1. Présentation des structures d’accueil
3.2. Réalisation de pompage d’essai de l’AEV de YOKON-MITRO
3.2.2. Réalisation de pompage d’essai de longue durée
il s’agit du pompage de l’eau du forage à débit constant pendant 72 heures dont 48 heures de pompage à débit constant et 24 heures d’observation de remontée du niveau d’eau avec la prise de mesure régulière de la descente du niveau d’eau dans le forage d’observation
Rédigé et soutenu par Micaël ADJOTIN 41
jusqu’à sa stabilisation. Les paramètres mesurés essentiellement sont: la transmissivité, le coefficient d’emmagasinement et le pH. Ainsi, les différentes mesures prises pour les deux forages testés sont consignées dans des tableaux qui se trouvent en annexe pour les fins d’analyse. La vérification du débit de pompage est faite par intervalle régulier, ceci pour s’assurer que celui-ci ne s’écarte guère de ce qui est fixé. Les matériels utilisés ici sont les mêmes que ceux utilisés pour la réalisation de l’essai de courte durée.
3.3. Interprétation des résultats de pompage d’essai de l’AEV de Yokon-Mitro
3.3.1. Interprétation des essais de courte durée suivant le modèle du CIEH
But et organisation
Les résultats des essais de pompage une fois connus sont interprétés conformément au modèle simplifié du Comité Interafricain d’Etude Hydraulique (CIEH), par l’hydrogéologue. Après notre mission de contrôle d’essai de six forages ; nous avons appris à interpréter les données d’essai sous l’encadrement technique de Mr ZOLA-SAHOSSI Ghislain (Hydrogéologue / Géophysicien)
L’interprétation des données d’essai conformément à la méthode normalisée du CIEH permet de déterminer la profondeur d’installation de la pompe et l’ordre de grandeur du débit maximum.
Différentes étapes de l’interprétation
Les tâches assignées à nous pour la réalisation de l’interprétation s’effectuent en différentes étapes que sont:
- Construire la courbe essai-exploitation ;
- Déterminer le rabattement maximum admissible ; - Etablir la caractéristique de la nappe captée ; - Estimer le débit maximum de chaque forage ; - Estimer le débit d’exploitation de chaque forage ; - Calculer la cote d’installation des pompes ;
Conduite de l’interprétation
Rédigé et soutenu par Micaël ADJOTIN 42
- Travaux préliminaires
Avant de démarrer l’interprétation proprement dite :
- Nous calculons préalablement sur la fiche d’essai comportant 4 parties numérotées de 1 à 4: les rabattements(s) et les rabattements spécifiques (s/Q) sauf pour la remontée.
- Nous remplissons la partie 1 de la fiche d’interprétation qui en comporte 8, à partir de la fiche d’essai.
- Nous déterminons le niveau dynamique maximum NDMax qui est le niveau le plus bas à ne pas dénoyer même au plus fort de la saison sèche.
- Nous portons en partie 3 de la fiche d’interprétation le rabattement à la fin du premier palier (s1), du second (s2) et du troisième palier (s3) également les débits du premier, du second et du troisième palier, respectivement notés Q1, Q2 et Q3.
Les fiches d’essai et d’interprétation de courte durée des deux forages se présentent comme suit:
Rédigé et soutenu par Micaël ADJOTIN 43
Figure 4 : Fiche d’essai de courte durée du forage de MITRO-GBEME
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Figure 5 : Fiche d’interprétation de courte durée du forage de MITRO-GBEME
Rédigé et soutenu par Micaël ADJOTIN 45
Figure 6 : Fiche d’essai de courte durée du forage de YOKON-SOTA
Rédigé et soutenu par Micaël ADJOTIN 46
Figure 7 : Fiche d’interprétation de courte durée du forage de YOKON-SOTA
Rédigé et soutenu par Micaël ADJOTIN 47
Après avoir effectué ces préliminaires, nous sommes passés à la construction de la courbe dite courbe de Jacob.
