Ignié) 15,39438056 -3,98889166 715 3,40

Dans le cadre de ces travaux, un réseau a été établi à partir des forages retenus du projet hydraulique villageois « Eau Pour Tous » (Tableau IV ; Figure 2.3), les informations dudit projet et une campagne de prospection sur le terrain a été réalisée. Pour cette étude, il sied de signaler que le forage du village Mbé a été abondanné par négligeance de l’observateur (Figure 2.3).D’où quatre (04) forages (Fig. 2.4a) au lieu de cinq (05), un (01) puits et trois (03) cours d’eau pour le niveau d’eau ont fait l’objet de suivis (Tableau 2.1). Les piézomètres ont été sélectionnés sur des critères de profondeur, de coupe lithologique, d’utilisation, de conception et d’accessibilité (Lalbat, 2006) :

 profondeur : la profondeur de l’ouvrage doit permettre d’ôter toute ambiguïté sur l’aquifère atteint. On évite par conséquent les ouvrages de profondeur intermédiaire (entre 150 et 200 m) qui ne peuvent pas capter ou traverser correctement la nappe profonde, ou les deux suivant les secteurs ;

 coupe lithologique : Dans le meilleur des cas, on accède à une coupe lithologique du sondage. Sa présence, sa qualité et sa cohérence avec la géologie du secteur peuvent être considérées comme des gages de qualité des autres renseignements récoltés sur l’ouvrage ;

 utilisation : la mesure du niveau de l’eau exige que l’ouvrage soit sollicité peu souvent ou pour de courts pompages, de façon à ce que le niveau mesuré soit proche du niveau au repos. Dans notre cas, par manque de piézomètres, nous avions utilisé les ouvrages sans pompes, donc les forages qui sont au repos depuis la réalisation ;

 conception : la tête de l’ouvrage doit permettre la mesure, c’est à dire le passage d’une sonde piézométrique. Les ouvrages choisis répondent à cette exigence ;

 accessibilité : l’accord du propriétaire ou de l’organisme gestionnaire est indispensable. Sur ce point, nous avions sollicité et obtenu l’autorisation écrite

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d’exploitation des ouvrages et des données du projet « Eau pour Tous » auprès du ministère des Grands Travaux.

Tous les points de mesure ont été suivis en continu, les cours d’eau et le puits de façon journalière et les forages chaque mois, avec une sonde lumineuse sonore de 300 m (Fig. 2.4c), le mètre-ruban pour le puits (Fig. 2.4d) et l’échelle limnimétrique d’IRSEN pour les cours d’eau (Fig. 2.4e). Mais concernant la rivière Gamboma, vu que l’échelle limnimétrique est comblée par les sédiments, nous avons pris comme point de mesure le pont (Fig. 2.4b). Les relevés piézométriques sont tous faits dans le puits ouvert, forages, cours d’eau, à des heures bien définies de la journée : très tôt le matin, et matin-soir pour les puits (entre 8h-10h et 17h avant le coucher du soleil), avant l’exploitation desdits ouvrages, soit entre 08 heures et 10 heures pour les cours d’eau et forages, période pendant laquelle les ouvrages sont en situation statique. Il faut aussi noter qu’il y a une hétérogénéité dans la répartition spatiale des points de mesures due tout simplement à la localisation géographique des différents villages et cours d’eau tel que montre la figure 2.3.

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a) Forages utilisés comme piézomètres