Construction de la courbe essai-exploitation Pour construire la courbe essai-exploitation: spécifique après 8 mois de pompage de 12h/jour (S/Q8m) ;
- Nous multiplions alors la valeur de S/Q à 8 mois par Q1 pour avoir le
- Nous calculons enfin la pente d de la droite qui n’est rien d’autre que la différence entre les rabattements spécifiques à 10 et à 100 minutes, puis on l’inscrit sur le graphique.
La formule de calcul de d est la suivante : d = S/Q(100min) - S/Q(10min).
Détermination du rabattement maximum admissible Pour déterminer le rabattement maximum :
- Nous reportons sur la fiche d’interprétation, le niveau statique NS par rapport au sol avant l’essai, et nous notons la date.
- Nous reportons ensuite la baisse saisonnière ∆NS restant à intervenir entre l’essai et la fin de la saison sèche, en utilisant un abaque empirique de baisse saisonnière.
Rédigé et soutenu par Micaël ADJOTIN 48
Il faut souligner que la baisse saisonnière est nulle si les essais ont été exécutés en saison pluvieuse. Ce qui est le cas des essais auxquels nous avons participés.
- Nous calculons après le niveau statique d’étiage minimal : NSE=NS+∆NS.
Calcul de NSE de l’essai de Mitro-Gbémè : NS= 36,23 m/sol ∆NS= 1,0 m NSE= 36,23+1,0
NSE= 37,23 m/sol
Calcul de NSE de l’essai de Yokon-Sota NS= 17,84 m/sol ∆NS= 0,0 m NSE= 17,84+0,0
NSE= 17,84 m/sol
- Enfin on déduit le rabattement maximum admissible sMax = NDMax –NSE
sMax pour l’essai de Mitro-Gbémè :
sMax= 58,43-37,23 avec NDMax= 58,43 m et NSE= 37,23 m sMax= 21,2 m
sMax pour l’essai de Yokon-Sota :
sMax= 24 -17,84 avec NDMax= 24 m et NSE= 17,84 m sMax= 6,16 m
Etablissement de la caractéristique de la nappe captée Pour déterminer la caractéristique de la nappe captée:
- Nous calculons d’abord les rabattements corrigés s2* et s3* pour 2 heures de pompage aux débits respectifs Q2 et Q3, comme suit :
s2* = s2 + d (0.3xQ2-0.48x Q1); 0.3et0.48 étant des coefficients invariants.
s3* = s3 + 0.3 x d (Q3- Q2- Q1).
Calcul de s2* de l’essai de Mitro-Gbémè : s2*= 1,53+0,0008(0,3x9,33-0,48x5,81) s2*= 1,53 m
s3*= 2,08+0,3x0,0008(12,26-9,33-5,81) s3*= 2,08 m
Calcul de s2* et s3* de l’essai de Yokon-Sota :
Rédigé et soutenu par Micaël ADJOTIN 49 reportons ces valeurs dans la partie 3 de la fiche d’interprétation.
Calcul de s2*/Q2 de l’essai de Mitro-Gbémè :
- Nous reportons sur le graphique (partie 6, fiche d’interprétation) les 3 points e, f, g de coordonnées respectives Q1 et s1/Q1, Q2 et s2*/Q2, Q3 et s3*/Q3. Ils s’alignent généralement sur une droite qui est la
« caractéristique à 2 heures », dont la pente est A et qui se détermine par la formule :
A= (s3*/Q3-s1/Q1)/ (Q3-Q1)
Pour l’essai de Mitro-Gbémè on a:
Rédigé et soutenu par Micaël ADJOTIN 50
- Nous menons enfin par ce point h la parallèle à la droite caractéristique à 2 heures. Cette droite est la caractéristique s/Q=f(Q) à 8mois, elle
Positionnement de la pompe d’exploitation
Notons essentiellement que la droite caractéristique à 8 mois fournit pour tout débit Q, prélevé 12 heures par jour, le rabattement spécifique s/Q qui sera atteint après 8 mois d’exploitation; on en déduit le rabattement s à 8 mois en multipliant s/Q par Q1. pour le positionnement de la pompe d’exploitation :
- nous calculons d’abord le niveau dynamique ND= S8m+NSE et ensuite nous fixons la profondeur de la pompe sous ce niveau.
- Il est à noter que pour faire face au risque de baisse interannuelle, on ajoute une marge de sécurité ∆/A égale à :
3 mètres dans les granites à altérites noyées sur plus de 5m ;
5 mètres dans tous les autres cas
- Les valeurs du positionnement de la pompe d’exploitation que nous avons calculées pour quelques débits sont mentionnées à la partie 8 de la fiche d’interprétation.
Rédigé et soutenu par Micaël ADJOTIN 51
Estimation du débit maximum des forages
A partir des coefficients A et B calculés, l’équation de la droite caractéristique s/Q = f(Q) à 8 mois est : s/Q = A.Q + B . Elle s’écrit aussi
s =A.Q²+B.Q
Cette équation du second degré en Q a pour solution réelle : A
Si nous nous fixons un rabattement maximum sMax, le débit maximum QMax autorisé pour ne pas rabattre au-dessous de NDMax s’écrit alors :
A
3.3.2. Interprétation des résultats de pompage d’essai de longue durée
L’interprétation des données de pompage d’essai de longue durée nous a permis de déterminer les deux paramètres hydrodynamiques majeurs à savoir la transmissivité (T) et le coefficient d’emmagasinement (S) des deux forages.
La transmissivité (T)
Rédigé et soutenu par Micaël ADJOTIN 52
La transmissivité est le paramètre qui détermine le débit d’eau s’écoulant par unité de largeur de la zone saturée d’un aquifère continu, mesurée selon une direction orthogonale à celle de l’écoulement, et par unité de gradient hydraulique. Elle est égale au produit du coefficient de perméabilité moyenne K de la tranche saturée de l’aquifère par son épaisseur mouillée e. Elle est une caractéristique essentielle qui permet de prévoir les débits que l’on peut capter dans un forage.
T = K.e Où :
T (m2/s) = transmissivité ;
K (m/s) = le coefficient de perméabilité ; e (m) = épaisseur de la couche.
Elle est déduite de l’interprétation des pompages d’essai par la formule : d
d = la pente de la droite d’interprétation (droite de JACOB).
Le coefficient d’emmagasinement (S)
Le coefficient d'emmagasinement traduit la capacité de stockage-déstockage d'un aquifère. Il est défini comme le rapport du volume d’eau libéré ou emmagasiné par unité de surface de l’aquifère à la variation de charge hydraulique correspondante. Il est déduit de l'interprétation des pompages d'essai par l’expression suivante :
r2
2,25Ttc S
Où :
S = Coefficient d’emmagasinement ; T (m2/s) = Transmissivité ;
tc (seconde) = temps mesuré sur le diagramme,
r (m) = distance entre le forage d’exploitation et le piézomètre d’observation.
Rédigé et soutenu par Micaël ADJOTIN 53
Au cours de notre stage au CANAL-EAU, nous avons bénéficié d’une formation d’une semaine sur l’interprétation des pompages d’essai de longue durée à l’aide du logiciel WINISAPE. Cette formation est organisée par notre maître de stage sous l’autorisation du Directeur de l’entreprise. Les valeurs de la transmissivité et du coefficient d’emmagasinement obtenues pour chacun des forages à l’aide du logiciel sont consignés dans le tableau ci-dessous :
Forage Transmissivité (m2/s) Coefficient d’emmagasinement (S)
Mitro-Gbémè 1,23.10-2 2,42.101
Yokon-Sota 1,05.10-2 1,61.10-3
Les données des pompages d’essai ont été interprétées à l’aide de ce nouveau logiciel.