b) Pont sur la Gamboma

c) La sonde lumineuse sonore de 300 m

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d) Le décamètre

e) L’échelle limnimétrique Figure 2.4 : Matériels utilisés

2.3.5. Analyse des résultats piézométriques

Durant l’année hydrologique de septembre 2017 à août 2018, une mesure a été effectuée chaque mois, sur l’ensemble des forages de notre réseau (Tableau V). Par contre les cours d’eau de façon hebdomadaire et le puits de façon journalière (Annexe 2.1). Apres l’analyse des données journalières des rivières, on a constaté l’augmentation du plan d’eau qu’après la pluie, pour retrouver son niveau initial quelques heures plus tard. Vu que, les rivières ne connaissent pas une variation de plusieurs jours, nous avons pu utiliser la moyenne mensuelle sans introduire de biais importants. Ensuite une moyenne mensuelle a été calculée sur les mesures du plan d’eau de chaque rivière de façon à comprendre la fluctuation entre saison. Après observation de la nappe profonde, le niveau minimal annuel est observé entre les mois de juillet, août et septembre, et le niveau maximal est atteint entre le mois d’octobre et le mois mars, (Figure 2.4 et Tableau V), la remontée du niveau commençant au mois de juillet. Une amplitude annuelle faible de 30 cm a été enregistrée au niveau de tous les piézomètres de notre réseau, sauf pour le forage du village Ikaon qui présente une amplitude totale annuelle la plus élevée de 60 cm. Cette fluctuation peu importante, nous permet de dire que, la nappe est en équilibre pendant toutes les saisons. Elle est aussi moins sollicitée dans l’ensemble de la région d’étude.

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Tableau V : Variations piézométriques mensuelles 2017-2018 (précipitation en mm)

Mois

Village ^{Sept. Oct. Nov. Déc. Jan. Févr. Mars Avril Mai} Juin Juillet Août

Moutho (m) ^{-197,6 -198 -198 -198 -197,8 -197,8 -197,8 -197,9 -197,9 -197,9 -197,65 -197,6} Yié (m) ^{-170,3 -170,6 -170,6 -170,6 -170,6 -170,6 -170,6 -170,55 -170,55 -170,55 -170,3 -170,3} Ikaon (m) ^{-159,5 -160,1 -160,1 -160,1 -160,1 -160,1 -160,1 -160 -160 -160 -159,5 -159,5} Itaba (m) ^{-168,15 -168 -168 -168 -168,2 -168,2 -168,2 -168,3 -168,3 -168,3 -168,15 -168,15} Station de B/V ^{31,7 153,9 272,3 193,2 154,7 137,6 187,7 162,4 127,1 17,9 12,2 12,0} Station de Dja. ^{109,5 257,9 284,2 217,7 176,6 184,5 228,6 249,7 181,8 38,6 14,1 38,1}

L’analyse de l’évolution de la piézométrie mensuelle moyenne (Fig. 2.5 B ; tableau V) permet de comprendre que, la recharge pourrait se faire pendant la saison sèche entre juillet et septembre. Ce sont les mois durant lesquels le niveau d’eau dans le piézomètre du village Ikaon a semblé augmenter. Cette logique témoigne bel et bien la puissance des formations géologiques qui composent les plateaux batéké et des processus de percolation depuis la surface.

Figure 2.5 : A-Variations moyennes mensuelles des précipitations (mm) et B-Variations piézométriques (m) de la nappe de Sept. 2017 à Août 2018.

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 S E P T . O C T . N O V . D É C . J A N . F É V R . M A R S A V R I L M A I J U I N J U I L L E T A O Û T mm

Station synoptique de Brazzaville Station synoptique de Djambala

-250 -200 -150 -100 -50 0

Sept. Oct. Nov. Déc. Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juil. Août

m

Mois

Moutho (m) Yié (m) Ikaon (m) Itaba (m)

A

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Il apparaît immédiatement que l’amplitude des variations du niveau piézométrique est faible (en général inférieure à 1 m) au cours de l’année, comparée à l’épaisseur de la tranche aquifère qui pourrait être entre 175 à 350m dans la zone d’étude. Mais dans le forage du village Imvouba (près du piézomètre d’Itaba et Ikaon), cette tranche a été localisée à partir de 203 m. Les résultats ont été confirmés par la diagraphie (gamma ray /résistivités). Par ailleurs, la diagraphie et la description des échantillons, montrent aussi une zone favorable aux circulations d’eau comprise entre 107m et 140m dans ledit forage.