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Interprétation des pompages d’essai de longue durée à l’aide du logiciel WINISAPE
Présentation et principe de fonctionnement du logiciel
Rédigé et soutenu par Micaël ADJOTIN 55
WINISAPE est un logiciel qui permet l'interprétation des essais de pompage dans des contextes hydrogéologiques variés. La procédure consiste à sélectionner un schéma d’écoulement et à en ajuster les paramètres hydrogéologiques jusqu’à obtenir une bonne adéquation entre rabattements mesurés en un point d’observation et rabattements
Rédigé et soutenu par Micaël ADJOTIN 56
simulés en ce point avec le schéma retenu. Pour le calcul des rabattements théoriques au point d’observation, WINISAPE permet de tenir compte d'effets perturbateurs tels que les effets de limites, les effets de capacité du puits, les effets de vidange, et les pertes de charge au puits de pompage.
La procédure de "calage" ou d'ajustement des paramètres hydrogéologiques peut être manuelle ou automatique et porter sur la transmissivité et/ou le coefficient d’emmagasinement.
Manuelle : nous ajustons progressivement la transmissivité (T) et le coefficient d'emmagasinement (S) du milieu aquifère, au cours d'un processus guidé par la comparaison graphique entre rabattements mesurés in situ et rabattements simulés par WINISAPE.
Automatique : WINISAPE détermine itérativement le couple (T, S) qui minimise les écarts entre rabattements mesurés et simulés.
Tout au long de l'interprétation d'un pompage d'essai, nous devons : - Veiller à ce que la méthode d'interprétation sélectionnée soit
compatible avec le contexte hydrogéologique considéré.
- S'assurer de la cohérence des paramètres hydrogéologiques avec les caractéristiques connues du milieu aquifère (lithologie, granulométrie, épaisseur, etc.).
WINISAPE est interfacé avec Excel pour offrir une flexibilité maximale lors des phases de préparation des données et d'élaboration du rapport d'interprétation. Toutes les commandes sont accessibles
depuis une page écran unique permettant de
saisir/importer/corriger/filtrer/reporter graphiquement les données, lancer l'interprétation du test, éditer un compte rendu d'interprétation, et sauvegarder l'ensemble des données et résultats d'interprétation.
WINISAPE est structuré autour de 9 options principales :
Saisir / Importer / Corriger / Filtrer des données
Interpréter un pompage d'essai
Méthodes d'interprétation
Effets de puits
Effets de limites
Calcul des Pertes de charge quadratiques
Simulations prévisionnelles
Éditer un rapport d'interprétation
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Enregistrer un jeu de données / une interprétation
Figure8 : Rapport d’interprétation des données de longue durée du
Opération : Essai de pompage Diamètre ouvrage (mm) : 140
Localisation : MITRO GBEME Rayon d'observation (m) : 0.07
Aquifère testé : Sables Niveau d'eau initial (m/rep.) : 37.22
Résultats d'interprétation
Plage de calage (min) : valeur minimale = 0, valeur maximale = 3703
Résultats d'interprétation : Transmissivité (m2/s) = 1.23E-02, Emmagasinement (-) = 2.42E+01 Coefficient de pertes de charge quadratiques (m/(m3/h)2) = 1.23E-02
0.00
0.00 500.00 1000.00 1500.00 2000.00 2500.00 3000.00 3500.00
35.00
0.00E+00 5.00E+02 1.00E+03 1.50E+03 2.00E+03 2.50E+03 3.00E+03 3.50E+03
Niveau dynam. (m)
Temps (min)
Niveau dynam. obs. Niveau dynam. cal. Plage de calage Débit (retenu)
RAPPORT D'INTERPRÉTATION D'UN ESSAI DE POMPAGE RÉALISÉ PAR LA MÉTHODE THEIS
Lin/ log
Valeurs en mode inverse
Test réalisé dans le PUITS MITRO-GBEME le 30/07-03/08/2014 par la société CANAL EAU
Rédigé et soutenu par Micaël ADJOTIN 58 coefficient de perte de charge quadratique de 9,26.10-3 m/(m3/h)2.