Les ouvrages de notre réseau présentent des niveaux stables au cours de l’année. Ainsi, en observant la figure 2.5 A et B, on pourrait se dire que, la variation des précipitations n’influe pas directement sur la nappe profonde de la zone d’étude, mais cet effet retardé serait dû aux conditions géologiques. De façon générale, une variation saisonnière a été observée nettement pendant la grande saison sèche (juillet, août et septembre), cela peut-être apprécié que dans le tableau V. Cette variation est marquée par une petite remontée qui s’amorce avant la saison des grandes pluies, dès le mois d’octobre. Ce fort effet tampon peut être expliqué par la grande épaisseur de zone non-saturée au toit de la nappe, de l’ordre de 200 mètres en moyenne sur ce secteur. Cette zone non-saturée permet le stockage des eaux des pluies, sans transfert significatif jusqu’à la zone saturée à cause des intercalations de niveaux moins perméables qui induisent la présence des nappes perchées plus ou moins temporaires. Par conséquent, on peut noter que le niveau piézométrique de l’aquifère profond du plateau de Mbé serait en équilibre (Fig. 2.5 B). De plus l’homogénéité des variations piézométriques dans ces deux piézomètres atteste de la continuité hydraulique de l’aquifère profond à l’échelle du plateau.

On note enfin, que la variation des précipitations n’affectent pas de façon visible la piézométrie à cause de l’épaisseur importante de la zone non-saturée qui provoque les effets retardés sur la nappe (Fig. 2.5 B).

2.3.6. Comparaison avec le puits d’Ignié (ouvrage peu profond)

Dans le puits d’Ignié, le suivi s’est bien passé, car l’observateur habite dans la même parcelle (Annexe 2.1), sauf pour les mois d’octobre et novembre les mesures quotidiennes n’ont pas été efficaces à cause de son absence à répétition.On n’observe pas une grande variation quotidienne. Par conséquent, nous avons préféré travailler sur les moyennes mensuelles (Tableau VI).

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Afin de comparer avec les ouvrages peu profonds et non protégés, le puits d’Ignié (profondeur 3,40 m) a été suivi de façon journalière (Tableau VI). Les résultats ont permis d’observer la variation saisonnière du niveau de cette nappe superficielle (Tableau VI). Cette nappe superficielle ne se rencontre pas sur toute la surface de la zone d’étude. Elle confirme la théorie de Le Marechal (1966), qui pensait qu’il existe une nappe peu profonde en amont de chaque cours d’eau du plateau de Mbé. Comme le suggère cette hypothèse, en aval de ce puits, nous avons un cours d’eau qui prend source à quelques km au nom de Mobana.

Tableau VI : Variations piézométriques mensuelles (en cm) du puits entre 2017-2018.

Sept. Oct. Nov. Déc. Jan. Févr. Mars Avril Mai ^Jui

n ^Juil. Aoû t. Station synoptique de Brazzaville (mm) ^{31,7 153,9 272,3 193,2 154,7 137,6 187,7 162,4 127,1 17,9 12,2 12,0} Station synoptique de Djambala (mm) ^{109,5 257,9 284,2 217,7 176,6 184,5 228,6 249,7 181,8 38,6 14,1 38,1} Puits 45 (cm) -313 -192 -85 -96 -88 -82 -131 -118 -119 -187 -248 -281

Pendant que, dans le puits d’Ignié le niveau baisse considérablement entre les mois de juin, juillet, aout et septembre (Fig. 2.6 ; 2.7), la nappe profonde pourrait se recharger ou soit, rester en équilibre. Ce constat confirme l’indépendance hydraulique des deux systèmes, au moins à l’échelle des variations saisonnières.On peut plutôt confirmer que cette nappe est alimentée directement par les eaux de pluie, tel que témoigne sa variation en fonction des moyennes mensuelles de la pluviométrie sur les deux stations synoptiques la figure 2.7 A. C’est-à-dire, entre octobre et mai la nappe phréatique est saturée (Fig.2.6a), par contre, quand les pluies cessent de tomber, le niveau d’eau diminue considérablement dans le puits (Fig.2.6b).

La courbe de la chronique du niveau d’eau dans le puits, est bien correléeavec la courbe de la variation des précipitations (Fig. 2.7 A).

a) Campagne Nov. 2017 (grande saison des pluies)

b) Campagne Août 2018 (grande saison sèche)

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Figure 2. 7 : A-variations moyennes mensuelles des pluies (sept.17-Août 18). B-Niveau d’eau dans le puits (Sept 2017 à Août 2018).

2.3.7. Observations limnimétriques de Sept 2017 à Août 2018.

Pour chacune des stations, un observateur a été recruté pendant la prospection en Juillet 2017. Ceux-ci étaient chargés d’effectuer deux lectures par jour des échelles limnimétriques installées à cet effet. Mais chaque trois (03) mois, nous avons effectué des missions sur le terrain pour vérifier le travail et réaliser la lecture pour comparer les données.