Après la détermination des deux paramètres hydrodynamiques majeurs, nous avons poursuivi l’interprétation par l’évaluation des pertes de charge en vue de la détermination des conditions d’exploitation des
Opération : Essai de pompage Diamètre ouvrage (mm) : 140
Localisation : YOKON SOTA Rayon d'observation (m) : 0.07
Aquifère testé : SABLES Niveau d'eau initial (m/rep.) : 18.55
0.00
0.00 500.00 1000.00 1500.00 2000.00 2500.00 3000.00 3500.00 4000.00
18.00
0.00E+00 5.00E+02 1.00E+03 1.50E+03 2.00E+03 2.50E+03 3.00E+03 3.50E+03 4.00E+03
Niveau dynam. (m)
Temps (min)
Niveau dynam. obs. Niveau dynam. cal. Plage de calage Débit (retenu)
RAPPORT D'INTERPRÉTATION D'UN ESSAI DE POMPAGE RÉALISÉ PAR LA MÉTHODE THEIS
Lin/ log
Valeurs en mode inverse
Test réalisé dans le PUITS YOKON-SOTA le 03-06/08/2014 par la société CANAL EAU
Résultats d'interprétation
Plage de calage (min) : valeur minimale = 0, valeur maximale = 3703
Résultats d'interprétation : Transmissivité (m2/s) = 1.11E-02, Emmagasinement (-) = 1.61E-03 Coefficient de pertes de charge quadratiques (m/(m3/h)2) = 9.26E-03
Rédigé et soutenu par Micaël ADJOTIN 59
ouvrages. Deux pertes de charges ont été déterminées dans le cadre de la présente interprétation à savoir :
Les pertes de charges linéaires notées BQ provoquées par l’écoulement laminaire dans l’aquifère au voisinage des forages ;
les pertes de charges quadratiques notées AQ2 provoquées par l’écoulement turbulent dans les ouvrages, crépines et tubage.
L’évaluation des pertes de charges nous a permis de déterminer le rabattement total noté S dans les forages en un instant t par l’expression de C.E. Jacob:
S= AQ2 + BQ
Les résultats de l’évaluation des pertes de charges à l’aide du logiciel et les limites hydraulique d’exploitation des ouvrages sont consignés sur les fiches ci-dessous :
Figure 10 : Fiche des pertes de charges linéaire et quadratique de MITRO-GBEME
Rédigé et soutenu par Micaël ADJOTIN 60
Figure 11 : Fiche des pertes de charges linéaire et quadratique de YOKON-SOTA
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3.3.3 Définition des conditions d’exploitation des ouvrages
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Au vu des résultats d’interprétation des pompages d’essai réalisés sur les deux forages, on déduit que le débit maximum d’exploitation pour ne pas dépasser le niveau dynamique maximal fixé à 1m au-dessus du top crépine est de :
72,07m3/h pour le forage de MITRO GBEME
32,27m3/h pour le forage de YOKON SOTA
Conclusion
Rédigé et soutenu par Micaël ADJOTIN 63
L’eau demeure une ressource vitale et son importance dans l’existence humaine n’est plus à démontrer. La question de l’approvisionnement en eau des populations rurales est un sujet subtil qui implique diverses institutions et structures depuis le choix des localités bénéficiaires jusqu’à la gestion des ouvrages réalisés.
Au terme de notre stage, nous pouvons retenir que l’Adduction d’Eau Villageoise (AEV) est un système d’alimentation en eau potable en milieu rural, constitué d’un forage équipé d’un système de pompage motorisé relié à un réservoir de stockage et à un réseau de distribution d’eau. L’eau est distribuée par des canalisations enterrées au moyen de bornes fontaines et de branchements particuliers. Elle permet aux populations concernées d’avoir accès à l’eau en permanence.