Le travail a été fait correctement à Maty avec les observations indiquant les jours de pluie, qui sont signalés dans le tableau en gras (Annexe 2.1).

A la Mary, au lieu de deux lectures comme prévu, le chargé des mesures a pu effectuer une seule lecture dans la matinée entre 8h et 10h à cause de la distance entre la station sur la Mary et le village Odziba où il réside (Annexe 2.1). Il était quasiment impossible pour lui d’effectuer deux visites, le matin et le soir.

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 S E P T . O C T . N O V . D É C . J A N . F É V R . M A R S A V R I L M A I J U I N J U I L L E T A O Û T mm

Station synoptique de Brazzaville Station synoptique de Djambala

-350 -300 -250 -200 -150 -100 -50 0

Sept. Oct. Nov. Déc. Jan. Févr. Mars Avril Mai Juin Juillet Août

cm

Puits 45

A

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Par contre, sur la Gamboma à Mbé, l’observateur n’étant pas disponible chaque jour, nous avons convenu avec lui, lors de la prospection, d’effectuer la lecture une fois la semaine, soit chaque jeudi entre 08h-10h. Le pont était considéré comme le repère, ce qui fait que les valeurs soit négatives (Tableau VII). Avec ces données hebdomadaires, nous avons directement calculé les moyennes mensuelles qui sont consignées dans le tableau 2.4.

2.3.8. Variation du plan d’eau dans les rivières.

L’analyse des évènements annuels (soit quatre saisons entre 2017 et 2018) montre que le temps de réponse moyen des cours d’eau suite aux épisodes pluvieux est assez court; le niveau d’eau commence à monter quelques heures après la pluie. Une telle augmentation du niveau d’eau est plus visible au niveau des données journalières et quelques heures après, ils retrouvent leurs niveaux réguliers (Annexe 2.1). Cet effet tampon qui ne présente quasiment pas importance, nous a permis de travailler avec les moyennes mensuelles pour une bonne appréciation saisonnière (Fig.2.8). En effet, la remontée par la pluie est souvent masquée au niveau de la rivière Gamboma où l’augmentation ou la baisse du niveau d’eau sont contraintes par les venues des sables qui viennent combler le lit du cours d’eau, car à ce point, nous avons pris comme point zéro le pont (Fig. 2.4b).

Tableau VII : Variations Mensuelles du niveau (cm) d’eau entre 2017-2018

Noms Sep. Oct. Nov Déc. Jan. Févr. Mars Avril Mai Juin Juillet Août

MARY 60 60 61 61 61 60 62 66 70 68 64 59

MATY 69 70 70 72 70 70 69 69 70 69 69 68

NGAMBOMA -148 -153 -186 -185 -140 -148 -134 -120 -132 -81 -129 -149

On s’aperçoit que la Mary, la Maty et la Gamboma malgré le comblement du lit par les sédiments (sables) qui viennent de part et d’autre sont remarquablement régulières. En effet, la cote moyenne à l’échelle oscille entre 60 et 70 cm et une moyenne plus basse de 59 en Août pour la Mary (Tableau VII). Au niveau de La Maty, la cote moyenne se trouve entre 69 et 72 cm, dont la moyenne la plus basse est observée en Août. Enfin, la Gamboma, ne présente pas une situation claire, en raison d’ensablement (Fig. 2.8 B), mais reste régulière toute l’année comme les autres.

Il est à noter que les trois cours d’eau suivis sur la zone d’étude sont stables et réguliers pendant toute l’année hydrologique et la régularité de ces cours d’eau, confirme l’étude de Molinier et al, 1974. On peut aussi dire que, la pluie n’influence pas véritablement le niveau d’eau dans les cours d’eau, mais elle provoque une brève montée de l’eau qui retrouve son

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niveau tout de suite après la pluie. Le mouvement oscillatoire de la Gamboma est influencé par les sables qui comblent le lit au point de mesure (Fig. 2.8B).

Concernant les débits de ces cours d’eau, nous nous sommes contentés des résultats obtenus par Molinier et al, (1974) entre avril et octobre par manque de matériel. Ces résultats révèlent que le débit moyen de la Gamboma à Mbé oscille entre 3,90 et 4,41 m³/s. Par contre, la Mary entre 1,05 et 1,23 m³/s. Malheureusement, cette étude n’a pas pris en compte la Maty. Mais la Maty pourrait bien avoir un débit plus élevé que les deux autres.

Ces valeurs prouvent clairement que, ces cours d’eau ne connaissent pas d’étiage. Selon Molinier et al, (1974), ces oscillations traduisent les variations du niveau de la nappe et mettent en évidence le rôle régulier de celle-ci.

Figure 2.8 : A-Variations moyennes mensuelles des pluies (sept.17-Août 18). B-Plan d’eau dans les rivières (Sept 2017 à Août 2018).

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 S E P T . O C T . N O V . D É C . J A N . F É V R . M A R S A V R I L M A I J U I N J U I L L E T A O Û T

Station synoptique de Brazzaville Station synoptique de Djambala

-200 -150 -100 -50 0 50 100

Sept. Oct. Nov. Déc. Jan. Févr. Mars Avril Mai Juin Juillet Août

MARY MATY NGAMBOMA

A

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2.3.9. Cartes piézométriques

L’objectif principal de ce travail était d’établir des cartes piézométriques saisonnières avec des données ponctuelles de l’année hydrologique 2017 – 2018. Mais, après le suivi de l’année hydrologique, la nappe présente une faible variation saisonnière, moins de 60 cm. Au regard de la stabilité (faible variation saisonnière) de la nappe (Tableau V), nous avons pu établir une seule carte piézométrique, en complétant les données avec celles mesurées au cours de l’année 2015-2016 (figure 2.9), pendant la campagne de réalisation des forages par la société ASPERBRAS-Congo (Projet Eau Pour Tous). Cette carte doit être considérée avec précaution à cause de la répartition non homogène des points de mesure sur la zone d’étude. En plus, nous n’avions pas pris en compte l’altitude des exutoires de la zone. La figure 2.9 situe les cotes de la zone d’étude entre 550m au centre et à l’ouest, et 600m au sud de la zone d’étude.

L’écoulement général de la nappe se fait selon une direction radiale, qui va du centre de la zone d’étude vers le nord-nord, nord-est et le nord-ouest, écoulement gravitaire prévisible compte tenu de la pente du substratum certainement. Cette direction de l’écoulement vers le nord, peut-être expliquée par les deux éléments suivants : la rivière Léfini et le fleuve Congo qui drainent vraisemblablement la nappe. Dans la zone sud, elle serait drainée par le fleuve Congo et la rivière Djiri.

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Figure 2.9 : Carte piézométrique de la zone d’étude avec les données du projet eau pour tous : A - données initiales. B – carte sans village Odziba.

Pour matérialiser la forme générale de l’écoulement de la nappe profonde dans la zone d’étude, un maillage a été fait à l’aide du logiciel Google Earth Pro de telle sorte à couvrir toute la région. A partir du logiciel Surfer 13, nous avons pu obtenir une carte (Fig.2.10 A) similaire à celle obtenue avec les résultats du terrain (Fig.2.9). En plus, un profil transversal a été tracé qui témoigne de la forme bombée de la nappe du plateau de Mbé confirmant ainsi les résultats de Moukolo, (1986) (Fig. 2.1). La figure 2.9 B, montre comment les courbes corrèlent correctement l’image de Google Earth Pro de la zone d’étude. Bien que, la zone d’étude ne présente pas beaucoup de données, ce maillage nous a permis d’avoir une idée générale sur la piézométrie du plateau de Mbé.

A

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Figure 2.10 : Courbes de niveau traduisant la topographie du toit de la nappe : A-carte piézométrique avec les altitudes et profil transversal.

B-carte piézométrique superposée sur l’image de Google Earth Pro.

A

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2.3.10. Apports du suivi de la piézométrie au cours du temps

Au cours de ce travail, les niveaux piézométriques de l’aquifère du plateau de Mbé ont été suivis pendant 12 mois. La sélection des points du réseau s’est faite sur des critères de conception, de position et d’accessibilité des ouvrages comme indiqué au paragraphe 2.4.1.