Notre stage au bureau d’étude CANAL EAU consacré surtout aux travaux d’étude et de réalisations des Adduction d’Eau Villageoise (AEV) nous a permis de suivre de façon pratique les techniques de réalisation et d’interprétation à l’aide du logiciel WINISAPE, les opérations de pompage d’essai sur plusieurs forages dans la commune de Dangbo et de proposer les conditions d’exploitation des ouvrages. Il nous a également permis de connaître l’élaboration des études techniques préliminaires sur une localité donnée et aussi le dimensionnement des différents réseaux d’AEV.
Somme toute, ce stage pratique nous a permis non seulement d’approfondir nos connaissances théoriques en ce qui concerne les méthodes de calculs rapides utilisées dans les bureaux d’études pour la réalisation et d’interprétation des pompages d’essai mais aussi de toucher du doigt les réalités du terrain en ce qui concerne les sorties effectuées sur les chantiers d’AEV.
Rédigé et soutenu par Micaël ADJOTIN 64
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
François de Paule CODO 2013. Cours d’hydraulique villageoise
DG-Eau, 2008. Intermédiation Sociale Spécifique aux adductions d’eau villageoise, Guide à l’usage des communes Version 3, 51p.
Assemblée Nationale, 2010. Loi n° 2010-44 portant gestion de l’eau en République du Bénin, Porto-Novo 2010, 23p.
INSAE, 2004. Troisième Recensement General de la Population et de l’Habitation, rapport général, 161p.
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DIFFICULTES RENCONTREES
Au cours de notre stage au CANAL EAU, quelques difficultés ont été rencontrées parmi lesquelles nous pouvons citer :
Notons essentiellement qu’il nous a été très difficile de trouver une structure spécialisée dans le domaine de l’eau et apte à nous accueillir dans le cadre de notre stage. Deux principales raisons justifient cet état de chose : l’inexistence d’activités pouvant intéresser les étudiants et pouvant constituer un sujet sur lequel ils pourront rédiger leur rapport mais également la mauvaise volonté de certains employeurs à s’engager à les accepter au sein de leur structure ;
L’accès difficile des sites d’implantation et des stations de pompage;
Difficulté de vite maîtriser le logiciel d’interprétation (WINISAPE).
Ce qui nous a amené à réaliser plusieurs fois les interprétations avant que ça ne nous donne les vrais résultats des paramètres considérés ;
Le délai court de la période de stage, ce qui ne nous a pas permis de suivre les travaux de réalisation de l’adduction d’eau villageoise.
Les pannes fréquentes que rencontre notre ordinateur.
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ANNEXES
Annexe1 : Fiche de soufflage du forage de Mitro-Gbémè Commune/Village/Localité KFW 01685F POR-B1111-10
KOUDJEDON Eunock Profondeur émulseur m
15
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Annexe2 : Fiche de descente (longue durée) du forage de
Mitro-Gbémè NOM DU VILLAGE : MITRO-GBEME N° Forage : KFW /01685F
Responsable du chantier : KOUDJEDON Eunock
Repère nature : Margelle + Fontaine Hauteur/sol : 0,99
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Annexe3 : Fiche de remontée (longue durée) du forage de Mitro-Gbémè
Date Heure T (mn)
Annexe4 : Fiche de soufflage du forage de Yokon-Sota
Rédigé et soutenu par Micaël ADJOTIN 71 Profondeur émulseur m
Profondeur après soufflage m
Annexe5 : Fiche de descente (longue durée) du forage de Yokon-Sota
Rédigé et soutenu par Micaël ADJOTIN 72
NOM DU VILLAGE : MITRO-GBEME N° Forage : KFW /01685F
Responsable du chantier : KOUDJEDON Eunock
Repère nature : Margelle + Fontaine Hauteur/sol : 0,71
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Rédigé et soutenu par Micaël ADJOTIN 75
Annexe6 : Fiche de remontée (longue durée) du forage de Yokon-Sota
Date Heure